基于數(shù)字正交的壓電材料參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)研究.pdf

1、現(xiàn)代壓電材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，主要包括利用正壓電效應(yīng)的壓電換能器與利用逆壓電效應(yīng)的壓電驅(qū)動(dòng)器等，壓電材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大必然要求對(duì)包括諧振頻率、阻抗、機(jī)械品質(zhì)系數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)等常用壓電參數(shù)更為準(zhǔn)確的測(cè)量。
　　 傳統(tǒng)的壓電測(cè)試方法的主要設(shè)計(jì)思路是將壓電測(cè)試樣品加入測(cè)量回路中，通過(guò)調(diào)整信號(hào)源的頻率，從測(cè)量回路中元件電壓和電流來(lái)計(jì)算各壓電參數(shù)。目前壓電測(cè)試技術(shù)已經(jīng)從傳輸線(xiàn)法和IRE標(biāo)準(zhǔn)法等傳統(tǒng)方法發(fā)展到矢量阻抗法。測(cè)量精度的不斷

2、提高對(duì)測(cè)試環(huán)境的要求也更加嚴(yán)格，現(xiàn)在的高精度測(cè)試系統(tǒng)中都要求信號(hào)源是低失真度的正弦波信號(hào)，但是由于輸出高頻低失真度的正弦波激勵(lì)信號(hào)對(duì)測(cè)試信號(hào)源要求非常高，從而限制了壓電測(cè)試的精度與范圍。
　　 針對(duì)以上問(wèn)題，本文將數(shù)字正交采樣的方法引用到壓電測(cè)試中。對(duì)壓電參數(shù)的測(cè)試方法、正交采樣的理論兩方面進(jìn)行了研究，完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并給出了相應(yīng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)方式。系統(tǒng)以DSP芯片TMS320F2812為核心，使用晶振和計(jì)數(shù)器82C54為信號(hào)源，

3、軟件控制自動(dòng)選擇參考量程，由高精度的采樣芯片AD7654采樣樣品和量程電阻兩端的電壓信號(hào)，然后將采樣得離散數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波正交采樣算法得到同向序列與正交序列，從而計(jì)算壓電材料的阻抗，并通過(guò)阻抗隨頻率變化的趨勢(shì)來(lái)確定諧振頻率，通過(guò)外部電橋來(lái)測(cè)量自由電容，最后計(jì)算出機(jī)械品質(zhì)因數(shù)和機(jī)電耦合系數(shù)等壓電參數(shù)，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了誤差分析。
　　 測(cè)試結(jié)果表明，這種方法能夠測(cè)量諧振頻率與機(jī)械品質(zhì)因數(shù)等大部分壓電參數(shù)，諧振頻率測(cè)量誤差在1％