CN105092988A - 一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，包括迈克尔逊干涉仪，所述的迈克尔逊干涉仪包括依次设置的激光器、扩束镜、分束器、补偿器、移动反射镜和压电陶瓷，所述压电陶瓷一端与移动反射镜连接，所述压电陶瓷两端通过导线接有控制电箱；还包括与分光器处于同一纵向轴线上的固定反射镜和观察屏，所述固定反射镜和观察屏分别设置在分光器的上方和下方。本发明的有益效果是能够方便的改变施加在压电陶瓷两端的电压，进而改变压电陶瓷的电场强度，能够精确的测量压电陶瓷微小的伸长量。
Description
技术领域
本发明属于物理实验仪器技术领域，尤其是涉及一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置。
背景技术
压电陶瓷是一种新型微位移材料，具有体积小重量轻等特点，在光学、机械制造、生物工程、机器人等技术领域得到了广泛应用。压电陶瓷的逆压电效应让压电陶瓷在电场的作用下产生应变，应变的大小和电场的大小成正比。用公式可描述为：s＝dE其中d为压电系数，E为电场强度，s为压电陶瓷的应变，在测量压电陶瓷的位移特性时，压电陶瓷的伸长量ΔL就是压电陶瓷的应变，所以有ΔL＝dE压电陶瓷特性和性能指标直接影响了机械结构和控制系统的设计。现阶段，关于压电陶瓷动态频率响应的测试装置过于复杂且实现困难，测试精度不高，且对传感器响应速度要求苛刻，制造成本高。
发明内容
针对现有技术方法上的不足，本发明目的是提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，能够方便的改变施加在压电陶瓷两端的电压，进而改变压电陶瓷的电场强度，能够精确的测量压电陶瓷微小的伸长量。
本发明的技术方案是：一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，包括迈克尔逊干涉仪，所述的迈克尔逊干涉仪包括依次设置的激光器、扩束镜、分束器、补偿器、移动反射镜和压电陶瓷，所述压电陶瓷一端与移动反射镜连接，所述压电陶瓷两端通过导线接有控制电箱；还包括与分光器处于同一纵向轴线上的固定反射镜和观察屏，所述固定反射镜和观察屏分别设置在分光器的上方和下方。
进一步，所述控制电箱上还设置有电压调节旋钮，电压数显表头，电压正负方向切换开关。
进一步，所述激光器为单模氦氖激光器。
进一步，所述激光器、扩束镜、分束器、补偿器和移动反射镜中心位于同一横向轴线上的。
进一步，所述的分束器和补偿器与水平轴线呈45度角，所述移动反射镜竖直设置。
进一步，所述的分束器和补偿器是两个平行、厚度相同的光学玻璃。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明的效果是提供了一种简单方便的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，加载在压电陶瓷两端的电压可通过控制电箱改变，电压值可通过数显表头方便读出，电压正负方向和通过控制电箱上的开关任意切换，压电陶瓷的伸长量可通过迈克尔逊干涉仪圆环改变的数量计算得出，简单有效、测量精度高、具有通用性且易于使用的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：
1、激光器2、扩束镜3、分束器
4、固定反射镜5、补偿器6、移动反光镜
7、压电陶瓷8、控制电箱9、观察屏
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。
如图1本发明的结构示意图所示，本发明提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，包括迈克尔逊干涉仪，所述的迈克尔逊干涉仪包括依次设置的激光器1、扩束镜2、分束器3、补偿器5、移动反射镜6和压电陶瓷7，所述压电陶瓷7一端与移动反射镜6连接，所述压电陶瓷7两端通过导线接有控制电箱8；还包括与分光器3处于同一纵向轴线上的固定反射镜4和观察屏9，所述固定反射镜4和观察屏9分别设置在分光器3的上方和下方。
所述控制电箱8上还设置有电压调节旋钮，电压数显表头，电压正负方向切换开关。
所述激光器1为单模氦氖激光器。所述激光器1、扩束镜2、分束器3、补偿器5和移动反射镜6中心位于同一横向轴线上的。
所述的分束器3和补偿器5与水平轴线呈45度角，所述移动反射镜6竖直设置。所述的分束器3和补偿器5是两个平行、厚度相同的光学玻璃。
本实例的工作过程：本发明提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，具体实施中，由激光器1产生的激光光束，经过扩束镜2变成发散光束，光束经过分束器3分光，一束打到固定反射镜4上，一束经过补偿器5打到移动反光镜6上。两束分别经过固定反射镜4和移动反光镜6反射的光，再次经过分束器3，在观察屏9上形成干涉圆环。通过控制电箱8，改变加载在压电陶瓷7上的电压，压电陶瓷7在电场的作用下伸长，推动移动反光镜6随着压电陶瓷7的伸长在光路方向上移动，改变迈克尔逊干涉仪两干涉臂的光程差，在观察屏9上形成数量为N的若干干涉圆环，从而来计量压电陶瓷的伸缩量。
使用本发明提供一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置时，所述控制电箱8可控制加载在压电陶瓷7两端的电压，其电压在0～150V内稳定连续可变，其带有数显表头显示实时电压；所述控制电箱带有切换开关，可切换加载在压电陶瓷两端的电压的正负方向。通过控制电箱8改变加载在压电陶瓷7上的电压V，在观察屏9上形成数量为N的若干干涉圆环。通过迈克尔逊干涉仪原理可知，压电陶瓷伸长量：结合公式ΔL＝dE，可得到压电陶瓷的压电系数：其中λ为氦氖激光器的波长，L为压电陶瓷的长度。另外，通过改变加载在压电陶瓷7上的电压V，测量对应的伸长量ΔL，可以得到压电陶瓷伸长量ΔL和加载电压V的对应曲线图。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，包括迈克尔逊干涉仪，其特征在于：所述的迈克尔逊干涉仪包括依次设置的激光器(1)、扩束镜(2)、分束器(3)、补偿器(5)、移动反射镜(6)和压电陶瓷(7)，所述压电陶瓷(7)一端与移动反射镜(6)连接，所述压电陶瓷(7)两端通过导线接有控制电箱(8)；还包括与分光器(3)处于同一纵向轴线上的固定反射镜(4)和观察屏(9)，所述固定反射镜(4)和观察屏(9)分别设置在分光器(3)的上方和下方。
2.根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述控制电箱(8)上还设置有电压调节旋钮，电压数显表头，电压正负方向切换开关。
3.根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述激光器(1)为单模氦氖激光器。
4.根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述激光器(1)、扩束镜(2)、分束器(3)、补偿器(5)和移动反射镜(6)中心位于同一横向轴线上的。
5.根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述的分束器(3)和补偿器(5)与水平轴线呈45度角，所述移动反射镜(6)竖直设置。
6.根据权利要求1所述的测量压电陶瓷伸缩特性的实验装置，其特征在于：所述的分束器(3)和补偿器(5)是两个平行、厚度相同的光学玻璃。
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Publications (1)
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