本标准规定了压电陶瓷材料圆片径向伸缩振动模式的介电、压电和弹性性能的测试方法。本标准适用于压电陶瓷材料圆片径向伸缩振动模式参数性能的测试。 GB/T 2414.1-1998 压电陶瓷材料性能试验方法 圆片径向伸缩振动模式 GB/T2414.1-1998 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICs31-030
中华人民共和国国家标准
GB/T 2414. 1—1998
压电陶瓷材料性能试验方法
圆片径向伸缩振动模式
Test methods for the propertiesof piezoelectric ceramics
Radial extension vibration mode for disk1998-11-10 发布
1999-07-01实施
国家质量技术督局发布
WGD/T 2414. 1—1998
本标准是在GB/T2414—1981&压电随瓷材料性能测试方法片的径向伸缩振动长条的向长度伸缩振动》的基础上够订的。本标准与 GB/T 2414--1981 相比,作了下列修订：1把圆片的径向伸缩振动模式和长条的横间长度伸缩振动模式分开为两个标准。本标准的名称为&压电陶瓷材料性能试验方法画片径向伸缩振动模式》；2期去已成为独立国家标准的《顺率温度稳定性的测试》，《每十倍时间老化率A的测试》、一次泛音率的测试\以及泊松比的计算》的有关内容，3按照GB/T1.1一1993的规定，增切了前言，并按照“试验方法”作为一项独立标准所规定的标准内容及其顺序进行编等
4试验方法增加了“电桥法”
5修改了测试环境条件；
去符号表，
测去机械品质因数Q值近似计算部分及附录5\机械品质因数Q.值的修正系数表”7
删去附录3\,～~Af/f，对应数值表\中Af/f.20.400的部分。8
本标准的附录A及附录B都是标准的附录。本标准从生效之日起，代替GB/T2414—1981。本标准由全国铁电压电陶瓷标准化技术委员会提出。本标准由全国铁电压电陶瓷标准化技术委员会归口。本标准起草单仪七二-厂。
本标准主要起毕人：罗绍荣、田德辉、高明仙。W.范围
中华人民共和国国家标准
压电陶瓷材料性能试验方法
圆片径向伸缩振动模式
Test methods for the properties of pletoeleetric ceramlcRadial ertension vibratlon mode for dkkGB/T 2414. 1 — 1998
代警GR/T24141981韩分
本标规定了压电谢瓷材料即片径向神缩振动模式的介电，压电和弹性炜能的测试方法。本标准适用于压电陶瓷材料圆片径向神缩餐动慎式参数性能的测试,2引用标准
下列标准所包含的杀文，通过在本标摊中引用而构成为本标准的案文。本标出版时,所示版本均为有效，所有标推都会被能订、使用本标准的各方应探讨使用下列标准量新版本的可能性。GB/T2413—1981压电脚瓷材料体积密度测最方法GB/T3389.1-199铁电压电陶瓷词汇G13/T113111989压电海镜材料性能副试方法拍松比的测球3定义和符号
本标准中采用的定文和符好按GB/T3389，1的规定，4试验顾理
4.1辨效电路与特征顺率
个以单一模式自由动的压电降爱频子,在其谱娠题率附近的机电持性可用倒 1 的等致电路来表示。定由动态电容C、动态电腾L1.动态电阻R，组成的申联支路与并联电容C，并联而成。住调报频率附近可认为这些势致与题率无关。谢1等效电路
根据图 1 所乐的等效电路,压电陷瓷娠子的导纳可用式(1)表示:Y - jac + k, +ol,-i7acp \y, +Y,并联支路的导纳 Y.-j4C.,S;
