Усилитель заряда LE-41 в задаче измерения пьезомодулей монокристаллов

Внедрение: 2020 г.

Разработана экспериментальная установка [1] для квазистатических измерений пьезомодулей dijk монокристаллов на основе возможностей прецизионных изменений механических напряжений прибором DMA 242 C в диапазоне частот 0‑100 Гц. В измерительной схеме применен специальный держатель образцов и усилитель заряда LE‑41.

Устройство DMA 242 C обеспечивает точное изменение приложенной динамической нагрузки с частотой 0‑100 Гц к образцу в диапазоне 0‑8 Н с одновременной возможностью управления статической нагрузкой в том же диапазоне.

Блок-схема экспериментального метода с использованием DMA 242 C для квазистатических измерений пьезомодулей представлена на рисунке 1. Электрические поверхностные заряды пьезоэлектрического образца под нагрузкой преобразуются усилителем заряда LE‑41 (4) в напряжение, регистрируемое осциллографом (3). 

Рисунок 1. Блок-схема квазистатического метода измерения пьезомодулей: 1 – DMA 242 C; 2 – ПК; 3 – осциллограф DPO 7104; 4 – усилитель заряда LE‑41; 5 – блок питания; 6 – образец; 7 – держатель образца; 8 – электроды; 9 – диэлектрические держатели; 10 – смазочный слой.

 

Точность работы устройства и измерения пьезомодулей контролировались путем измерения пьезоэлектрических постоянных в условиях различных динамических нагрузок и разных частот измерения. На рисунке 2 показана линейная зависимость измеренного заряда от величины динамической нагрузки, а на рисунке 3 – постоянство определенного напряжения для разных частот измерения.

Рисунок 2. Зависимость величины заряда на гранях образца от величины динамической нагрузки.

 

Рисунок 3. Значения напряжения U на образце при измерении на разных частотах.

 

Реализованным квазистатическим методом были определены пьезомодули dijk монокристаллов лангасита La3Ga5SiO14 и цинкита ZnO, а также алюмобората иттрия YAl3(BO3)4. Геометрия образцов, необходимая для раздельного определения компонент пьезомодуля, представлена на рисунке 4.

Рисунок 4. Ориентация образца для квазистатических измерений.

 

Проведенные исследования показали возможность применения прибора DMA 242 C для управления динамическими нагрузками на кристалл в процессе квазистатических измерений пьезоэлектрических модулей монокристалла. Это применение основано на модификации измерительной ячейки прибора с использованием дополнительных диэлектрических держателей образцов, а также на использовании усилителя заряда LE‑41 в схеме измерения. Точность и повторяемость результатов основаны на создании однородных механических напряжений в образце. Полученные значения пьезоэлектрических модулей лангасита и цинкита соответствуют данным научной литературы. Устройство, разработанное на основе DMA 242 C, было применено для определения пьезомодулей алюмобората иттрия.

Настоящее исследование финансировалось Российским фондом фундаментальных исследований, проект № 18‑42‑240016.

 

Источник:

Citation: P.P.Turchin, V.I.Turchin, S.V.Yurkevich, P.O.Sukhodaev, I.S.Raikova, Application of DMA 242 C for Quasi-Static Measurements of Piezoelectric Properties of Solids, J. Sib. Fed. Univ. Math. Phys., 2020, 13(1), 97‑103.
DOI: 10.17516/1997-1397-2020-13-1-97-103.

Для оформления ссылки на данную статью использован фрагмент рисунка из статьи: А.Мололкин. "Лангасит. Нераскрытый потенциал!", zen.yandex.ru 

 


Разработчик: Турчин П.П., Турчин В.И., Юркевич С.В., Суходаев П.О., Райкова И.С. (Сибирский федеральный университет, Красноярск)

Контакты

Адрес: 117105, Москва, Варшавское шоссе, д. 5, корп. 4, стр. 2

Многоканальный телефон:
+7 (495) 785-95-25
Факс: +7 (495) 785-95-14

Отдел продаж: sale@lcard.ru
Техническая поддержка: support@lcard.ru

Время работы: с 9-00 до 19-00 мск

L-CARD в проектах