压电与铁电材料的测量PDF电子书下载

目录 1

第一章　压电物理基础 1

§1.1 概述 1

§1.2　电极化和介电常数 8

1.2.1　电极化 8

1.2.2　介电常数 10

§1.3　弹性和弹性常数 11

1.3.1 弹性 11

1.3.2　弹性常数 13

1.3.3　弹性波 14

§1.4　压电性与压电常数 15

1.4.1　压电效应 15

1.4.2　压电常数 16

§1.5 压电振子与压电振子参数 18

1.5.1 压电振子 18

1.5.2　压电振子的特征频率 19

1.5.3　介质损耗和电学品质因素 23

1.5.4　机械品质因素 24

1.5.5　机电耦合系数 24

1.5.6　频率常数 25

1.6.1　振动模式 28

§1.6　压电振子的振动模式 28

1.6.2　横向伸缩振动模式 29

1.6.3　其他振动模式 36

§1.7　压电方程 36

1.7.1　第一类压电方程组 36

1.7.2　其他各类压电方程组 38

1.7.3　压电方程组的相互关系 39

§1.8　晶体的对称性和压电效应 41

1.8.1　晶体的对称性和32点群 41

1.8.2　压电参数矩阵 44

1.8.3 坐标变换 47

1.9.1　压电体热力学方程 48

§1.9　压电体的热力学 48

1.9.2　铁电体 51

1.9.3　压电性铁电体 53

§1.10　压电材料及其应用 57

第二章　介电与铁电参数的测量 60

§2.1　介电常数的测量 60

2.1.1　谐振法 61

2.1.2　谐振差拍法 64

2.1.3　比较替代法 67

2.1.4　标准电容分压法 69

§2.2　介质损耗（tgδ）的测量 71

2.2.1　Q表法 72

2.2.2　tgδ测量仪直读法 80

2.2.3　电桥法 82

§2.3　绝缘电阻、比表面电阻、比体积电阻的测定 95

2.3.1　直接偏转法 97

2.3.2　电容器放电法 99

2.3.3　电子管静电表法 101

2.3.4　高阻表法 102

§2.4　抗电强度的测定 105

2.4.1 交流抗电强度（Ebac）的测定 106

2.4.3　冲击电压抗电强度（Ebim）的测定 109

2.4.2　直流抗电强度（Ubdc）的测定 109

§2.5 电滞回线的测量 122

2.5.1　冲击检流计描点法 122

2.5.2　示波器图示法（Sawyer-Tower电路法） 125

2.5.3　剩余极化强度（Pr）和矫顽场强（EC）的测定 129

§2.6 自发极化强度（Ps）的测量 131

2.6.1　Sawyer-Tower回路法（示波图电滞回线外推法） 131

2.6.2　冲击检流计法 132

2.6.3　热（释）电电流积分法 132

§2.7　铁电材料非线性系数的测定 134

2.7.2　动态非线性系数的测定 135

2.7.1　有效非线性系数的测定 135

2.7.3　饱和非线性系数（Nsat）的测定 136

2.7.4　可逆非线性系数（Nre）的测定 137

第三章　压电振子参数的测量 139

§3.1　传输线路法 139

3.1.1　恒电流法测量电路 140

3.1.2　恒电压法测量电路 143

3.1.3　改进的恒电压测量电路 144

3.1.4　类恒电流-恒电压法测量电路 145

3.1.5　动态谐振频率fs和并联谐振频率fp的测量 147

3.1.8　动态电感（L1）和动态电容（C1）的测定 148

3.1.7　机械品质因数（Qm）的测定 148

3.1.6　动态电阻（R1）的测量 148

3.1.9　并联静电容（C0）的测定 149

3.1.10　压电振子电容比（γ）的确定 151

3.1.11 压电振子优值（M）的测定 151

§3.2　测试网络加电抗的传输线路法 152

3.2.1　动态谐振频率fs和并联谐振频率fp的测量 154

3.2.2　动态电阻（R1）的测量 157

3.2.3　动态电容（C1）的测量 157

3.2.4　动态电感（L1）的测定 158

3.2.5　半功率点带宽法测量机械品质因数（Qm） 158

§3.3　π型电阻网络零相位法 159

3.3.1　矢量电压表法 160

3.3.2　示波器零相位法 166

§3.4　导纳电桥法 169

3.4.1　双T电桥 169

3.4.2　国产CD-4导纳电桥 176

3.4.3　导纳电桥法压电振子参数的测定 186

第四章　压电材料常数的测量 188

§4.1 自由介电常数ε？与自由介质隔离率β？的测定 188

4.1.1　自由介电常数ε？与自由介质隔离率β？的测定 188

