CN104101792A - 力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性测量系统及方法。该测量系统包括：用于产生施加于待测的铁电材料上的力、电、热场的场产生单元；对所述力、电、热场下的铁电材料进行极化测量的极化测量单元；对所述力、电、热场下的铁电材料进行应变测量的应变测量单元；以及采集从所述场产生单元输出的各种场的加载信号、从所述极化测量单元输出的极化测量信号、以及从所述应变测量单元输出的应变测量信号并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据的数据采集分析单元。本发明可用于表征铁电材料在力、电、热场下的铁电性与铁弹性，研究其在复杂环境下的稳定性与可靠性。

Description

力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性测量系统及方法

技术领域

本发明涉及铁电材料领域，特别涉及一种力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性的测量系统及测试方法。

技术背景

铁电材料是指具有铁电效应的材料，其是一类极其重要的功能材料。铁电材料具有自发极化的性能，即该材料的晶体结构在不加外电场时就具有自发极化现象，且其极化的方向能够被外加电场反转或重新定向。近年来，铁电材料以其优异的性能而被广泛使用，尤其是载人航天、探月工程、以及能源领域等，对能在力、电、热场下稳定、可靠工作的铁电材料及其驱动和换能器件提出了迫切需求。因此，测量铁电材料在力、电、热场下的铁电性与铁弹性对于研究铁电材料在实际工作状态下的服役性能与失效机理等具有重要意义，对于推动铁电材料在高技术领域的工程应用也是至关重要的。

为了得到铁电材料在力、电、热场下的铁电性与铁弹性，需要对该铁电材料进行极化测量和应变测量，从而得到该铁电材料的电滞回线、电场-应变回线、应力-应变曲线以及应力-电荷曲线，以表征该铁电材料在力、电、热场下的铁电性与铁弹性。

在现有技术中，在测量铁电材料的电滞回线时，普遍采用Sawyer-Tower回路，即待测样品与采样标准电容串联，其中标准电容的电容值远大于待测样品的电容值，通过测量标准电容两端的电压就可以得出待测样品的极化强度与电场强度的关系曲线，即电滞回线。

而对于铁电材料的应变测量，现有的测量方法包括光纤法、激光干涉法、以及差动变压器式位移传感器（LVDT）等。

然而，目前用于表征铁电材料性能的商用仪器多采用单一场加载，并且多为对于铁电材料的铁电性的测量，对于反映铁电材料的铁弹性的应力-应变曲线和应力-电荷曲线的测量鲜有报道。同时，这些商用仪器无法表征力、电、热场共同加载下的铁电材料的铁电性与铁弹性，因而不能真正反映铁电材料在工程应用中的实际状况。

发明内容

鉴于以上所述，本发明所要解决的技术问题在于提供一种力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性的测量系统及方法，可用于表征铁电材料在力、电、热场下的铁电性与铁弹性，研究其在复杂环境下的稳定性与可靠性。

为了解决上述技术问题，根据本发明的一方面，提供一种力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性的测量系统，包括：用于产生施加于待测的铁电材料上的力、电、热场的场产生单元；对所述力、电、热场下的铁电材料进行极化测量的极化测量单元；对所述力、电、热场下的铁电材料进行应变测量的应变测量单元；以及采集从所述场产生单元输出的各种场的加载信号、从所述极化测量单元输出的极化测量信号、以及从所述应变测量单元输出的应变测量信号并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据的数据采集分析单元。

根据本发明，通过场产生单元产生施加于待测的铁电材料上的测量用的力、电、热场，并将各种场的加载信号输出至数据采集分析单元，该数据采集分析单元还接收分别通过极化测量单元和应变测量单元对加载了力、电、热场的铁电材料进行极化测量和应变测量而得到的极化测量信号和应变测量信号，且数据采集分析单元基于接收到的上述各种场的加载信号、极化测量信号和应变测量信号，经过分析处理而得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据。

采用本发明，可以实现力、电、热场的多个场的加载，避免了仅单一场下评价铁电材料铁电性能的片面性，并且可以同时测量表征铁电性及铁弹性的性能。可较为全面的反映铁电材料在不同服役状态下性能演变规律。并且，铁电材料的应变的测量以及极化的测量可同步进行、互不干扰，并且同步采集测量信号，由数据采集分析单元采集后进行分析处理，实现了加载信号与测量信号的同步采集与记录，保证了测量的精确性。

