压电材料全矩阵材料常数超声谐振谱反演技术中的变温模式识别

利用传统的超声脉冲-回波与电谐振技术定征压电材料全矩阵材料参数,必须采用多块尺寸差异显著的样品,故很可能导致定征结果不自洽.超声谐振谱(RUS)技术仅需一块样品即可对压电材料全矩阵材料参数进行定征,故可确保定征结果的自洽.由于实际测量谐振谱中模式混叠与遗漏现象不可避免,使得谐振谱中谐振模式的准确识别成为RUS技术顺利实施的最大难点.本文提出一种谐振模式的变温识别技术.温度变化可导致压电体材料参数发生变化,材料参数的改变可影响各谐振模式的振动频率,且对不同谐振模式影响不一致,因此改变测量环境温度,有可能使得所测量超声谐振谱中某些原本混叠的模式分开或使得某些原本遗漏的模式出现.压电陶瓷(PZT-8)的实验结果表明,该技术可有效提高谐振谱中谐振模式识别准确率,从而保证了RUS反演的可靠性.

超声谐振谱技术在压电材料性能表征中的应用

为保证压电材料定征结果的自洽性,基于单块样品采用超声谐振谱(RUS)技术实现了压电材料全矩阵材料系数的定征。本文阐明了利用RUS技术定征压电材料全矩阵材料系数的原理并给出了具体实施步骤,分析了该技术的优点与局限性;进一步以Mn掺杂铌铟酸铅-铌镁酸铅-钛酸铅(23PIN-48PMN-29PT)样品为例,利用RUS技术对压电单晶均匀性进行无损评价。结果表明,RUS技术可以有效评估池豫铁电单晶的均匀性。

电极激励超声谐振谱压电材料定征技术

超声谐振谱(RUS)是一种压电材料单样品定征技术,避免了多样品造成的结果不自洽问题。现有的谐振谱激励方法常使用超声换能器定点激励-拾取,需要有复杂的测试装置。该文提出了一种电极激励-拾取法来获取压电谐振器的超声谐振谱,该方法测试装置简单,同时还可获得模态振型的对称特性,避免了反演过程中峰丢失和错峰拟合。基于现场可编程门阵列(FPGA)技术搭建了压电谐振器分组扫频激励电路,通过电荷放大器拾取谐振峰。结果表明,通过Levenberg-Marquardt算法可完成测试频谱和计算频谱的匹配,成功获得了优化后压电材料参数。