本标准规定了压电陶瓷材料长条横向长度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长条横向长度伸缩振动模式参数性能的测试。 GB/T 2414.2-1998 压电陶瓷材料性能试验方法 长条横向长度伸缩振动模式 GB/T2414.2-1998 标准下载解压密码：www.bzxz.net

Ics_31-030
中华人民共和国国家标准
GB/T2414.2—1998
压电陶瓷材料性能试验方法
长条横向长度伸缩振动模式
Test methods for the properties of piezoelectric ceramicsTransverse length extension yibration mode for bar1998-11-10发布
1999-07-01实施
国家质量技求监督周发布
GB/T 2414.2—1998
本标准是在GB/T2414-1981《压电陶瓷材料性能测试方法网片的径向伸缩振动、长条的横间长度伸缩振动的基础上修订的。本标准与GB/T2414—1981相比，作了下列的修订：与圆片的径向伸缩振动模式分开，成为一个独立的标准，其名称为压电陶瓷材料性能试验方法长条横向长度伸缩振动模式\：2按照GB/T1.1一1993的规定，增加了前音，并按照“试验方法\作为--项独立标准所规定的标准内容及其顺序进行编写
3试验方法增加了\电桥法”，
4修改了试验环境条件；
5附录A\克：～Af/f.对应数值表\的范围从0.34扩展到0.50。本标准的附录A是标准的附录。
本标准从实施之日起，代替GB/T2414—1981中的相关内容。本标准由全国铁电压电陶瓷标准化枝术委员会提出。本标准由全国铁电压电陶瓷标准化技术委员会归。本标准起草单位：七一厂。
本标准主要起草人，罗绍案、高明仙、田德辉。W1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
长条横向长度伸缩振动模式
Test methods far the properties of piezaelectrle ceramicsTransverse length extension vihration nmode for barGB/T2414.2—1998
代替GB/T2414—1981部分
本标准规定了压电陶瓷材料长条横向长度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长系横向长度伸缩振动模式参数性能的测试。2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T2413-1981压电陶瓷材料体积密度测最方法GB/T3389.1—1996铁电压电陶瓷词汇3定义和符号
本标准中采用的定义和符号铵GB/r3389.1—1996的规定。4试验康理
4.1等效电路与特征频率
一个以单模式自由振动的压电陶瓷振子，在其振频率附近的机电待性可用图1的等效电路案表示。它由动态电容Ci、动态电感L.动态电阳R，组磁的事联支路与并联电容C。并联而成。在谐振频率附近可认为这些参数与频率无关。图1等效电路
根据图1所示的等效电路，压电陶瓷振子的导纳可用公式(1)表示，Y = jaC, + R, + (oL. - 1/uc,)1
= Y。+Y
式中：Y-并联支路的导纳,Ya—jaCu.SiY,——串联支路的导纳,Y=R,+(aL,-17ac,)S,角频率，rad/s。
国家质量技术监督局1998-11-10批准1
1999-07-01实施
WGB/T 2414. 2 —1998
在电导-电纳坐标平面上,随若频率的变化,串联支路导纳Y,欠量终端的轨迹为一个圆。当机械品质因数Q\较大时,wC。在谐娠这的变化甚小,因此可看作为一个常数。在不考介质耗时,压电陶瓷振子导纳 Y的圆图如图 2 所示。图 2导纳圆图
从图2的导纳圆图中，可得到以下六个特征率：f
串联谐摄频率，
并联谱振频率；
谐振频率(电纳等于零)：
反谐振频率(电纳等于零)；
最大导纳频率(最小阻抗频率)；一最小导纳题率(最大阻抗频率)。在—般情说下，ff.f>f(f.-f>≥(f—f)>(f.-)。当报子的优值M较高时，在一级近似下,.-=f,f.=,=f.当优值M较低时，用(f.一f)代替(f,一f.)计算参数性能，必须加以修证，其近似公式为：
Af=(f,-f)*
V1+4/M
2元F.cT[2.]
