[发明专利]一种压电测量装置在审
申请号: | 202110927300.4 | 申请日: | 2021-08-09 |
公开(公告)号: | CN113687136A | 公开(公告)日: | 2021-11-23 |
发明(设计)人: | 方辉 | 申请(专利权)人: | 武汉佰力博科技有限公司 |
主分类号: | G01R19/25 | 分类号: | G01R19/25;G01N27/00 |
代理公司: | 武汉智嘉联合知识产权代理事务所(普通合伙) 42231 | 代理人: | 万青青 |
地址: | 430000 湖北省武汉市东*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 压电 测量 装置 | ||
本发明涉及一种压电测量装置,包括主控模块、信号输入模块、驱动波形生成模块和锁相环模块;信号输入模块,用于采集动态力传感信号并传输至锁相环模块和主控模块;驱动波形生成模块,用于根据主控模块的振荡驱动指令产生驱动波形信号,并传输至锁相环模块和外设的振荡驱动接口;锁相环模块,用于实时检测动态力传感信号和驱动波形信号之间的相位差,并锁定相位差,以输出动态相位调整信号至主控模块;主控模块,还用于根据动态相位调整信号对动态力传感信号进行调整,基于调整后的动态力传感信号采样值,计算并输出待测压电样品的压电常数。本发明能够避免信号干扰,有效提高压电测量精度。
技术领域
本申请涉及压电测量技术领域,尤其是涉及一种基于锁相环技术的压电测量装置。
背景技术
随着智能制造先进技术的发展,对高性能的电子材料和关键功能器件的研发日益重要,其中,压电材料是实现机-电能量转换和耦合的重要功能材料,在航空航天、能源、先进制造、医疗系统和武器装备等领域有着广泛的应用。然而在研发和应用过程中,对压电材料的性能测试显得尤为重要。
根据压电效应,对压电材料施加压力则产生电位差,称之为正压电效应;反之施加电压则产生机械应力,称之为逆压电效应。压电常数是压电体将机械能转变为电能或将电能转变为机械能的转换系数,反映压电材料弹性(机械)性能与介电性能之间的耦合关系。压电常数可分为三类,即纵向压电常数(如d33、d11、d22),横向压电常数(如d31、d32),切向压电常数(如d15、d24、d36等)。
现有基于准静态法的压电测量仪,一般采用静态力和动态力,可以分别单独驱动,静态力是由主控板驱动步进电机提供,动态力是由振荡器产生,这样动态力和静态力可同时实现全量程加载,在压电测试过程中,测试精度受信号干扰等多种因素影响,尤其针对压电效应较弱的样品,采集的压电信号弱,噪声干扰往往导致其测试精度往往偏低,因此,本发明人认为现有压电测量设备由于信号干扰导致测试精度偏低的问题还有待进一步解决。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种压电测量装置,用以解决现有由于信号干扰导致测试精度偏低的技术问题。
为了解决上述问题,本发明提供一种压电测量装置,包括:主控模块、信号输入模块、驱动波形生成模块和锁相环模块;所述主控模块与所述驱动波形生成模块电连接,所述信号输入模块与所述驱动波形生成模块电连接,所述信号输入模块与所述锁相环模块电连接,所述锁相环模块与所述主控模块电连接,
所述信号输入模块,用于采集动态力传感信号并传输至锁相环模块和主控模块;
所述驱动波形生成模块,用于根据所述主控模块的振荡驱动指令产生驱动波形信号,并传输至锁相环模块和外设的振荡驱动接口;
所述锁相环模块,用于实时检测所述动态力传感信号和驱动波形信号之间的相位差,并锁定相位差,以输出动态相位调整信号至主控模块;
所述主控模块,用于输出驱动指令至所述驱动波形生成模块,还用于根据动态相位调整信号对动态力传感信号进行调整,基于调整后的动态力传感信号采样值,计算并输出待测压电样品的压电常数。
可选的,所述信号输入模块,还用于采集静态力传感信号并传输至锁相环模块和主控模块;
所述锁相环模块,还用于实时检测所述静态力传感信号和驱动波形信号之间的相位差,并锁定相位差,以输出静态相位调整信号至主控模块;
所述主控模块,还用于根据静态相位调整信号对静态力传感信号进行调整,基于调整后的静态力传感信号采样值以及预设的静态夹持力,确定待测压电样品是否夹紧,以输出静态力调整指令至外设的步进驱动接口。
可选的,所述锁相环模块包括动态锁相环电路,所述动态锁相环电路分别与所述驱动波形生成模块、所述信号输入模块电连接;
所述动态锁相环电路包括动态环路芯片U21、电阻R131、电阻R134以及电容C115;
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