JP2018163128A - 圧電定数測定装置及び圧電定数測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
d331u=ΔQ1u/ΔF1u ・・・(1)
同様にして、第1番目の立ち下りでの変化量ΔQ1dとパルス荷重ΔF1d、第2番目の立ち上りでの変化量ΔQ2uとパルス荷重ΔF2u、第2番目の立ち下りでの変化量ΔQ2dとパルス荷重ΔF2d、第3番目の立ち上りでの変化量ΔQ3uとパルス荷重ΔF3u、第3番目の立ち下りでの変化量ΔQ3dとパルス荷重ΔF3d、が計測され(図2(a)、(b)参照)、圧電定数のd331d、d332u、d332d、d333u、d333d、が算出される。そして、d331u、d331d、d332u、d332d、d333u、d333d、が平均化される。
d311u=(ΔQ1u/ΔF1u)×(t/L) ・・・(2)
ここで、tは圧電材料PIの厚さ(第1電極21’と第1電極補助部21S’の間又は第2電極22’と第2電極補助部22S’の間の圧電材料PIの厚さ)、Lは圧電材料PIの引き延ばされる部分の長さ(第1電極21’と第2電極補助部22S’の間又は第1電極補助部21S’と第2電極22’の間の圧電材料PIの長さ)である。同様にして、第1番目の立ち下りでの変化量ΔQ1dとパルス荷重ΔF1d、第2番目の立ち上りでの変化量ΔQ2uとパルス荷重ΔF2u、第2番目の立ち下りでの変化量ΔQ2dとパルス荷重ΔF2d、第3番目の立ち上りでの変化量ΔQ3uとパルス荷重ΔF3u、第3番目の立ち下りでの変化量ΔQ3dとパルス荷重ΔF3d、が計測され、圧電定数のd311d、d312u、d312d、d313u、d313d、が算出される。そして、d311u、d311d、d312u、d312d、d313u、d313d、が平均化される。
2、2’ 荷重印加手段
21、21’ 第1電極
21a 第1電極のネジ部
21S’ 第1電極補助部
21Sa’ 第1電極補助部プレート
21Sb’ 第1電極補助部支持板
21Sc’ 第1電極補助部挟み板
21Sd’ ネジ
22、22’ 第2電極
22a 第2電極のネジ部
22A、22A’ 第2電極の電気導線
22S’ 第2電極補助部
22Sa’ 第2電極補助部支持板
22Sb’ 第2電極補助部挟み板
22Sc’ ネジ
23、23’ 第1電極制御部
231 第1直動モーター
231a 第1直動モーターの直動部
231b 第1直動モーターの支持部
232 電極台ケース支持棒台
233 電極台ケース支持棒
234 電極台ケース支持棒軸受部
234a 電極台ケース支持棒軸受部の下部プレート
234b 電極台ケース支持棒軸受部の上部プレート
234c 電極台ケース支持棒軸受部のプレート固定ネジ
234d 電極台ケース支持棒軸受
234e 電極台保持バネ
235、235’ 電極台ケース
236、236’ 第1電極台
236A、236A’ 第1電極台の電気導線
24、24’ 第2電極制御部
241 第2直動モーター
241a 第2直動モーターの直動部
241b 第2直動モーターの支持部
241’ 手動押下器
241a’ 手動押下器の軸部
241b’ 手動押下器の支持部
241c’ 手動押下器のハンドル部
242、242’ 荷重検出器取付プレート
242A、242A’ 荷重検出器取付プレート摺動棒
242Aa、242Aa’ 荷重検出器取付プレート摺動棒の頭部
242B 荷重検出器保持バネ
243、243’ 第2電極取付プレート
3、3’ 荷重計測手段
31、31’ 荷重検出器
31A、31A’ 荷重検出器の電気導線
32、32’ 荷重計測処理器
4、4’ 電荷量計測手段
4a、4b 電荷量計測手段の入力端子
4c 電荷量計測手段の出力端子
4d 電荷量計測手段の制御端子
41 電荷量計測手段のオペアンプ
42 電荷量計測手段のコンデンサ
43 電荷量計測手段の高抵抗
44 電荷量計測手段のADコンバータ
45 電荷量計測手段の接続スイッチ
5、5’ 圧電定数測定制御手段
5a 圧電定数測定制御手段の入力端子
5b 圧電定数測定制御手段の出力端子
