010-61446422
施力裝置設(shè)計(jì)：施力裝置的核心部件是力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和力傳遞機(jī)構(gòu)。力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)采用了高精度的電磁驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)精確控制電流大小和頻率，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的低頻交變力。力傳遞機(jī)構(gòu)采用了剛性好、精度高的連桿和探頭，能夠?qū)⒘?zhǔn)確地傳遞到被測(cè)試樣上，并且保證力的作用方向垂直于試樣表面。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)施力裝置的各個(gè)部件進(jìn)行了優(yōu)化，以減小摩擦力和慣性力對(duì)力傳遞的影響，提高力的施加精度。通過(guò)對(duì)力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和力傳遞機(jī)構(gòu)的精心設(shè)計(jì)和調(diào)試，使得施力裝置能夠產(chǎn)生大小約為 0.25N、頻率約為 110Hz 的穩(wěn)定交變力，滿(mǎn)足準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)量方法對(duì)施力的要求。
信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)：信號(hào)處理電路是 ZJ-3 型測(cè)試儀的關(guān)鍵部分之一，它直接影響著測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。信號(hào)處理電路主要包括電荷放大器、檢波電路和相除電路。電荷放大器采用了高輸入阻抗、低噪聲的運(yùn)算放大器，能夠?qū)⑽⑷醯碾姾尚盘?hào)放大到適合后續(xù)處理的幅度。檢波電路采用了精密的二極管檢波電路，能夠?qū)⒎糯蠛蟮慕涣餍盘?hào)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)。相除電路采用了模擬除法器，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品和被測(cè)試樣產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行相除運(yùn)算，消除了外界干擾因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，提高了測(cè)量的精度。在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分考慮了電路的抗干擾能力和穩(wěn)定性，采用了屏蔽、濾波等措施，減少外界電磁干擾對(duì)信號(hào)處理的影響。通過(guò)對(duì)信號(hào)處理電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得測(cè)試儀能夠準(zhǔn)確地測(cè)量和處理壓電材料產(chǎn)生的微弱電信號(hào)，為準(zhǔn)確測(cè)量 d33 常數(shù)提供了保障。
×1 擋：測(cè)量范圍為 10 到 2000pC/N，可升級(jí)至 20 至 4000pC/N，甚至能夠進(jìn)一步升級(jí)到 10000pC/N。這一范圍能夠滿(mǎn)足大多數(shù)具有較大壓電常數(shù)的壓電陶瓷材料的測(cè)量需求。在實(shí)際應(yīng)用中，許多常用的壓電陶瓷材料的 d33 常數(shù)都在這個(gè)范圍內(nèi)，例如 PZT 系列壓電陶瓷，其 d33 常數(shù)通常在幾百到幾千 pC/N 之間，ZJ-3 型測(cè)試儀的 ×1 擋能夠?qū)ζ溥M(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。
×0.1 擋：測(cè)量范圍為 1 到 200pC/N，可擴(kuò)展至 2 至 400pC/N。該擋位主要用于測(cè)量小壓電常數(shù)的壓電單晶及壓電高分子材料。一些新型的壓電單晶材料或壓電高分子材料，其 d33 常數(shù)相對(duì)較小，在幾 pC/N 到幾十 pC/N 之間，×0.1 擋能夠滿(mǎn)足對(duì)這類(lèi)材料的精確測(cè)量要求。較寬的測(cè)量范圍使得 ZJ-3 型測(cè)試儀能夠適應(yīng)不同類(lèi)型、不同性能壓電材料的測(cè)量需求，具有廣泛的適用性。
