壓電薄膜特性參數(shù)測量研究.pdf

1、壓電式傳感器和執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、高頻適用性強(qiáng)、驅(qū)動和處理電路簡單等特點(diǎn)，在精密位移和定位、聲學(xué)及力學(xué)量的檢測等方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。壓電薄膜材料是適用于MEMS器件的功能薄膜材料，其中，PZT薄膜具有較高的壓電性能，受到研究者的青睞。本論文的主要任務(wù)是測量微小力壓電傳感器研究小組研制的微壓電傳感器換能材料PZT薄膜的縱向壓電系數(shù)和電滯回線。 本文對壓電微力傳感器及壓電材料的發(fā)展作了簡要介紹，詳細(xì)探討了壓電學(xué)基礎(chǔ)

2、理論及壓電系數(shù)、電滯回線測量基礎(chǔ)理論和測量方法。主要開展如下兩個方面研究工作： 1、組建基于原子力顯微鏡和鎖相放大器的縱向壓電系數(shù)測量系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)石英薄膜對原子力顯微鏡的懸臂形變與光敏檢測信號間關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，完成壓電薄膜縱向壓電系數(shù)測量。本方法與適用于塊體材料的準(zhǔn)靜態(tài)法測量的數(shù)據(jù)對比，表明本套測量系統(tǒng)可以測出可靠的縱向壓電系數(shù)。 2、建立基于虛擬儀器技術(shù)的PZT薄膜電滯回線測量系統(tǒng)，通過LabView程序控制整個測量過

3、程。使用研制的電滯回線測量電路，對PZT薄膜施加激勵電場和完成極化電荷采集。針對PZT薄膜電滯回線受材料體漏導(dǎo)和線性電容影響較大這一問題，提出了一種新的電滯回線軟件補(bǔ)償算法，結(jié)合MatLab程序?qū)﹄姕鼐€進(jìn)行實(shí)時補(bǔ)償計算。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證本套測量系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，可以快速準(zhǔn)確完成薄膜電滯回線測量和參數(shù)顯示、存儲。 通過本文研究工作，準(zhǔn)確測得了本課題組研制的PZT壓電薄膜的縱向壓電系數(shù)和電滯回線參數(shù)，為課題的進(jìn)展作出了一定的貢獻(xiàn)。