式中,Y—
中联支路的导纳,Y\R,+JaL,-/a,s;国素质量技术监督局 1998 - 11- 10 批准
1999-07-01实施
W角频率，rad/s。
GB/T 2414.11998
在电导-电纳坐标平面上，随着题率的变化，串联支路导纳Y，矢量终端的轨迹为一个圆。当机械品质因数Q。较大时，nC.在谐振区的变化甚小，因此可看作为一个常数。在不考虑介质损耗时，压电陶资振子导纳Y的国图如图2所示：
图2导纳图
从图2的导纳圈图中，可得到以下六个特征频率：申联谐振颜率：
并联谱振频率：
谐振颠率(电纳等于零)，
反谐振频率(电纳等于零)
一最大导纳频率（最小阻抗颜率），F
f.最小导纳频率（最大抗频率）在一般情说下fmf,>f.:(f,—fm)>(ff)≥(f。一f),当振子的优值M较高时，在一级近似下，f.=f,ff.=,=f.，当优值M较低时，用f.一f.）代替（f一.)，计算参数性能必须加以修正，其近似公式见公式（2)和(3)：Af =(f,-) a
2xf.R,C。
一压电振子的优值；
式中:4-
CT-—自由电容,F;
压电摄子的最小阻抗，的。
VI+4/M
如果M（f,一f.)/f.>100，利用近似公式(2)和（3)所产生的误差小于1%。4.2试验概述
本标准采用传输线路法或电桥法测试压电陶瓷圆片探子径向伸缩振动模式的材料性能。采用传输网络测压电振子的最大传输频率frar、最小传输频率fl、最小阻抗Z.，采用阻抗分析仪测压电振子的最大导纳题率m，最小导纳频率/.、最小阻抗Zm或谐振频率J..反谐振频率f。和谐振电阻R.。
在—级近似下,fr=f.=f.=f.,aT=f.=f.=f.,Z[=R,=R1。得到申联谐振频率f、并联请振频率f，和动态电阻R，后，即可计算或查附录A（标准的附录），确定机电耦合系数如，并计算压电振子的其他参数。2
W5试验紊件
5.1环境条件
a）试验的标准大气条件：
--温度:15r~35C;
相对湿度：45%~75%；
+压:86 kPa-~106 kPA。
b）仲被试验的标准大气条件：
蕴度:25℃±2℃：
相对湿度：45%~55%；
气压:86 kPa~106 kPa.
5.2试样尺寸及要求
GB/T 2414. 1— 1998
试样为薄圆片，直径与厚度之比d/≥10，圆度不大于直径公差的一半，平行度不大于厚度公差的一半。两主平面全部被数上金属层作为电极，沿厚度方向进行极化处理。推荐试样尺寸直径d(1520)mm，厚度(0.7~1.0)mm。试样应保持清满、干燥，根据不间瓷料的要求，极化后存放一定时间，并在5.1规定的环境条件下放暨 2 h 后进行试验。
5.3试验信号要求：
a）测电穿和介质摄耗时，电场强度E≤5V/mm，额率f=1kHzb）测串联谐振频率和动态电阻时，电场强度E≤30mV/mm。6试验方法
6.1自由电容（T和介质损耗角正切tg的试验6.1.1试验设备及要求
电桥电容的测蛋误送不大于0.5%；介质摄耗角正切测基误差不大于5%+1×10-°。6. 1. 2 试验程序
将试样接至电桥上，直接测出其电穿量和介质耗角正切值。6. 1. 3 试验的不确定度
6.1.3. 1 电容试验的不确定度;c士1%。6.1.3.2介质损耗试验的不确定度：U士10%。6. 2串联谐振频率 f..并联诸振频率F。、动态电阻 K,的试验6.2.1传输线路法
6.2.1.1试验电路（--)如图3所示.WCB/T 2414. 1 -- 1998