×1 擋：分辨率為 1pC/N。這意味著在該擋位下，測(cè)試儀能夠精確分辨出 d33 常數(shù)的微小變化，即使 d33 常數(shù)的變化量?jī)H為 1pC/N，測(cè)試儀也能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)到并在顯示面板上體現(xiàn)出來(lái)。這種高分辨率對(duì)于測(cè)量具有較大 d33 常數(shù)且需要精確測(cè)量其細(xì)微變化的壓電材料非常重要，例如在研究壓電陶瓷材料的性能優(yōu)化過(guò)程中，可能需要觀察 d33 常數(shù)隨著制備工藝參數(shù)改變而發(fā)生的微小變化，×1 擋的高分辨率能夠滿(mǎn)足這一需求。
×0.1 擋：分辨率為 0.1pC/N。在測(cè)量小壓電常數(shù)的材料時(shí)，×0.1 擋的高分辨率能夠確保對(duì)微小 d33 常數(shù)的精確測(cè)量。對(duì)于那些 d33 常數(shù)在幾 pC/N 到幾十 pC/N 范圍內(nèi)的壓電單晶或壓電高分子材料，0.1pC/N 的分辨率能夠提供非常準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，為研究這類(lèi)材料的壓電性能提供可靠的數(shù)據(jù)支持。高分辨率保證了測(cè)試儀能夠?qū)弘姴牧系?d33 常數(shù)進(jìn)行精細(xì)測(cè)量，提高了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
×1 擋：當(dāng) d33 在 100 到 4000pC/N 時(shí)，誤差為 ±2%±1 個(gè)數(shù)字。例如，當(dāng)測(cè)量一個(gè) d33 常數(shù)為 1000pC/N 的壓電材料試樣時(shí)，根據(jù)誤差范圍，測(cè)量結(jié)果可能在 1000×(1 - 2%) - 1 到 1000×(1 + 2%) + 1 之間，即 979 到 1021pC/N 之間。當(dāng) d33 在 10 到 200pC/N 時(shí)，誤差為 ±5%±1 個(gè)數(shù)字。這是因?yàn)樵谳^低的 d33 常數(shù)范圍內(nèi)，測(cè)量難度相對(duì)較大，外界干擾因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響相對(duì)更明顯，所以誤差范圍適當(dāng)放寬，但仍能保證在可接受的范圍內(nèi)，以確保測(cè)量結(jié)果的可靠性。
×0.1 擋：當(dāng) d33 在 10 到 200pC/N 時(shí)，誤差為 ±2%±1 個(gè)數(shù)字。在該擋位下，對(duì)于小壓電常數(shù)材料的測(cè)量，能夠保證較高的測(cè)量精度，誤差控制在較小范圍內(nèi)，為研究小壓電常數(shù)材料的性能提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。嚴(yán)格控制的誤差范圍表明 ZJ-3 型測(cè)試儀具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確性，能夠?yàn)閴弘姴牧系难芯亢蛻?yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
尺寸：施力裝置尺寸為 Φ110×140mm，儀器本體尺寸為 240×200×80mm。這樣的尺寸設(shè)計(jì)使得儀器整體結(jié)構(gòu)緊湊，既方便操作，又便于攜帶和安裝。施力裝置的尺寸設(shè)計(jì)能夠保證其穩(wěn)定地施加外力，同時(shí)不會(huì)占用過(guò)多空間；儀器本體的尺寸設(shè)計(jì)兼顧了內(nèi)部電子元器件的布局和散熱需求，以及操作人員對(duì)儀器操作的便捷性。
重量：施力裝置約 4 公斤，儀器本體 2 公斤。較輕的重量使得儀器在使用和搬運(yùn)過(guò)程中更加方便，無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行常規(guī)測(cè)量，還是需要在不同地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，都能夠輕松移動(dòng)和部署。
電源：使用 220 伏，50 赫的交流電源，功率為 20 瓦。這種常見(jiàn)的電源規(guī)格使得儀器能夠方便地接入各種實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的供電系統(tǒng)，20 瓦的低功率設(shè)計(jì)既滿(mǎn)足了儀器正常工作的需求，又具有較低的能耗，節(jié)能環(huán)保。
儀器檢查：在使用 ZJ-3 型精密 D33 測(cè)試儀之前，首先要對(duì)儀器進(jìn)行全面檢查。檢查儀器外觀是否有損壞，各部件連接是否牢固。查看施力裝置的探頭是否有磨損或變形，如有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)更換或修復(fù)，以確保施力的準(zhǔn)確性。檢查儀器的電源線是否連接正確，插頭插座是否松動(dòng)。打開(kāi)儀器電源，觀察儀器面板上的指示燈是否正常亮起，顯示單元是否正常顯示。如果發(fā)現(xiàn)儀器存在故障或異常情況，應(yīng)立即停止使用，并進(jìn)行維修或調(diào)試。
