[发明专利]温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法

权利要求书

1.一种温度大范围变化下叠堆式压电陶瓷输出特性测试方法，该方法在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置，再将测试装置与测控系统、电脑相连接组成整个实验系统；利用试验装置对堆叠式压电陶瓷作动器施以一定的预紧力，通过压力传感器获得数据，再通过光纤位移传感器连接到电脑与压电陶瓷本身的输出应变进行对比以获取其压力和位移等信息；将试验装置放入高低温环境试验箱，即可完成在大范围温度变化条件下对压电陶瓷作动器的输出特性的测试，该方法的具体步骤如下：

第一步：在测试试验机构上安装光纤位移传感器、叠堆式压电陶瓷作动器和压力传感器构成整个试验装置

测试试验机构由基座(5)、U型板(2)、垫片(3)和T形底座(10)构成，所述基座(5)由圆形底盘(5₁)和L型支架(5₂)组成，其中，L型支架(5₂)由半弧形结构(5₂₁)和凸出半圆环形结构(5₂₂)构成，基座(5)的圆形底盘(5₁)上加工有若干均布的螺纹孔，用于连接压力传感器(6)；

先将T形底座(10)安装到压力传感器(6)的中心孔中，再将基座(5)穿过T形底座(10)安装到压力传感器(6)上；把叠堆式压电陶瓷作动器(4)贴合L型支架(5)的半弧形结构(5₂₁)安装到T形底座(10)上面；再将垫片(3)安装到叠堆式压电陶瓷作动器(4)的顶部，垫片(3)下端具有圆形凹槽(3₂)，凹槽尺寸为压电陶瓷的直径，垫片(3)上端为凸圆球面(3₁)；U型板(2)放置在垫片(3)上，U型板(2)上加工有通孔，螺栓通过通孔将U型板(2)和L型支架(5₂)连接起来，对叠堆式压电陶瓷作动器(4)施加预紧力；再将光纤位移传感器(1)安装到凸出半圆环形结构(5₂₂)的圆孔中，用U型板(2)定位夹紧；最后，用螺栓将基座(5)的圆形底盘(5₁)固定安装到压力传感器(6)上构成整个实验测试装置；

然后将实验测试装置与测控系统(7)相连接，再与电脑(8)连接起来，整个实验测试系统安装完毕；

第二步：根据实验的设计要求调节安装在U型板(2)和基座(5)的L型支架(5₂)螺栓，使其压力值达到预想预紧力；

第三步：将整个试验装置放入到高低温环境箱(9)内，制造温度变化环境；然后操作整个测控系统(7)进行预先设计的实验，得到输出数据，包括光纤位移传感器(1)测量的位移值；压力传感器(6)测量的压力值；通过粘贴在叠堆式压电陶瓷作动器(4)表面的应变片获取其应变值以及高低温环境试验箱(9)测量的温度值；

第四步：通过电脑(8)进行数据采集，信号调理，以及数据处理得出叠堆式压电陶瓷(4)的输出位移值以及其所受的压力值和叠堆式压电陶瓷(4)的上的应变片测得的应变值；

综上通过整个测试系统得出实验数据，并进行相应的记录和保存；

通过实验及以下公式得到相应的数据，位移传感器的模拟输出为0-5v电压,根据公式(1)得到其输出位移值：

其中，ΔL表示位移传感器的位移值，S为灵敏度，由位移传感器的供销商提供的校准曲线给出了近端和远端线性范围内的灵敏度值得出，ΔU由实验得出，经过数据处理得到最终的电压变化；

叠堆式压电陶瓷的位移值由公式(2)给出：

ΔL＝ε×L (2)

其中，ΔL表示叠堆式压电陶瓷的位移值，ε代表叠堆式压电陶瓷的轴向相对变形，L为压电陶瓷的长度；

根据上述两个公式求得的位移值ΔL，取两者均值作为实验最终数据结果，对于大范围变化的温度环境，可直接由高低温环境箱的示数获得。