P1 - 倍导准生基:P2—频本计;P3,P4-电压表,B1一或样:R,Rn—分压电腹:Rt1.Rt -终端电阻,Rgr—可发无够电阳相tC.Cn.Ca分布电Sl-开关图 3 型网络传输线路法试验电略图 3 中,分压电组 R; 的阻值与信号发生器的输出阻抗相选配,R,≥10 Rt *RTzA~B间的分布电容Cu远低于试样的自由电容CT.即CA≥R,1/(uC)≥>RT**6. 2. 1. 2 试验电略(二)如图 4 所示*P1.-值号发生器P2--票票计P3.P4--电压我BL试RT—微配电照.K+-限电阻：RsT“·可变无惠电阻精iCaH“分布电咨图 4a测,. 和 R, 的试验电路
W.GB/T2414+
图非 测于,的试验电踏免费标准下载网bzxz
图中，匹配电阻R1的阻值与痒号发生馨的暂出阻抗相匹配，限流电阻R1一2000～2k门。AB间的分布电容远低于试样的自由电容C，即C<a）倍母发生器;赖率瞬时秘定度高于待测频率的精确度,输出波形为止弦波,谐波失真抑例大于30dB.按试验电路图4a测动态电阻R，时.谐波失真抑制大于50dB平，
b) 频率计;分辨率优于 1 Hz.输人阻抗远大于信号发生器输出阻抗,且不影响信号发生器输出电】电压表，输入抗大于1Mn,输入电容不大于40F.爆率范围应符合测试要求d）可变光感电阻箱：龄小分度为0.1.使用频率不低于2kHze）屏盘及样品支架：屏蔽盒与各仪衰连线用短屏敲线，接播件采用射频连接器，支架央持力要小,以能夹住试样为准。保证夹具与试样电极接触良好，夹具与试样接触面的直径一般为0.3 mm~1. 0 mm,并夹在试拌节点处。样品支架与屏蔽盘连在一起,支架分布电容要小,绝缘性能良好。6. 2. 1. 4试验程序
a）审联谐振赖率f、并联谐振额率,的试验把试样接人试险电略(一),终辨电阻接 RTz r国节信号变生器制率,使电压表 P4 指示避大,此时期率为最大传输率，FmT。终端电阻接RT增高信琴发生器频率，使电压表P4指示最小，此时率为最小传输频率于。r。
当压电陶瓷振了的等效电图不能满足R小于动态电阻R，时，可运用试验电路（二）。把试择接人试验电路(二)如图 4a 所示.调节倍号发生器题率,使电压表 P4 指示最小,此时期率为fat e
把试样接人试验电路（二》如图4h所示，节信号发生器频本.使电压表P4指示最小，此时频率为fhr.
在—级近似下,t=f.f=f
b) 动态电阻 R, 的试验
按图:或图4a测出的最大传输频率f.-处，用可变无感电阻箱代替试样,改变电巩箱的阻值,使电压表P4的指示与替代前相同。此时电阻箱的阻值Kr即为试拌单小阻抗绝对值IZal在一级近似下[Z.|=R +
） 试险的不确定度：
1)谐版短率试验的不确定度U,510.3%2）动态电阻试验的不磷定度,≤士20%，5
bzsos.com6.2.2电桥法
6.2.2.1试验电路如图5所示
GB/T 2414.1—1998
图5电桥法试验电路
6.2.2.2试验设备及要求
a）电桥频率精度优于100×10-阻抗分辨率优于0.05；b）样品支架同6.2.1.3中的要求。6. 2. 2. 3试验程序
a）串联谐振频率f、并联谐振赖率了、动态电阻K.的试验把试样接入电桥输入端如图5所示，调整电桥输出电压，使其符合5.3的规定。调节电桥的频率，使试样阻抗最小，此时频率为试样最大导纳频率了，阻抗为试样最小阻抗Z.或使试样相位为零.此时频率为谐振频率f.，阻抗为谐电阻R。增高电桥的频率，使试样阻抗最大，此时频率为最小导纳频率f.或使试样相位为零，此时频率为反谐振赖率于。在一级近似下:fu-f=f+f.=f,fp,Zm=R,-R1+h) 试验的不确定度：
1)谐振频率试验的不确定度Ur≤士0. 3%12）动态电阻试验的不确定度U≤10%。6. 3泊松比的试验
按GB/T11311规定的方法测出压电陶瓷材料的泊松比。。6.4体积密度p的试验