式中：M-
压电振子的优值：
自由电容.F#
压电振子的最小阻抗，。
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
本标准采用传输电路法或电桥法测试压电陶瓷长条横向长度伸缩振动模式的材料性能。(2)
采用传输网络测压电搬子的最大传输频率Fm、最小传输频率F.r、最小阻抗Zm。采用阻抗分析仪测压电振子的最大导纳颖率 fm,最小导纳频率·f,最小阻抗 2m:或谐振频率 f.,反谐振频率 于.和谐振电阻R.。
在一级近似下,Fm1=f.=f,-f.+f,=f.=f -f,.IZ.1=R,-R1得到审联谐振频率 f,、并联谱振题率 f。和动态电阻 R, 后,可通过计算或查附录 A(标推的附录),确定机电耦合系数,并计算压电振子的其他参数。2
W5试验亲件
5.1环境条件
a）试验的标准大气条件：
温度：15℃~35℃；
相对湿度:45%~75%;
气压:86 kPa-106 kPa。
b）仲裁试验的标准大气涤件：
温度;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. 2—1998
试样为长条片，试样的长度1.宽度5和厚度1应满足（1/6)≥10、（1/）10；直线度不大于长度（或宽度)的公整，平行度不大于厚度的公差。两主平面全部被数上金属层作为电极，沿厚度方向进行板化处理，
推荐试样尺寸：30mm×5mm×(0.7~1)mm试样应保持清洁、千操，根据不同瓷料的要求，极化后存放一定时间，并在5.1规定的环境条件下放经 2 h 后进行试验。
5.3 试验信号要求：
a）测电容和介质报耗时+电场强度E≤5V/mm，频率f=1kHz+b）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 CT和介质摄耗角正切 tg的试验6.T.1试验设备及要求
电桥电容的测量误差不大于0.5%，介质摄耗角正切测量误差不大于5%+1×10-6.1.2试验程序
将试样接至电桥上，直接测出其电容量和介质损耗角正切值。6.1.3试验的不确定度
6. 1. 3. 1电容试验的不确定度:Uc≤±1%6.1.3.2介质损耗试验的不确定度,U≤±10%。6.2串联谐振频率f.、并联谐振频率F和动态电阻R1的试验6.2.1传输电路法
6.2.1.1试验电路(--)如图3所示3
W.GB/T 2414.2—1998
PI-信号发生器；P2频率计，P3、P4电压表BI一试样，R,Rr·分压电阻Rr、R—终端电阻+Rat可变无感电阻箱;Cr、Crs,Ca—分布电容;S1·并关图3元型网络传输线路法试验电路图3中，分压电阻R,的阻值与信号发生器的输出阻抗相匹配，R,≥10R，Rt~A-B间的分布电容C远低于试样的自由电容C，即C<>R,1/(αCt)>>Rt2。6.2.1.2试验电路（-)如图4所示P1-信号发生器;P2-频率计;PS,P4电压表;B1试样;Rr-匹配电阻;RTs—限流电阻;RsT—可变无感电阻箱：CB分布电容图 4a 测 f, 和 R, 的试验电路W.GB/T 2414. 2—1998
图4b测f，的试验电路
图4中，匹配电阻Rr的阻值与信号发生器的输出阻抗相匹配，限流电阻RT:取值范围应远大于试样的动态电阻R，其参考值范围为：Rrs=500Q~3ka。A～B间的分布电容Can远低于试样的自由电容CT,即 CA6. 2. 1.3试验设备及要求：
a）信号发生器：频率瞬时稳定度高于待测频率的精确度，输出波形为正弦波，谐波失真抑制大下30dB，按试验电路图4a测动态电阻R，时，谐波失真抑制大于50dB；b）频率计：分辨率优于1Hz，输入阻抗远大于信号发生器输出阻抗，且不影响假号发生器辅出电平，
c）电压表：输人阻抗大于1Mα，输人电容不大于40PF频率范围应符合试验要求；d）可变无感电阻箱：最小分度为0.10，使用颖率不低于200kHz；e）屏蔽盒及样品支架：屏蔽盒与各仪表连线用短屏蔽线接插件采用射频连接器。支架夹持力要小，以能卖住试样为准。保证爽具与试样电极接触良好，夹具与试样接触面的直径一般为0.3mm1.0mm，并夹在试样节点处。样品支架与屏蔽盒连在一起，支架分布电容要小，绝缘性能良好。6. 2. 1. 4试验程虑
