[发明专利]力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性测量系统及方法

权利要求书

1.一种力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性的测量系统，其特征在于，包括：

用于产生施加于待测的铁电材料上的力、电、热场的场产生单元；

对所述力、电、热场下的铁电材料进行极化测量的极化测量单元；

对所述力、电、热场下的铁电材料进行应变测量的应变测量单元；以及

采集从所述场产生单元输出的各种场的加载信号、从所述极化测量单元输出的极化测量信号、以及从所述应变测量单元输出的应变测量信号并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据的数据采集分析单元。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述测量数据包括用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性的电滞回线和电场-应变回线，以及用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁弹性的应力-应变曲线和应力-电荷曲线。

3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述场产生单元包括：

产生作用于所述铁电材料上的压力以对所述铁电材料加载力场的压力试验机；

产生输出至所述铁电材料的一端的电极上的电压信号以对所述铁电材料加载电场的信号发生器；和

产生不同温度环境以对所述铁电材料加载热场的温控箱；

且所述数据采集分析单元包括数据采集部和数据处理部，所述压力试验机、信号发生器和温控箱分别通过所述数据采集部与所述数据处理部相连。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述极化测量单元由Sawyer-Tower回路构成，包括与所述待测的铁电材料连接的标准电容和用于测量所述标准电容的两端的电压信号的静电计，其中所述标准电容的电容值远大于所述铁电材料的电容值；所述静电计产生的极化测量信号通过所述数据采集部输送至所述数据处理部，所述数据处理部根据所述数据采集部接收到的所述各种场的加载信号以及所述极化测量信号计算得到所述铁电材料的电滞回线和应力-电荷曲线。

5.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述应变测量单元包括粘贴至所述铁电材料的表面以测量所述铁电材料的应变的应变片、用于放大所述应变片产生的应变信号的应变仪，所述应变仪产生的应变测量信号通过所述数据采集部输送至所述数据处理部，所述数据处理部根据所述数据采集部接收到的所述各种场的加载信号以及所述应变测量信号计算得到所述铁电材料的电场-应变回线和应力-应变曲线。

6.根据权利要求4所述的测量系统，其特征在于，所述信号发生器产生正弦波形、三角波形或方波波形的电压信号，所述信号发生器产生的电压信号的幅值为-10V～10V；所述信号发生器产生的电压信号经电压放大器输出至所述铁电材料的一端的电极上，且所述标准电容的电容值为0.1～50μF。

7.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，在所述极化测量单元和所述应变测量单元的两端还分别并联有用于防止所述待测的铁电材料击穿时产生的高电压对所述测量系统的破坏的极化保护电路和应变保护电路，所述极化保护电路和应变保护电路分别包括相互并联连接的TVS放电管、陶瓷放电管、稳压二极管以及分压电阻。

8.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述压力试验机所产生的压力通过球形压头作用于所述铁电材料上。

9.根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，在所述铁电材料的两端的电极的彼此远离的一侧上和/或在所述铁电材料的两端的电极之间分别设置有绝缘构件。

10.一种采用根据上述权利要求1至9中任一项所述的测量系统对力、电、热场下铁电材料铁电性与铁弹性进行测量的方法，其特征在于，包括：

通过场产生单元产生施加于待测的铁电材料上的力、电、热场；

通过极化测量单元对所述力、电、热场下的铁电材料进行极化测量以得到极化测量信号；

通过应变测量单元对所述力、电、热场下的铁电材料进行应变测量以得到应变测量信号；以及

通过数据采集分析单元采集从所述场产生单元输出的各种场的加载信号、从所述极化测量单元输出的极化测量信号、以及从所述应变测量单元输出的应变测量信号，并进行分析处理以得到用于表征所述力、电、热场下的铁电材料的铁电性与铁弹性的测量数据。