按 GB/T 2413 规定的方法测出压电陶瓷材料的体积密度 P。6. 5 试样尺寸的测基
用精度优于0.01mm的量具测量试样的直径d和序度t。6.6压电断瓷材料性能参数的计算6.6. 1平面机电耦合系数
根据6.2测出的网片试样的中联谐振频率于.和并联谐振频率，以及根据6.3测出的泊松比。，由附录B(标准的附录）查得方程(1一)J(\)=()的最低正根用公式(4)计算出平面机电耦合系数。
式中·。
(1-)(+A/-(1+A/f(+Af/J)
( -,[( + )]
平面机电糊合系数
显差(AF=J,-f.),HzI
一说松比：
方程（1-）(）()的最低正根；
串联谐振频率,Hz
一类零阶贝塞尔函数！
一类一阶贝塞尔函数。
也可通过查附录 A(标准的附录),确定平面机电耦合系数值。平面机电耦合系数试验的不确定度称≤士1%。6.6.2机械品质因数Qm
WGB/T2414.1--1998
根据6.1测出试样的自由电容CT和6.2测出的试样串联谐振频率f、并联谐振频率f和动态电阻R，用公试(5)计算试样的机械品质因数值。式中：Qm
机模质因数：
率联谐振频率,Hz ;
并联谐振频率,Ha
动态电阻.n
自由电穿,F。
Q- 2fRC[, -/FE
机械品质因数试验的不确定度乙。或土10%（电桥法）：Uu士20%（传輪线路法）。
6.6.3自由相对电释率
根据6.1测出的自由电容C\和6.5测出的试样直径d与厚度，用公式(6)算自由相对电容率2 en/6g-(14.4CT+/) × 1010
自由相对电容率；
式中:明
,.自由电答率，Fm
e——真空电容率,F/m;
直由电容,Ft
试样厚愛，m；
d——试样直径,m。
自由相对电容率试验的不确定度V土2%。6. 6. 4径间频率常数 N.
根据6.2测出的申联谱振频率.和6.5测出的试样直径d，用公式(7)计算径向频率常数Nl。N=fd
式中,N—径间频率常数,Hz·m；f,—- 串联谐振频率,Hz;
a—试样直径，m。
径向频率常数试验的不确定度U≤t0.5%。6. 6. 5径向声速 V
根据6.2测出的串联请振频率么，根据6.3测出的泊松比，出附录H（标准的附求）查得方程（1一。)J()一（)的最低正根,根据6.5测出的试样直径d，用公式(8)计算径向声速V。式中V.——径向声速，m/s：
d——试样直径,m
-串联谐振频率，H2；
——方程(1-)()=,()的最低正根。径向声速试验的不确定度片≤士0.5%6. 6.6弹性柔顺常数s%、s、-312.58
根据6.2测出的串联谐振额率，和6.5测出的试样直径4,根据6.4测出的体积密度，和6.3测出的泊松比产，由附（标准的附录)查得方程（一。)J（)=（)的最低正根+用公式（9)、(10)、(11)，（12)分别计算弹性柔顺滑数s，s%，毫、品7
W式中:sf-
GB/T 2414. 1-1998
afe[l (y
短路弹性乘顺常数,m*/N :
势-方理（),(。（)的最低正极：a
试样育径.mI
f.串联谱振频率,Ht
体积糖度，kg/m；
一一拍松比，
试验的不硝定斑
摄多±3%
si m [1 - 1 -/2]
式中品一
开路弹性柔顺常数.m*/N
短路弹性柔顺肾数+m*/N,
产.-润松比
二平面机电精合系数。
品试验的不确定度U品或土5%。
-- af
一-短路弹性柔顺常数,m\/N
——-泊松比，
-—短路弹性苯频管数,m/N。
s试验的不确定度%,多士5%。
武中：
开路弹性柔常数,m*/N
一短路弹性柔顺书数，m/N，
矿—泊比，
,——平面机电辆合系数,
sb -短璐择性柔题带数,m\/N.