a）串联谐振频率f。、并联谐振颊率予的试验把试样置于试验支架，接入试验电路，调整信号发生器输出电压，使其符合5.3的规定。终端电阻接Rr·调整倍号发生器额率，使试验电路图3电压表P4指示最大或试验电路图4a终端电压表指示最小。此时题率为最大传输频率f1，在一级近似下即为串联谐振癫率f.。终端电阻接Rr试验电略图3)或Rts（试验电路图4b），增高信号发生器频率，使电压表P4指示最小，此时赖率为最小传输频率f，在一级近似下即为并联谐振频率于，b）动态电阻 R, 的试验
按图3或图4a测出的最大传辅频率于m处，用可变无感电阻箱代替试样，改变电阻箱的阻值，使电压表P4的指示与替代前相同。此时电阻箱的阻值R.即为试样最小阻抗绝对值Z。I,在一级近似下:Z/=R,:
c）试验的不确定度;
1）谐振频率试验的不确定度Vs≤0.3%；2）动态电阻试验的不确定度，U，≤士10%。6.2.2电桥法
6.2.2.1试验电络如图5所示
W6.2.2.2试验设备及要求
CB/T 2414. 2—1998
图 5电桥法试验电路
a）电桥，频率精度优于100×10-,阻抗分辨率优于0.050b)品支架:同 6.2. 1.3中e)的要求。6.2.2. 3试验程序：
a）串联谐振额率f.、并联谐振频率 f,和动态电阻 R,的试验将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，使试样的阻抗最小，此时颗率为最大导纳颗率.，阻抗为最小阻抗2；或使试样相位为零，此时频率为谐振频率，阻抗为谐振电阻R.增高电桥频率，使试样阻抗最人，此时频率为最小导纳频率1.或使试样相位为零，此时频率为反谐搬题率了.。在—级近似下.f.f,=f.,f,-f.=f,,Z.=R,=R1b）试验的不确定度：
1）谐振频率试验的不确定度U士0,3%，2)动态电阻试验的不确定度 Us≤士5%。6. 3体积密度 p 的试验
按GB/T2413规定的方法测出压电陷瓷材料的体积密度p。6.4试样尺寸的测量
用精度优于0.01mm的量具测试样的长度1、宽度6和厚度1.6.5压电瓷材料参数性能的计算
6.5.1横向机电耦合系数m
根据6.2测出的长条试样串联谐振频率f，和并联谐振频率f，用公式(4>计算横向机电耦合系数ks
式中: u—
(/2)(1 + AF/F)tgE(x/2)(Af/f))1
[1+(x/2)(1+Af/f.)tgE(x/2)(AF/F.)])横向机电耦合系数；
af-频差
Af-f,-f.,HzI
f.串联谐振频率，Hz。
也可通过计算Af/f.的比值，查附录A（标准的附录），确定横向机电耦合系数值。横向机电耦合系数试验的不确定度Ux，≤土1%。6.5.2机械品质因数Qm
根据6.1测出的试样自由电容CT和根据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，，用公式（5）计算试样的机械品质因数Q。式中：Qa—
机械品质因数：
f.审联谐振频率,Hz;
J并联振频率,Hzt
Rt——动态电阻,α,
Q2,R,C[-R/FP]
（5）
WC\.-自由电容,F..
GB/T2414.2—1998
机械品质因数试验的不确定度Us≤10%。6. 5. 3自内相对电容率
根据6.1测出的自由电容CT和6.4测出的试样长度1.宽度6与厚度t,用公式(6)计算自由相对电容率两。
式中：品
自由相对电容率；
自由电容率,F/m;
-真空电容率，F/m：
CT——自由电容，F;
试样长度m
b—试样宽度,m1
r——试样厚度,m。
自由相对电容率试验的不确定度UJ,≤2%。6.5.4横向频率常数N
（6）)
根据6.2测出的串联谱振额率f,和6.4测出的试样长度+用公式(7)计算横向频率常数NlNi = ft
式中：N,横向频率常数,Hz·;
串联谐振频率，Hz;
1——试样长度，m。
横向频率常数试验的不确定度U士0.3%。6.5.5横向声速号
根据6.2测出的串联谐报频率于和6.4测出的试样长度1,用公式(8)计算横声。式中：译—
横向声速.m/s;
f,串联谐振频率,Hzt
许=2f
1试样长度，m.
