CN201225999Y - 一种压电陶瓷堆机电性能测量连接装置 - Google Patents

Abstract

一种压电陶瓷堆的机电性能实验中压电陶瓷堆的连接装置，包括螺杆、应变检测片和连接杆。压电陶瓷堆的两端粘接螺杆，在每个螺杆上分别用两个螺母紧固了一片变形检测片，螺杆的两端分别连接有内螺纹的连接杆。该实用新型不仅保护了压电陶瓷堆，而且排除了试验机的夹头的压力对压电陶瓷堆的机电性能的影响。它还适用于任何不适于与试验机夹头直接相连的试件。

Description

一种压电陶瓷堆机电性能测量连接装置

技术领域

本实用新型涉及材料力学性能测量实验装置。特别涉及压电陶瓷堆机电性能测量实验中压电陶瓷堆的连接装置。

背景技术

压电材料具有密度小、刚度大、易于制作、能耗低、响应速度快、机电特性线性性能好等优点，因而在结构的振动控制中占有极其重要的地位，其中压电陶瓷是常用的致动器材料。将多片压电陶瓷片层叠并经特殊工艺可制成压电陶瓷堆，使得压电陶瓷片的机电效应被累积，因此压电陶瓷堆具有更良好的机电效应。压电陶瓷堆的机电效应是指机械特性(变形、应变、应力等)与电学特性(电势、电容等)之间的耦合效应，是结构振动控制中必须知道的物理特性，该特性通常是通过实验的方法测量得到的，因此需要相应的实验装置。目前，电学特性如电势可通过电源放大器预先给定，而测量试件机械特性的设备通常采用万能试验机。

压电陶瓷堆的机电性能的实验原理是：在一定的轴向预紧力条件下(由万能试验机提供，预紧力可以是拉力也可以是压力)，当给陶瓷堆加一定的电压(可以是正电压，也可以是负电压)后，借助电子引伸计可测得相应的应变，如果施加一个连续变化的电压，通过电子引伸计即可得到相应的应变曲线。

但是，压电陶瓷堆不同于普通的试件：

(1)它的轴向抗拉、抗压强度均较小。

(2)横截面方向很脆，如果受到切向力的作用易折断。

(3)采用万能试验机的夹具直接夹持压电陶瓷堆时除了施加必要的拉力外，还施加了额外的压力，甚至还可能会产生额外的切向力，从而影响测量结果。

(4)万能试验机的夹具直接夹持陶瓷堆可能导致陶瓷堆物理损坏。

综上所述，万能试验机上的夹头不能直接用于夹持压电陶瓷堆，为了测量压电陶瓷堆的机电特性，必须根据其特点设计一套新型的夹具。

实用新型内容

本实用新型的目的在于一种压电陶瓷堆机电性能测量连接装置，以克服公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供的压电陶瓷堆机电性能测量连接装置，是在压电陶瓷堆的两端各粘接一螺杆，两个螺杆上各用两个螺母紧固了一片变形检测片(较佳地是铝质薄片)；两个螺杆的各自一端通过螺纹各连接一个具有内螺纹的连接杆，两个连接杆的另一端连接万能试验机的夹头。

为便于连接杆和万能试验机夹头之间的连接牢固，在连接杆连接万能试验机夹头的一端设有凸台。

本实用新型的有益效果是由连接杆与万能试验机的夹头相连，使压电陶瓷堆仅受到外界的拉力作用，不仅保护了压电陶瓷堆，而且排除了试验机的夹头的压力对压电陶瓷堆的机电性能的影响。

附图说明

图1是本实用新型的压电陶瓷堆机电性能测量连接装置示意图；

图2是本实用新型压电陶瓷堆机电性能测量连接装置在实际操作中与万能试验机的连接示意。

具体实施方式

为了解决压电陶瓷堆机电性能测量实验中，压电陶瓷堆在万能试验机上的安装问题，本实用新型提供了一套连接装置。

本实用新型的连接装置参阅图1，是在压电陶瓷堆3的两端各粘接一螺杆16，在每个螺杆16上用两个螺母紧固了一片变形检测片17。两个螺杆16的另一端通过螺杆16上的外螺纹与连接杆18的内螺纹相连接，形成一体，而两具连接杆18的另一端分别由万能试验机的两个夹头5夹住而连接为一体。为了加强连接杆18承受万能试验机施加的拉力，在连接杆18连接夹头5的一端上设有凸台19。

结合图2所示，电子引伸计2的两端卡在两片变形检测片17上，即电子引伸计2与变形检测片17紧密接触，由两片变形检测片的位移就可测出压电陶瓷堆的轴向变形量。

下面以压电陶瓷堆的应变与电压的关系测量实验中连接结构为例作进一步说明。

本实用新型可以测定压电陶瓷堆在各种不同的预紧力作用下，收缩力与电压的关系曲线。其原理是：在万能试验机提供一定的轴向预紧力条件下，当给陶瓷堆加一定负电压后，借助电子引伸计可测得相应的应变，如果施加一个连续变化的电压，通过电子引伸计即可得到相应的应变曲线。

首先安装压电陶瓷堆连接装置和连接实验设备。压电陶瓷堆3的两端粘接螺杆16，在螺杆16上用两个螺母紧固了一片变形检测片17，变形检测片17之外，螺杆16连接有内螺纹的连接杆18，万能试验机的夹头5夹住连接杆18。接着，按照万能试验机的要求，将电子引伸计和电源放大器的信号线接入YCDL动态应变仪，将动态应变仪的信号线接入X-Y函数绘图仪(如图3所示)。

然后根据电压和变形的估计值标定X-Y函数绘图仪。

接下来，启动实验设备，并使万能试验机提供5N的预紧力，接负向电压驱动陶瓷堆。负向电压在0～-60V范围内步进(步进的步长为-1V)，当电压达到-60V后再缓慢降为0，然后关闭电源，完成实验。

引伸计2的两端卡在两片变形检测片17上，即引伸计2与变形检测片17紧密接触，由两片变形检测片的位移就可测出压电陶瓷堆的轴向变形量。

变形检测片为铝质薄片，主要是由于电子引伸计不便直接卡在压电陶瓷堆上而安装的。

螺杆16的外螺纹直径为3mm，长为50mm。

连接杆18的内螺纹直径为3mm，连接杆18的总长度为150mm。

实验证明，本实用新型是简单可行的，不仅保护了压电陶瓷堆，而且排除了试验机的夹头的压力对压电陶瓷堆的机电性能的影响。该实用新型还适用于任何不适于与试验机的夹头相连的试件。

Claims (3)

1、一种压电陶瓷堆机电性能测量连接装置，其特征是，压电陶瓷堆的两端各粘接一螺杆，两个螺杆上各用两个螺母紧固了一片变形检测片；两个螺杆的各自一端通过螺纹各连接一个具有内螺纹的连接杆，两个连接杆的另一端连接万能试验机的夹头。

2、如权利要求1所述的压电陶瓷堆机电性能测量连接装置，其特征是，所述的连接杆连接万能试验机夹头的一端设有凸台。

3、如权利要求1所述的压电陶瓷堆机电性能测量连接装置，其特征是，所述的变形检测片为铝质薄片。

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