本发明可用于表征铁电材料在力、电、热场下的铁电性与铁弹性，研究其在复杂环境下的稳定性与可靠性。本发明的技术方案原理简单，并且采用了大量精确测量设备，测量精确、结构紧凑，同时具有较好的自定义性与扩展性。

又，在本发明中，所述测量数据可以包括用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性的电滞回线和电场-应变回线，以及用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁弹性的应力-应变曲线和应力-电荷曲线。

根据本发明，可通过测量力、电、热场下的铁电材料的电滞回线和电场-应变回线，以及应力-应变曲线和应力-电荷曲线，分别表征在力、电、热场下的该铁电材料的铁电性和铁弹性，有利于全面地测量铁电材料的性能。其中，电滞回线、电场-应变回线对应于强电场施加的情况，而应力-应变曲线、应力-电荷曲线对应于力场加载的情况。

又，在本发明中，所述场产生单元可以包括：产生作用于所述铁电材料上的压力以对所述铁电材料加载力场的压力试验机；产生输出至所述铁电材料的一端的电极上的电压信号以对所述铁电材料加载电场的信号发生器；和产生不同温度环境以对所述铁电材料加载热场的温控箱；且所述数据采集分析单元包括数据采集部和数据处理部，所述压力试验机、信号发生器和温控箱分别通过所述数据采集部与所述数据处理部相连。

根据本发明，可通过压力试验机、信号发生器和温控箱分别产生加载于待测铁电材料上的测量用的力场、电场、热场，从而可实现力、电、热场的多个场的加载，另外例如通过控制各力、电、热场的产生设备的开关与加载方式等，可实现各力、电、热场的单独或同时加载，且压力试验机、信号发生器和温控箱分别通过数据采集分析单元的数据采集部与该数据采集分析单元的数据处理部相连，从而将各种场的加载信号通过该数据采集部输送至数据处理部，以便进行后续的分析处理。本发明的场产生单元有利于实现力、电、热场的单独或同时加载，从而能全面地反映铁电材料在不同服役状态下性能演变规律。

在本发明中，所述极化测量单元可以由Sawyer-Tower回路构成，包括与所述待测的铁电材料连接的标准电容和用于测量标准电容的两端的电压信号的静电计，其中所述标准电容的电容值远大于所述铁电材料的电容值；所述静电计产生的极化测量信号通过所述数据采集部输送至所述数据处理部，所述数据处理部根据所述数据采集部接收到的所述各种场的加载信号以及所述极化测量信号计算得到所述铁电材料的电滞回线和应力-电荷曲线。

根据本发明，采用较为简单的Sawyer-Tower回路测量铁电材料的极化变化，具体地，设有与待测铁电材料相连的标准电容，加载了上述力、电、热的铁电材料所释放的电荷聚集到该标准电容上；由静电计测量该标准电容两端的电压信号作为极化测量信号通过数据采集部输送至数据处理部，在该数据处理部中对该极化测量信号及上述各种场的加载信号进行分析处理可以有效地得到铁电材料的电滞回线和应力-电荷曲线。其中，在测量铁电材料的电滞回线时，该标准电容与待测铁电材料串联，而在测量铁电材料的应力-电荷曲线时，该标准电容与待测铁电材料并联。本发明测量精确度高，且由于静电计的输入阻抗大，也可防止高电压输入到数据采集分析单元中，起到击穿保护的作用。

在本发明中，所述应变测量单元可以包括粘贴至所述铁电材料的表面以测量所述铁电材料的应变的应变片、用于放大所述应变片产生的应变信号的应变仪，所述应变仪产生的应变测量信号通过所述数据采集部输送至所述数据处理部，所述数据处理部根据所述数据采集部接收到的所述各种场的加载信号以及所述应变测量信号计算得到所述铁电材料的电场-应变回线和应力-应变曲线。

根据本发明，采用粘贴在待测铁电材料表面的应变片，测量铁电材料的应变，应变片产生的应变信号由应变仪放大后作为应变测量信号通过数据采集部输送至数据处理部，在该数据处理部中对该应变测量信号及上述各种场的加载信号进行分析处理可以有效地得到铁电材料的电场-应变回线和应力-应变曲线。本发明的应变测量采用价格低廉、安装方便的应变片法，可以在同时施加力、电、热场时较为方便地进行应变的测量，克服了其它方法在复杂环境下安装困难的缺点。