点试验的不确定度Ue,≤士5%。
6. 6.7压电应变常数dgl
( 10 3
根据 6. 6. 1 等出平面机电耦合系数和和 6. 6. 3 得出自由相对电容率 %,以发 6. 6. 6 将出的短路弹性柔照带数S%和6.3测出的泊松比c、用公式(13)计算压电应变常数dn.d = (1)( )4
武中an
压电应变常数,C/N=m/V,
箔松比：
。——平面机电合系数,
品——白由相对电容率;
,真空电容率.F/m)
s%--一短路弹性乘顺常数,m*/N。医电应变常数试验的不确定度，士5%，6.6.8压电电压带数8m
根据6.6.7得出的压电应变常数d，和6.6.3得出的自由相对电容率高，用公式(14)计算压电电压常数gi。
WGB/T 2414. 1—199B
K du/(hc)
式中.Bu—压电电压带数.V.m/N=mC.dz压电应变常数.c/N=m/V
——自由相对容率,
真空电容率,F/m.
压电电压常数试验的不确定度U，≤士5%.++++**++( 14
GB/T 2414.1—1998
附录A
（标准的附录）
k,~Af/f.对应数值表
当泊松比 。F 从 0. 20 ~0. 46 时,它所对应的,~Af/f 对应数值表见表 A1 ~表 A27。表A1
0,0004
0. 015 20
0. 021 88
0. 026 96
0. 031 22
D. 034 97
n038 35
0. 041 45
0. 044 34
0. 047 05
0. 049 61
0. 070 22
0. 185 00
0. 099 26
0. 110 91
0. 121 42
0. 131 07
0. 140 02
0. 148 42
0. 156 31
0. 163 86
0. 171 02
u. 19u 81
0. 196 93
0. 202 85
0. 208 58
0. 214 15
0. 219 56
0. 2.29 95
0. 234 95
n, 239 84
,26702
0, 271 24
0. 275 39
0. 279 4?
0. 283 47
D. 291 28
0. 205 10
0. 298 85
0, 064
4, 068
0.20时～f/f.对应数值表
0. 313 32
0. 316 81
0. 320 25
0. 323 64
0. 326 00
0. 330 30
0. 336 79
0. 339 98
0. 346 24
0. 349 31
0. 358 33
0. 361 27
0. 364 18
0. 367 05
0. 369 90
0. 372 72
0. 375 51
0. 378 27
0. 386 39
0. 389 04
0. 391 67
0. 394 2R
0. 399 41
0. 401 95
0,404 46
0. 406 95
0. 414 29
0. 416 69
0. 423 79
0. 42B 42
0. 430 71
0. 432 98
0. 437 47
0. 439 69
0. 441 89
. 44 25
0. 418 40
0. 452 65
0. 454 76
0. 456 85
0. 463 03
0. 465 06
0. 467 08
0. 469 08
0. 471.07
0. 473 05
0. 475 01
0. 476 96
0. 478 90
0. 482 74
0. 484 64
1. 486 52
0. 492 11
0. 493 95
0,495 78
.49? 60
0. 499 40
0. 501 19
0. 502 98
0. 504 75
0. 520 24
0. 521 91
0. 525 22
0. 526 86
0. 530 12
0. 531 74
0. 534 94
1. 541 25
0. 515 89
0. 548 94
0. 551 96
0. 553 46
d, 554 95
0. 559 35
0. 560 84
0. 563 71
0. 569 45
0. 570 86
0. 575 05
0. 576 44
11. 577 81
0. 580 55
0. 581 91
0. 583 26
41. 587 27
0. 589 92
0. 591 23
0. 592 54
0. 593 84
0. 596 14
0. 598 99
0. 600 26
0. 601 53
0. 602 79
0. 604 05
m佳
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