51 圧電定数測定制御手段のプログラム記憶部
51a 圧電定数測定制御手段の圧電定数算出用プログラム
52 圧電定数測定制御手段のCPU
53 圧電定数測定制御手段の入力部
54 圧電定数測定制御手段のデータ記憶部
55 圧電定数測定制御手段の出力部
PI 圧電材料
PS1 圧電材料の一方側の面である第1の面
PS2 圧電材料の他方側の面である第2の面
Claims (9)
- 圧電材料に静荷重を印加し、かつ、該静荷重が印加されている間に複数個のパルス荷重を印加する荷重印加手段と、
前記圧電材料に印加される前記静荷重及び前記複数個のパルス荷重を計測する荷重計測手段と、
前記静荷重及び前記複数個のパルス荷重が印加されることによって前記圧電材料に発生する電荷の量を計測する電荷量計測手段と、
前記計測された電荷の量により、前記複数個のパルス荷重により発生した複数個のパルス状の電荷の量の変化量を計測し、その変化量と前記計測されたパルス荷重から圧電定数を算出する圧電定数測定制御手段と、を備えることを特徴とする圧電定数測定装置。 - 請求項1に記載の圧電定数測定装置において、
前記荷重印加手段は、第1電極を有し該第1電極を前記圧電材料の第1の面に接させ、第2電極を有し該第2電極を前記圧電材料の第2の面に接させ、前記圧電材料を圧縮する向きに前記静荷重及び前記複数個のパルス荷重を印加し、
前記電荷量計測手段は、前記第1電極又は/及び前記第2電極を通して前記圧電材料に発生する電荷を入力し、
前記圧電定数測定制御手段は、圧電定数であるd33を算出することを特徴とする圧電定数測定装置。 - 請求項2に記載の圧電定数測定装置において、
前記荷重印加手段は、前記第1電極を直動させる第1直動モーターを有し、前記第2電極を直動させる第2直動モーター又は手動押下器を有することを特徴とする圧電定数測定装置。 - 請求項1に記載の圧電定数測定装置において、
前記荷重印加手段は、第1電極と第1電極補助部とを有し、それらの間に、該第1電極を前記圧電材料の第1の面に接させながら前記圧電材料の一方の端部を挟み、かつ、第2電極と第2電極補助部とを有し、それらの間に、該第2電極を前記圧電材料の第2の面に接させながら前記圧電材料の他方の端部を挟み、前記圧電材料を引き伸ばす向きに前記静荷重及び前記複数個のパルス荷重を印加し、
前記電荷量計測手段は、前記第1電極又は/及び前記第2電極を通して前記圧電材料に発生する電荷を入力し、
前記圧電定数測定制御手段は、圧電定数であるd31を算出することを特徴とする圧電定数測定装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧電定数測定装置において、
前記複数個のパルス荷重は、3個以上のパルス荷重であることを特徴とする圧電定数測定装置。 - 圧電材料に静荷重を印加し、かつ、該静荷重が印加されている間に複数個のパルス荷重を印加し、
前記圧電材料に印加される前記静荷重及び前記複数個のパルス荷重を計測し、
前記静荷重及び前記複数個のパルス荷重が印加されることによって前記圧電材料に発生する電荷の量を計測し、
前記計測された電荷の量により、前記複数個のパルス荷重により発生した複数個のパルス状の電荷の量の変化量を計測し、その変化量と前記計測されたパルス荷重から圧電定数を算出することを特徴とする圧電定数測定方法。 - 請求項6に記載の圧電定数測定方法において、
前記静荷重及び前記複数個のパルス荷重は、前記圧電材料を圧縮する向きに印加し、
圧電定数は、d33を算出することを特徴とする圧電定数測定方法。 - 請求項6に記載の圧電定数測定方法において、
前記静荷重及び前記複数個のパルス荷重は、前記圧電材料を引き伸ばす向きに印加し、
圧電定数は、d31を算出することを特徴とする圧電定数測定方法。 - 請求項6〜8のいずれか1項に記載の圧電定数測定方法において、
前記複数個のパルス荷重は、3個以上のパルス荷重であることを特徴とする圧電定数測定方法。
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