在本发明中，所述信号发生器可以产生正弦波形、三角波形或方波波形的电压信号，所述信号发生器产生的电压信号的幅值为-10V～10V；所述信号发生器产生的电压信号经电压放大器输出至所述铁电材料的一端的电极上，且所述标准电容的电容值为0.1～50μF。

根据本发明，由信号发生器产生测量用的正弦、三角、方波等多种波形的电压信号，并由电压放大器将该电压信号放大后输出至待测的铁电材料的一端的电极上，从而有效地将电场加载至该待测的铁电材料上，并有利于对该铁电材料的极化测量。

在本发明中，在所述极化测量单元和所述应变测量单元的两端还可以分别并联有用于防止所述待测的铁电材料击穿时产生的高电压对所述测量系统的破坏的极化保护电路和应变保护电路，所述极化保护电路和应变保护电路分别包括相互并联连接的TVS放电管、陶瓷放电管、稳压二极管以及分压电阻。

根据本发明，极化测量单元可以包括用于释放待测铁电材料击穿时产生的高电压，以保护标准电容等不被高电压击穿破坏的极化保护电路，且应变测量单元也可以包括防止待测铁电材料击穿时产生的高电压对数据采集分析单元的破坏的应变保护电路。该极化保护电路和应变保护电路分别由相互并联连接的TVS放电管、陶瓷放电管、稳压二极管以及分压电阻等构成，并且由此构成的极化保护电路和应变保护电路再分别并联到所要保护的极化测量系统和应变测量系统的两端，用于释放待测铁电材料击穿时产生的高电压，避免高电压对测量系统的破坏，保证了测量的安全性。

在本发明中，所述压力试验机所产生的压力可以通过球形压头作用于所述铁电材料上。

根据本发明，由压力试验机所产生的单轴压力通过球形压头作用于所述铁电材料上，该球形压头可调节加载力的方向与待测铁电材料的轴心相一致，从而保证了力场的均匀性。

在本发明中，在所述铁电材料的两端的电极的彼此远离的一侧上和/或在所述铁电材料的两端的电极之间可以分别设置有绝缘构件。

根据本发明，在铁电材料的两端的电极的彼此远离的一侧上，例如铁电材料的一端的电极与球形压头之间设有绝缘构件可以使该电极与其它构件绝缘；又在铁电材料的两端的电极之间也可以设有绝缘构件，从而将两端的电极隔开，防止电弧放电。由此，保证了高电压与测量系统的绝缘，避免了高电压对测量系统的破坏。

又，根据本发明的另一方面，提供一种采用上述测量系统对力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性进行测量的方法，包括：通过场产生单元产生施加于待测的铁电材料上的力、电、热场；通过极化测量单元对所述力、电、热场下的铁电材料进行极化测量以得到极化测量信号；通过应变测量单元对所述力、电、热场下的铁电材料进行应变测量以得到应变测量信号；以及通过数据采集分析单元采集从所述场产生单元输出的各种场的加载信号、从所述极化测量单元输出的极化测量信号、以及从所述应变测量单元输出的应变测量信号，并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据；所述测量数据包括用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性的电滞回线和电场-应变回线以及用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁弹性的应力-应变曲线和应力-电荷曲线。

根据本发明，可以有效地实现力、电、热场的单独或同时加载，避免了仅单一场下评价铁电材料的铁电性能的片面性，并且可以同时测量表征铁电性的电滞回线与电场-应变回线以及表征铁弹性的应力-应变曲线与应力-电荷曲线，可较为全面的反映铁电材料在不同服役状态下性能演变规律。

根据下述具体实施方式并参考附图，本发明的上述及其他目的、特征和优点将更加清晰。

附图说明

图1示出了实现本发明的力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性测量方法的系统的一实施形态的结构框图；

图2示出了在本发明的测量方法中的力、电、热场加载方式的结构示意图；

图3示出了在本发明的测量方法中的电滞回线的测量过程的结构框图；

图4示出了在本发明的测量方法中的应力-电荷曲线的测量过程的结构框图；

图5示出了在本发明的测量方法中的应力-应变曲线与电场-应变回线的测量过程的结构框图；

图6示出了在本发明的测量方法中的数据采集过程的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例详细描述本发明的力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性的测量系统及测试方法。

本发明的一种力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性的测量系统，包括：用于产生施加于待测的铁电材料上的力、电、热场的场产生单元；对所述力、电、热场下的铁电材料进行极化测量的极化测量单元；对所述力、电、热场下的铁电材料进行应变测量的应变测量单元；以及采集从所述场产生单元输出的各种场的加载信号、从所述极化测量单元输出的极化测量信号、以及从所述应变测量单元输出的应变测量信号并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据的数据采集分析单元。

