JP5623868B2 - 圧電特性計測システムおよび圧電特性計測方法 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1の測定装置では、静電容量の変化の計測値からバネの撓み量を算出し、バネ定数に基いて、印加された圧力の大きさを算出している。かかる測定装置によって算出された圧力値は、バネ定数の変動にともなう誤差、静電容量変化の時間遅れ、バネの撓みの時間遅れなど、様々な時間遅れや誤差が重畳されている。このため、特許文献1に記載されているような測定装置では、印加された圧力の変化を、少ない時間遅れで高精度に測定することが難しかった。このように、従来の測定装置では、精度よく動的荷重を計測することが難しかった。また、圧電素子は周囲の温度が変動したときにどの程度影響するかという温度特性(評価)も求められる。しかし特許文献1の測定装置では温度特性を求めることができない。
以上、本発明の圧電特性計測システムおよび圧電特性計測方法について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
2 算出部
3 情報取得部
10 計測装置
S 圧電素子(圧電体)
11 載置測定部
12 圧力発生手段(ピエゾアクチュエータ)
13 第1筒状体
14 第2筒状体
16 圧力伝達手段(加圧ロッド)
16a 下端面
Sa 貫通孔
17 リニアガイドブッシュ
19 上側の板状体
20 下側の板状体
21 縦板
22、23 主面
LC ロードセル(台座圧電体)
24 台座部材
25 載置面
C 中心軸
26 蓋体
27 プリロード印加ねじ
28 下端面
LC2 第2ロードセル
32 断熱材
33 筐体(恒温槽)
35 集電ヘッド
36 上ジグ
37 下ジグ
36a、37a 凹部
38 ボール
39 ローノイズケーブル
40 フランジ部
41 天板
42 貫通孔
51 ファンクションジェネレータ
51a 波形
52 ピエゾドライバ
53 圧力発生手段制御部
54 ローノイズケーブル
55 ローノイズケーブル
56 チャージアンプ
57 データロガー
S1 第1ステップ
S2 第2ステップ
S3 第3ステップ
S4 第4ステップ
S5 第5ステップ
60 集電ヘッド
61 上ジグ
62 下ジグ
62a 凹部
63 ボール
64 シリコーン系接着剤
66 ネジ軸
65 空間
Claims (8)
- 測定対象物である圧電体の圧電特性のうち、圧力を印加した際に発生する前記圧電体からの出力電圧を計測するための圧電特性計測システムであって、
前記圧電体が載置される載置面を有する載置測定部と、
前記圧電体に、前記載置面に垂直な一軸方向に沿った圧力を印加する圧力印加部と、
印加した前記圧力の情報および前記圧力に応じて発生する前記圧電体からの出力電圧の情報を取得する情報取得部と、
前記圧力の情報および前記出力電圧の情報を用いて、前記圧電体の圧電特性値を算出する算出部とを備えて構成されており、
前記載置測定部は、前記載置面を一方の主面とする一対の平行な主面を有する板状体と、該板状体の他方の主面に対向して前記一軸方向と直交する台座面を有する台座部材と、該台座部材の前記台座面に載置されて前記板状体の前記他方の主面との間に挟持された、前記他方の主面から受ける圧力に応じた台座出力電圧を発生する台座圧電体とを備え、
前記情報取得部では、印加した前記圧力に応じて発生する前記台座出力電圧の情報を取得し、
前記算出部では、前記台座出力電圧の情報と、前記圧電体からの前記出力電圧の情報とを用いて、測定対象物である前記圧電体の圧電特性を算出することを特徴とする圧電特性計測システム。 - 前記載置計測部が一方端に固定された、中心軸が前記一軸方向に平行な筒状体と、該筒状体を支持する支持体とを備え、
前記圧力印加部は、
前記筒状体の内部に配置された、前記圧電体に印加する圧力を発生する圧力発生手段と、
前記筒状体の前記一方軸から前記載置面にかけて一部が突出した状態で前記中心軸に沿って配置された、前記圧力発生手段からの圧力を前記載置面に載置された前記圧電体に伝達するための圧力伝達手段とを有することを特徴とする請求項1記載の圧電特性計測システム。 - 前記圧力伝達手段は、前記載置測定部の前記載置面に対向して前記圧電体に圧力を印加する一方端面と、該一方端面とは反対側の他方端面とを有しているとともに、前記一方端面および前記他方端面の双方が、前記中心軸と直交しており、
前記圧力発生手段は、発生した圧力を前記中心軸に沿って前記圧力伝達手段の前記他方端面に加えることで、前記圧力伝達手段を前記中心軸に沿って移動させることを特徴とする請求項2記載の圧電特性計測システム。 - 前記筒状体は、内部に前記中心軸と直交する基準面を備えており、
前記圧力発生手段は、前記基準面と前記圧力伝達手段の前記他方端面との間に配置された、印加された電圧に応じて前記中心軸の方向に圧力を調整する圧電デバイスを有していることを特徴とする請求項3記載の圧電特性計測システム。 - 前記中心軸に沿って前記基準面の位置を移動させる基準面可動手段を備えることを特徴とする請求項4記載の圧電特性計測システム。
- 前記支持体は、天板に貫通孔が設けられた筺体を備えており、
前記筒状体が前記貫通孔に通されて支持され、前記載置測定部が前記筺体の内部に収容されていることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の圧電特定計測システム。 - 前記載置計測部の前記台座面は、前記筒状体に対して固定されており、
前記筺体は、前記載置計測部の前記台座面とは反対の面側が前記筐体の内壁と非接触の状態で前記筒状体を支持することを特徴とする請求項6記載の圧電特定計測システム。 - 測定対象物である対象圧電体の圧電特性のうち、圧力を印加した際に発生する前記圧電体からの出力電圧を計測するための圧電特性計測方法であって、
前記圧電体と印加された圧力に応じて電圧を発生する計測用圧電体とを一軸方向に沿って重ねて配置するステップと、
前記対象圧電体に対して、前記他計測用圧電体と反対の側から、前記一軸方向に沿った圧力を周期的に印加するステップと、
印加した前記圧力の情報および前記圧力に応じて発生する前記圧電体からの出力電圧の情報を取得するステップと、
前記圧力の情報および前記出力電圧の情報を用いて前記計測圧電体の圧電特性値を算出するステップと、を有し、
前記取得するステップでは、印加した前記圧力の情報として、前記一軸方向に沿った圧力に応じて発生する前記計測用圧電体からの出力電圧の情報を併せて取得することを特徴とする圧電特性計測方法。
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