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专利名称：一种压电陶瓷堆机电性能测量连接装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及材料力学性能测量实验装置。特别涉及压电陶瓷堆机 电性能测量实验中压电陶瓷堆的连接装置。
背景技术：
压电材料具有密度小、刚度大、易于制作、能耗低、响应速度快、机 电特性线性性能好等优点，因而在结构的振动控制中占有极其重要的地 位，其中压电陶瓷是常用的致动器材料。将多片压电陶瓷片层叠并经特殊 工艺可制成压电陶瓷堆，使得压电陶瓷片的机电效应被累积，因此压电陶 瓷堆具有更良好的机电效应。压电陶瓷堆的机电效应是指机械特性(变形、 应变、应力等)与电学特性(电势、电容等)之间的耦合效应，是结构振 动控制中必须知道的物理特性，该特性通常是通过实验的方法测量得到 的，因此需要相应的实验装置。目前，电学特性如电势可通过电源放大器 预先给定，而测量试件机械特性的设备通常采用万能试验机。
压电陶瓷堆的机电性能的实验原理是在一定的轴向预紧力条件下 (由万能试验机提供，预紧力可以是拉力也可以是压力)，当给陶瓷堆加一 定的电压(可以是正电压，也可以是负电压)后，借助电子引伸计可测得 相应的应变，如果施加一个连续变化的电压，通过电子引伸计即可得到相 应的应变曲线。
但是，压电陶瓷堆不同于普通的试件
(1) 它的轴向抗拉、抗压强度均较小。
(2) 横截面方向很脆，如果受到切向力的作用易折断。 (3〉采用万能试验机的夹具直接夹持压电陶瓷堆时除了施加必要的拉
力外，还施加了额外的压力，甚至还可能会产生额外的切向力，从而影响 测量结果。
(4)万能试验机的夹具直接夹持陶瓷堆可能导致陶瓷堆物理损坏。综上所述，万能试验机上的夹头不能直接用于夹持压电陶瓷堆，为了 测量压电陶瓷堆的机电特性，必须根据其特点设计一套新型的夹具。

实用新型内容
本实用新型的目的在于一种压电陶瓷堆机电性能测量连接装置，以克 服公知技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本实用新型提供的压电陶瓷堆机电性能测量连接装 置，是在压电陶瓷堆的两端各粘接一螺杆，两个螺杆上各用两个螺母紧固 了一片变形检测片(较佳地是铝质薄片)；两个螺杆的各自一端通过螺纹 各连接一个具有内螺纹的连接杆，两个连接杆的另一端连接万能试验机的 夹头。
为便于连接杆和万能试验机夹头之间的连接牢固，在连接杆连接万能 试验机夹头的一端设有凸台。
本实用新型的有益效果是由连接杆与万能试验机的夹头相连，使压电 陶瓷堆仅受到外界的拉力作用，不仅保护了压电陶瓷堆，而且排除了试验 机的夹头的压力对压电陶瓷堆的机电性能的影响。


图1是本实用新型的压电陶瓷堆机电性能测量连接装置示意图2是本实用新型压电陶瓷堆机电性能测量连接装置在实际操作中与
万能试验机的连接示意。
具体实施方式

为了解决压电陶瓷堆机电性能测量实验中，压电陶瓷堆在万能试验机 上的安装问题，本实用新型提供了一套连接装置。
本实用新型的连接装置参阅图1，是在压电陶瓷堆3的两端各粘接一 螺杆16，在每个螺杆16上用两个螺母紧固了一片变形检测片17。两个螺 杆16的另一端通过螺杆16上的外螺纹与连接杆18的内螺纹相连接，形 成一体，而两具连接杆18的另一端分别由万能试验机的两个夹头5夹住 而连接为一体。为了加强连接杆18承受万能试验机施加的拉力，在连接杆18连接夹头5的一端上设有凸台19。
结合图2所示，电子引伸计2的两端卡在两片变形检测片17上，即 电子引伸计2与变形检测片17紧密接触，由两片变形检测片的位移就可 测出压电陶瓷堆的轴向变形量。
下面以压电陶瓷堆的应变与电压的关系测量实验中连接结构为例作 进一步说明。
本实用新型可以测定压电陶瓷堆在各种不同的预紧力作用下，收縮力
与电压的关系曲线。其原理是在万能试验机提供一定的轴向预紧力条件
下，当给陶瓷堆加一定负电压后，借助电子引伸计可测得相应的应变，如 果施加一个连续变化的电压，通过电子引伸计即可得到相应的应变曲线。
首先安装压电陶瓷堆连接装置和连接实验设备。压电陶瓷堆3的两端 粘接螺杆16，在螺杆16上用两个螺母紧固了一片变形检测片17，变形检 测片17之外，螺杆16连接有内螺纹的连接杆18，万能试验机的夹头5 夹住连接杆18。接着，按照万能试验机的要求，将电子引伸计和电源放大 器的信号线接入YCDL动态应变仪，将动态应变仪的信号线接入X-Y函数 绘图仪(如图3所示)。
然后根据电压和变形的估计值标定X-Y函数绘图仪。
接下来，启动实验设备，并使万能试验机提供5N的预紧力，接负向 电压驱动陶瓷堆。负向电压在0 -60V范围内步进(步进的步长为-lV)， 当电压达到-60V后再缓慢降为0，然后关闭电源，完成实验。
引伸计2的两端卡在两片变形检测片17上，即引伸计2与变形检测 片17紧密接触，由两片变形检测片的位移就可测出压电陶瓷堆的轴向变 形量。
变形检测片为铝质薄片，主要是由于电子引伸计不便直接卡在压电陶 瓷堆上而安装的。
螺杆16的外螺纹直径为3mm，长为50mm。
连接杆18的内螺纹直径为3rran，连接杆18的总长度为150mm。
实验证明，本实用新型是简单可行的，不仅保护了压电陶瓷堆，而且 排除了试验机的夹头的压力对压电陶瓷堆的机电性能的影响。该实用新型 还适用于任何不适于与试验机的夹头相连的试件。
权利要求1、一种压电陶瓷堆机电性能测量连接装置，其特征是，压电陶瓷堆的两端各粘接一螺杆，两个螺杆上各用两个螺母紧固了一片变形检测片；两个螺杆的各自一端通过螺纹各连接一个具有内螺纹的连接杆，两个连接杆的另一端连接万能试验机的夹头。
2、 如权利要求1所述的压电陶瓷堆机电性能测量连接装置，其特征 是，所述的连接杆连接万能试验机夹头的一端设有凸台。
3、 如权利要求1所述的压电陶瓷堆机电性能测量连接装置，其特征 是，所述的变形检测片为铝质薄片。
专利摘要一种压电陶瓷堆的机电性能实验中压电陶瓷堆的连接装置，包括螺杆、应变检测片和连接杆。压电陶瓷堆的两端粘接螺杆，在每个螺杆上分别用两个螺母紧固了一片变形检测片，螺杆的两端分别连接有内螺纹的连接杆。该实用新型不仅保护了压电陶瓷堆，而且排除了试验机的夹头的压力对压电陶瓷堆的机电性能的影响。它还适用于任何不适于与试验机夹头直接相连的试件。
文档编号G01N33/00GK201225999SQ20082018131
公开日2009年4月22日 申请日期2008年12月9日 优先权日2008年12月9日
发明者刘志臻, 李东旭, 梁金登, 蒋建平, 郑文龙 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学