本发明提供的力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性的测量装置，可以进行力、电、热场的同时加载，还可以在单一力场或电场下测量铁电材料的特性，并且可以完成加载信号与极化和/或应变测量信号的同步采集，最终根据所测量的测量信号得到铁电材料铁电性与铁弹性曲线。

图1示出了本发明的力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性测量系统的一实施形态的结构框图。如图1所示，本发明的测量系统包括产生力、电、热场的场产生单元1；对力、电、热场下的作为待测样品5的铁电材料分别进行极化测量和应变测量的极化测量单元2和应变测量单元3；以及数据采集分析单元4，该数据采集分析单元4采集从场产生单元1输出的各种场的加载信号、从极化测量单元2输出的极化测量信号、以及从应变测量单元3输出的应变测量信号并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据。在本发明中，该测量数据包括用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性的电滞回线和电场-应变回线，以及用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁弹性的应力-应变曲线和应力-电荷曲线；其中，电滞回线、电场-应变回线对应于强电场施加的情况，而应力-应变曲线、应力-电荷曲线对应于力场加载的情况。

通过该场产生单元1可同时对待测的铁电材料加载力场、电场和热场，该场产生单元1可包括力场产生部、电场产生部和热场产生部。又，上述数据采集分析单元4可包括用于采集来自于场产生单元1、极化测量单元2和应变测量单元3的信号的数据采集部401，以及对该数据采集部401采集到的信号进行分析处理的数据处理部402。在本发明的一实施形态中，该数据采集部401可以是接收各种场的加载信号以及极化测量信号和应变测量信号的各类数据采集仪，而该数据处理部402可以是与该数据采集仪通信连接以对来自于该数据采集仪的数据进行分析处理的计算机。

具体地，力场产生部包括压力试验机102，压力试验机102通过数据采集部401与数据处理部402相连。压力试验机102可产生最大为50kN的单轴压力。电场产生部包括信号发生器104，该信号发生器104产生的电压信号经电压放大器105放大后输出至示波器106和待测样品5。该信号发生器104产生的电压信号的波形可为正弦、三角、方波等，也可根据实验需要产生任意波形。该信号发生器104产生的电压信号的幅值可以为-10V～10V，电压放大器的放大倍数可以为3000倍，可根据具体的测量要求和待测样品而定。在本发明的一实施形态中，优选地，该电压信号的幅值例如可以为20Vpp，电压放大器的放大倍数为3000倍，最大可产生±3万伏高压。热场产生部主要包括温控箱101，用于产生不同温度环境，温度变化范围为-60℃～250℃。

又，如图1所示，极化测量单元2包括标准电容202和静电计203，需要的话还可以包括极化保护电路201，标准电容202和静电计203连接至待测样品5，静电计203通过数据采集部401连接至数据处理部402。极化测量采用相对简单的Sawyer-Tower回路，静电计203用于测量标准电容202的两端的电压信号将其作为极化测量信号输送至数据采集部401。采用静电计203测量精度较高，且其输入阻抗大，可防止高电压输入到数据处理部402中，起到击穿保护的作用。极化保护电路201用于释放样品击穿时产生的高电压，保护标准电容202等不被高电压击穿破坏。

继续参见图1，应变测量单元3包括应变片301和应变仪302，需要的话还可以包括应变保护电路303，采用粘贴在待测样品5表面的应变片301测量铁电材料的应变，应变仪302用于放大应变片301产生的应变信号，该放大后的应变信号作为应变测量信号输入到数据采集部401中。

最后，数据采集分析单元4通过其数据采集部401采集各力、电、热场的场产生部所输出的各种场的加载信号以及极化测量信号和应变测量信号，并通过数据处理部402对采集到的各种信号进行分析处理以得到上述所需的测量数据。

图2示出了在本发明的测量方法中的具体的力、电、热场加载方式的结构示意图。力场的加载通过加载力压头加载到待测样品5上，本实施例中优选的球形压头6可调节加载力的方向与待测样品5的轴心相一致，从而保证了力场的均匀性。经电压放大器105放大后的电压加载到待测样品5一端的电极51上，另一端的电极52则串联标准电容202并接地，用于测量铁电材料的极化。整个待测样品5置于温控箱101中，实现了恒温或变温环境。由于测量中需要施加高电压，例如最大达±3万伏的电压，因此高电压与测量系统的各部件的绝缘以及防止待测样品5的两端电极51、52之间的电弧放电是测量中需要解决的问题，因此在本发明的测量系统中还设有绝缘保护单元103（参照图1），以下将对该绝缘保护单元进行详细说明。

