實(shí)驗(yàn)名稱：壓電陶瓷電場(chǎng)趣化電滯回線實(shí)驗(yàn)

測(cè)試目的：

對(duì)壓電陶瓷的電場(chǎng)-極化產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建進(jìn)行了詳細(xì)講解，內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)裝置搭建、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，又對(duì)所獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了濾波處理，以便得到準(zhǔn)確的輸入、輸出數(shù)據(jù)以應(yīng)用于之后的寬頻動(dòng)態(tài)遲滯模型的建立中。

測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、任意函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字示波器、PZT壓電陶瓷等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

壓電陶瓷的極化與電場(chǎng)（P-E）非線性遲滯數(shù)據(jù)是通過(guò)搭建的實(shí)驗(yàn)裝置間接獲得的，該實(shí)驗(yàn)裝置由片狀壓電陶瓷、任意函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字示波器和高壓放大器組成，然后連接好實(shí)驗(yàn)設(shè)備后，設(shè)置函數(shù)發(fā)生器的輸出信號(hào)為正弦信號(hào)幅值為9Vpp，由任意函數(shù)發(fā)生器生成的信號(hào)輸入到高壓放大器，經(jīng)高壓放大器放大1000倍后施加于壓電陶瓷相對(duì)的兩表面上，壓電陶瓷由于受到外界電場(chǎng)的作用，其內(nèi)部電疇結(jié)構(gòu)在電場(chǎng)力作用下發(fā)生變化的同時(shí)也會(huì)有新的鐵電疇疇核的生成，最終導(dǎo)致內(nèi)部電疇極化方向與外界電場(chǎng)強(qiáng)度方向一致，兩表面出現(xiàn)等量異種電荷。在連接導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路后，同種電荷將發(fā)生定向移動(dòng)從而產(chǎn)生輸出電流。通過(guò)調(diào)節(jié)任意函數(shù)發(fā)生器生成的輸入信號(hào)的頻率大小，便可獲取壓電陶瓷在不同頻率下的輸入電壓和輸出電流的多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖1：處理前后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較

以0.2Hz、1Hz、20Hz和150Hz為例，將濾波前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示。在得到多組不同頻率輸入信號(hào)下的輸入電壓-輸出電流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，首先進(jìn)行濾波處理，然后進(jìn)行積分運(yùn)算得到電荷值的變化，從而得出極化強(qiáng)度。最后，可以繪制出不同頻率下的電滯回線圖像。

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審核編輯 黃宇