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铁电材料电滞回线的测量

日期:2020-08-25浏览:336次

  测量铁电材料电滞回线的方法通常有两种:冲击检流计描点法和 Sawyer-Tower电路法。第二种方法可用超低频示波器进行观察以及用xy函数记录仪进行记录,简便迅速,故人们常常采用。

  采用Sawyer-Tower电路准静态测试铁电陶瓷材料电滞回线的测量原理图(GB/T6426-1999)如图4.5-30所示,系统绝缘电阻不小于108Ω,超低频高压输出电压峰值为0~5KV、频率为0.1Hz的正弦波。运算放大器输入阻抗不小于109Ω。标准电容器Co的直流电阻不小于109Ω,一般容量为10~30μF。分压电阻R1和R2总阻值不小于5MΩ,补偿电阻Rs根据不同材料选择不同的电阻值。为了避免空气电击穿,将试样要浸没在硅油中,根据不同材料和要求可在不同温度下测量,测量时要求试样温度均匀,控温误差不大于2℃,试样采用全电极、半极化试样,推荐试样尺寸为直径d不大于20mm,厚度t不大于1mm,试样应保持清洁、干燥。

         图4.5-30准静态电滞回线测量线路原理图

  HV一超低频高压源;F一函数记录仪;A一运算放大器;K1一高压开关;K2一普通低压开关;Cx一试样;Co一标准电容器;R1、R2一分压电阻;Rs一可调补偿电阻

  因为标准电容器的容量Co远大于试样的电容量Cx,所以高压源输出电压几乎全部加在样品上,因此,X轴上的电压正比于试样两端的电压,而Co上的电压(即Y轴电压)正比于Cx的电荷Q,记录仪上测得的曲线就是试样的极化强度P和电场强度E的关系曲线,即电滞回线,如图4.5-10所示。

  测出样品的电滥回线之后,即可计算该材料的剩余极化强度Px和矫频场强应Ec,计算公式如下

      

  式中,Q为电压为零时之总电荷,C;C。为标准电容器的电容量,F;Vy为从原点至E=0处之y轴电压,V;Sy为函数记录仪的y轴灵敏度,V/m;ry为从原点到E=0处之y轴读数,m;A为试样面积,m2;Vx为样品两端电压,V;Sx为函数记录仪的X轴灵敏度,V/m;rx为从原点到P=0处的X轴读数,m;d为高压源的输出分压比;t为试样厚度,m。

  若要测量某铁电材料的自发极化强度Ps,可将测得的电滞回线的线性部分外推(或做切线)与y轴(极化强度P轴)交于Ps点,此点的读数便是自发极化强度。

 

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