具体地，本发明采用了以下的设计，保证了高电压与测量系统各部件的绝缘，避免了高电压对测量系统的破坏。

a.待测样品上下电极51、52外（即上下电极51、52的彼此远离的一侧上）各设有诸如由氧化铝板7构成的绝缘构件，具体地，如图2所示，氧化铝板7可设置于电极52与加载力压头6之间，从而使电极51、52与其它部件绝缘。又，图2所示的实施例中还包括用于传递来自于加载力压头6的加载力的例如由钢制成的传递压头10，且在温控箱底部也设有用于承载上述加载力的例如由钢制成的底板11。此外，在该传递压头10与上述氧化铝板7之间也设置有绝缘构件，例如可以是由聚四氟塑料构成的绝缘构件9，从而进一步起到绝缘的作用，以此可以实现双重保护。

b．待测样品5中间用由一块环氧树脂环8构成的绝缘构件把该待测样品5两端的电极51、52隔开，防止两电极51、52之间的电弧放电。

c．还可以将待测样品5浸泡在硅油当中，防止电击穿。

d．还可设有高压源过流自动切断功能，以便能最大限度保证测量系统的安全。

e．在极化测量单元2和应变测量单元3中分别采用TVS放电管、陶瓷放电管以及分压电阻等设计了击穿保护回路（电路），当待测样品5击穿或是滑落时，瞬间电压与电流超出了某一额定值时，固态开关保护回路导通放电，以确保高电压不会破坏测量系统。

图3示出了在本发明的测量方法中的电滞回线的测量过程的结构框图。测量采用相对简单的Sawyer-Tower回路，信号发生器104产生的电压信号经过电压放大器105放大后加载到待测样品上，由于待测样品的电容值远小于与该待测样品串联的标准电容202的电容值，因此，加载电压几乎全部加载到待测样品上，而待测样品的电量与标准电容202（电容C）的电量相等，因此，通过测量标准电容202两端的电压V，便可得到待测样品的电量Q=CV。待测样品的极化值P为电量Q与待测样品面积A的比值，P=Q/A，同时，将加载的电压信号经数据采集部401读取到数据处理部402中，通过数据处理便可得到该待测样品的电滞回线。

图4示出了在本发明的测量方法中的应力-电荷曲线的测量过程的结构框图。压力试验机102产生的压力加载到待测样品上，该待测样品产生压电效应或压力退极化行为从而产生退极化电荷，标准电容202与待测样品并联，并且该标准电容202的电容值远大于待测样品的电容值，根据电容并联电压相等，电量与电容成正比可知，待测样品在压力下释放的退极化电荷全部聚集到标准电容该202上，通过测量该标准电容202两端的电压，并经数据采集部401读取到数据处理部402中，通过数据处理便可得到该待测样品的应力-电荷曲线。

图5示出了在本发明的测量方法中的应力-应变曲线与电场-应变回线的测量过程的结构框图。压力试验机102产生的压力加载到待测样品上产生应变，或者信号发生器104产生的电压信号经过电压放大器105放大后加载到待测样品上产生应变后，粘贴在待测样品表面上的应变片301产生相应的应变，并由应变仪302将应变转换为电压信号，经数据采集部401读取到数据处理部402中，便可得到该待测样品的应力-应变曲线或者电场-应变曲线，测量中，应变仪302的桥盒电阻可以采用行业标准值的为120Ω或350Ω等，在本实施例中，优选地选用350Ω的电阻，电桥可以采用1/4桥或半桥连接，从而得到较高的测量精度。

图6示出了在本发明的测量方法中的数据采集过程的结构框图。其中，力、电、热场的加载信号由力、电、热场的产生部得到，并由数据采集部401采集到数据处理部402中。极化测量信号、即标准电容202两端的电压信号以及应变测量信号也由数据采集部401采集到数据处理部402中，由VB语言编程实现数据采集，加载信号与测量信号的采集是同步进行的，因此，可以同步得到测量所需的不同曲线。