4.1.2　自由介电常数ε？与自由介质隔离率β？的测定 189

§4.2 受夹介电常数ε？与受夹介质隔离率β？的测定 190

4.2.1　受夹介电常数ε？与受夹介质隔离率β？的测定 191

4.2.2　受夹介电常数ε？与受夹介质隔离率β？的测定 194

§4.3　机电耦合系数（K）的测定 194

4.3.1 横向长度伸缩振动机电耦合系数K31的测定 200

4.3.2　平面机电耦合系数Kp的测定 205

4.3.3　与电场平行的纵向振动机电耦合系数K33的测定 207

4.3.4　厚度振动机电耦合系数Kt的测定 210

4.3.5　厚度切变振动机电耦合系数K15的测定 212

§4.4　体积密度ρ的测定 215

§4.5　泊松比σE的测定 216

4.6.1　弹性模量YE的测定 219

§4.6　弹性常数的测定 219

4.6.2　恒电场下弹性柔顺系数S？和恒电位移下弹性柔顺系数S？的测定 220

4.6.3　恒电场下弹性柔顺系数S？和恒电位移下弹性柔顺系数S？的测定 221

4.6.4　恒电场下弹性柔顺系数S？和恒电位移下弹性柔顺系数S？的测定 221

4.6.5　恒电场下弹性柔顺系数S？和恒电位移下弹性柔顺系数S？的测定 222

4.6.6　恒电场下弹性柔顺系数S？和恒电位移下弹性柔顺系数S？的测定 223

4.6.7　恒电场下弹性柔顺系数S？和恒电位移下弹性柔顺系数S？的测定 223

4.6.8　恒电位移下弹性刚度常数C？和恒电场下弹性刚度常数C？的测定 224

4.6.9　弹性刚度系数C？，C？；C？，C？；C？，C？；C？，C？；C？，C？的确定 224

§4.7　压电常数的测定 226

4.7.1　静态法测定压电应变常数d33 226

4.7.2　静态法测定压电应变常数d31 228

4.7.3　动态法测定压电应变常数d31 229

4.7.4　动态法测定压电应变常数d33 230

4.7.5　压电应变常数d15的测定 231

4.7.6　静水压压电应变常数dk的测定 231

4.7.7　压电电压常数g31，g33，g15，gh的测定 231

4.7.8　压电应力常数e的测定 232

4.7.9　压电劲度常数h的测定 233

§4.8　频率常数N的测定 234

§4.9　声速的测定 237

§4.10　电致伸缩系数的测定 239

§4.11 居里点温度Tc的测定 239

4.11.1　Sawyer-Tower电路示波器观察电滞回线突变法 240

4.11.2　传输线路法 241

4.11.3　扫频仪法 242

4.11.4　电容电桥法 243

4.11.5　直读式线性电容仪（自动记录）法 244

4.11.6　电畴观察法 244

4.11.7　热膨胀系数突变测量法 246

§4.12　频率温度稳定性的测量 247

4.12.1　频率温度系数TKf的测量 247

4.12.2　最大相对频率漂移的测量 248

§4.14 迭代法 249

§4.13　经时稳定性的测定 249

4.14.1　横向长度伸缩振动模 251

4.14.2　厚度伸缩振动模 258

4.14.3　厚度切变振动模 259

4.14.4　与电场平行的纵向长度伸缩振动模 260

4.14.5　压电陶瓷材料常数间的关系 261

第五章　压电与铁电晶体特殊性能参数的测定 266

§5.1 压电与铁电晶体折射率的测定 266

5.1.1 自然光与偏振光 266

5.1.2　折射率椭球和折射率曲面 267

5.1.3　折射率的测定 271

§5.2 电光系数和半波电压的测定［2,3］ 275

5.2.1　折射率椭球与电光系数 276

5.2.2　KDP类型晶体的电光系数和半波电压 277

5.2.3　半波电压和电光系数的测定 283

§5.3　非线性光学系数的测定［5,6］ 290

5.3.1　位相匹配 291

5.3.2　位相匹配二次谐波产生（SHG）法 296

5.3.3　Maker条纹法 301

§5.4　热（释）电系数和探测度的测定［17］ 307

5.4.1　静态法 308

5.4.2 动态法 308

5.4.3 电荷积分法［18］ 309

5.4.4　热（释）电器件探测度的测定 311

§5.5　声表面波参数的测定 313

5.5.1　表面波器件的工作原理 314

5.5.2　表面波波速的测定 315

5.5.3　表面波机电耦合系数的测定 319

5.5.4　表面波参数的光学测定法［21］ 319

参考文献 324

附录Ⅰ　一些重要压电与铁电晶体和陶瓷的主要性能 329

附录Ⅱ　国外压电陶瓷型号和性能 334

附录Ⅲ　主要物理量的单位换算 342

附录Ⅳ　晶体的32种点群 347

索引 348