試樣準(zhǔn)備：對(duì)待測(cè)試樣進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理。首先，根據(jù)測(cè)量要求，選擇合適尺寸和形狀的壓電材料試樣，如圓片、圓環(huán)、圓管、方塊、長(zhǎng)條、柱形及半球殼等均可。對(duì)試樣的表面進(jìn)行清潔處理，去除表面的油污、灰塵等雜質(zhì)，以保證試樣與測(cè)量探頭之間良好的電氣接觸。對(duì)于壓電陶瓷試樣，需要進(jìn)行極化處理，使其具有穩(wěn)定的壓電性能。在進(jìn)行極化處理時(shí)，要嚴(yán)格控制極化電場(chǎng)強(qiáng)度、極化時(shí)間和極化溫度等參數(shù)，以確保極化效果的一致性。極化后的試樣應(yīng)放置一段時(shí)間，使其壓電性能穩(wěn)定后再進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)試樣的類(lèi)型和尺寸，選擇合適的夾具將試樣固定在施力裝置的測(cè)量位置上，確保試樣安裝牢固，受力均勻。
儀器校準(zhǔn)：為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，在每次測(cè)量前需要對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。使用已知 d33 常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行校準(zhǔn)操作。將標(biāo)準(zhǔn)樣品安裝在施力裝置上，按照正常測(cè)量步驟進(jìn)行操作，記錄儀器顯示的測(cè)量值。將測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)樣品的已知 d33 常數(shù)進(jìn)行比較，如果測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的偏差超出了儀器規(guī)定的誤差范圍，則需要對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)整。通過(guò)調(diào)整儀器內(nèi)部的校準(zhǔn)參數(shù)，使儀器的測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相符。校準(zhǔn)過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按照儀器的操作手冊(cè)進(jìn)行，確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后的儀器才能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量工作。
參數(shù)設(shè)置：根據(jù)被測(cè)試樣的估計(jì) d33 常數(shù)大小，選擇合適的測(cè)量擋位。如果估計(jì) d33 常數(shù)較大，在 100pC/N 以上，可選擇 ×1 擋；如果估計(jì) d33 常數(shù)較小，在 100pC/N 以下，可選擇 ×0.1 擋。將儀器后面板上的 “d33 - 力" 選擇開(kāi)關(guān)置于 “d33" 一側(cè)，確保儀器處于 d33 常數(shù)測(cè)量模式。
儀器預(yù)熱：打開(kāi)儀器電源，讓儀器通電預(yù)熱 10min。在預(yù)熱過(guò)程中，儀器內(nèi)部的電子元器件逐漸達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)，能夠提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。預(yù)熱時(shí)間結(jié)束后，儀器方可進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。
調(diào)零操作：調(diào)節(jié)儀器前面板上的調(diào)零旋鈕，使面板表指示在 “0" 與 “ - 0" 之間。調(diào)零操作是為了消除儀器的零點(diǎn)漂移誤差，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在調(diào)零過(guò)程中，要確保測(cè)量頭沒(méi)有施加外力，處于空載狀態(tài)。
試樣測(cè)量：將安裝好試樣的施力裝置放置在儀器的測(cè)量位置上，輕輕壓下測(cè)量頭的膠木板，使測(cè)量探頭與試樣緊密接觸。此時(shí)，施力裝置會(huì)向試樣施加一個(gè)約 0.25N、頻率為 110Hz 的低頻交變力。由正壓電效應(yīng)產(chǎn)生的
當(dāng)前位置：