此外，本发明还涉及采用上述测量系统对力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性进行测量的方法，包括：通过场产生单元产生施加于待测的铁电材料上的力、电、热场；通过极化测量单元对所述力、电、热场下的铁电材料进行极化测量以得到极化测量信号；通过应变测量单元对所述力、电、热场下的铁电材料进行应变测量以得到应变测量信号；以及通过数据采集分析单元采集从所述场产生单元输出的各种场的加载信号、从所述极化测量单元输出的极化测量信号、以及从所述应变测量单元输出的应变测量信号并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据；所述测量数据包括用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性的电滞回线和电场-应变回线以及用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁弹性的应力-应变曲线和应力-电荷曲线。

综上所述，采用本发明的测量装置及测量方法可用于表征铁电材料在力、电、热场下的铁电性与铁弹性，研究其在复杂环境下的稳定性与可靠性。本发明的技术方案原理简单，并且采用了大量精确测量设备，测量精确、结构紧凑，同时具有较好的自定义性与扩展性。

在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在本发明中。

Claims (10)

1.一种力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性的测量系统，其特征在于，包括：

用于产生施加于待测的铁电材料上的力、电、热场的场产生单元；

对所述力、电、热场下的铁电材料进行极化测量的极化测量单元；

对所述力、电、热场下的铁电材料进行应变测量的应变测量单元；以及

采集从所述场产生单元输出的各种场的加载信号、从所述极化测量单元输出的极化测量信号、以及从所述应变测量单元输出的应变测量信号并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据的数据采集分析单元。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量数据包括用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性的电滞回线和电场-应变回线，以及用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁弹性的应力-应变曲线和应力-电荷曲线。

3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述场产生单元包括：

产生作用于所述铁电材料上的压力以对所述铁电材料加载力场的压力试验机；

产生输出至所述铁电材料的一端的电极上的电压信号以对所述铁电材料加载电场的信号发生器；和

产生不同温度环境以对所述铁电材料加载热场的温控箱；

且所述数据采集分析单元包括数据采集部和数据处理部，所述压力试验机、信号发生器和温控箱分别通过所述数据采集部与所述数据处理部相连。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述极化测量单元由Sawyer-Tower回路构成，包括与所述待测的铁电材料连接的标准电容和用于测量所述标准电容的两端的电压信号的静电计，其中所述标准电容的电容值远大于所述铁电材料的电容值；所述静电计产生的极化测量信号通过所述数据采集部输送至所述数据处理部，所述数据处理部根据所述数据采集部接收到的所述各种场的加载信号以及所述极化测量信号计算得到所述铁电材料的电滞回线和应力-电荷曲线。

5.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述应变测量单元包括粘贴至所述铁电材料的表面以测量所述铁电材料的应变的应变片、用于放大所述应变片产生的应变信号的应变仪，所述应变仪产生的应变测量信号通过所述数据采集部输送至所述数据处理部，所述数据处理部根据所述数据采集部接收到的所述各种场的加载信号以及所述应变测量信号计算得到所述铁电材料的电场-应变回线和应力-应变曲线。

6.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述信号发生器产生正弦波形、三角波形或方波波形的电压信号，所述信号发生器产生的电压信号的幅值为-10V～10V；所述信号发生器产生的电压信号经电压放大器输出至所述铁电材料的一端的电极上，且所述标准电容的电容值为0.1～50μF。

7.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，在所述极化测量单元和所述应变测量单元的两端还分别并联有用于防止所述待测的铁电材料击穿时产生的高电压对所述测量系统的破坏的极化保护电路和应变保护电路，所述极化保护电路和应变保护电路分别包括相互并联连接的TVS放电管、陶瓷放电管、稳压二极管以及分压电阻。

8.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述压力试验机所产生的压力通过球形压头作用于所述铁电材料上。

9.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，在所述铁电材料的两端的电极的彼此远离的一侧上和/或在所述铁电材料的两端的电极之间分别设置有绝缘构件。

10.一种采用根据上述权利要求1至9中任一项所述的测量系统对力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性进行测量的方法，其特征在于，包括：

通过场产生单元产生施加于待测的铁电材料上的力、电、热场；

通过极化测量单元对所述力、电、热场下的铁电材料进行极化测量以得到极化测量信号；

通过应变测量单元对所述力、电、热场下的铁电材料进行应变测量以得到应变测量信号；以及

通过数据采集分析单元采集从所述场产生单元输出的各种场的加载信号、从所述极化测量单元输出的极化测量信号、以及从所述应变测量单元输出的应变测量信号，并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据。