横向声速试验的不确定度U≤土0.3%。6. 5. 6弹性柔顺常数而、s%
（8）
根据 6. 2测出的串联谐振频率f, 和 6. 4测出的试样长度 1,以及根据β.3测出的体积密度P,用公式(9)、(10)分别计算弹性柔顺常数s、品。 = 1/(4p)
式中：—短路弹性柔顺常数，m/N；1—试样长度,mt
f—串联谐振频率,Hz;
体积密度,kg/m\。
短路弹性柔順带数试验的不确定度U品≤土1%。品=（-）
式中：
升璐弹性柔顺数，m*/N：
--一短路弹性柔顺常数,m\/N;
W.馈向机电耦合系数
GB/T 2414.2—199B
开路弹性柔顺常数试验的不确定度VB实上2%。6. 5. 7压电应变常数d:
根诺 6. 5. 1 得出的横向机电耦合系数 2和 6. 5. 3 律出的自由相对电容率 或以及 6. 5. 6 得出的性染顺节数晶,用公式(11)计算压电应变常数 dul。(
式中:d,
压电应变常数,C/N-m/V
横向机电据合系效：
自由相对电容率+
真空电容率.F/m;
短路弹性柔顾常数,m/N,
压电应变常数试验的不确定度U,系士3%.6.5.8压电电压常数gm
根据6-5.7得出的压电应变谢数d，和6.5.3得出的自由相对电容率品，用公式<12)计算压电电压需数
式中t gal-斥电电压常数,V·m/N=m*/C,——自由相对电容率1
真空电容率.F/ml
d,—压电应变常数，C/N*m/V.
压电电压带数试验的不确定度0，多±3%，WGB/T 2474. 2 -1998
雕录A
（标群的附录）
tn~f.对应数值表
横向机电操合系数n和赖差厂与事联谐抵频率人、比值的对应数值见表AE。表 A1nf/F.对应数值表
. 002 6
0, 02 9
0. 015 707
0. 031 407
0. 035 H7
0. 038 450
0. 041 538
0. 044 403
0. 047 093
0.049 637
0.056 582
0. 058 #14
0.064 885
n.6566555
0. 068 374
0. 071 872
0. 05 206
0.079 943
0. 081 460
0. 082 948
0. 08± 410
0. 001 365
0. 092 692
0, 003 7
04 004 2
0, 005 5
0, G6 1
0,006 8
0, 095 289
0. 096 581
0. 097 B17
0. 099 055
0. 100 279
0.101 487
0.103 B60
t. 107 319
0. 108 446
6.109 562
0. 111 760
0.114 975
D,117067
. 119 122
.120136
0.123 137
0. 133 125
0. 125 077
0. 125 041
0.126 998
0. E27 47
0.128 689
0.129 B24
130752
0, 007 3
0: 010 2
0. 331 673
0. 132 587
0. 133 4p5
0. 134 397
0. 136 181
0. 137 941
0.139 678
0. 140 538
0. 141 393
Q-142 242
Q. 143 924
0.1n4 758
0. 145 587
0,146410
0.147 229
0. 148 043
-0. 148 853
0.118 658
0. 150 458
0.151 254
0. 152 045
0. 153 615
0.154 393
0. 155 168
0610 5
0, 012 9
0, 013 6
0. 160 178
0.161 222
0. 161 962
0. 352 659
0. 153 43!
0. 16+ 160
0. 16+ B86
0. 265 609
0.166 328
0. 18 466
0. 169 172
0. 169 875
0. 17 272
0. 17 965
0.173 344
0.174 029
0. 175 390
0. 176 067
0. 176 741
0.177 411
0.178 080
0.178 745
0. 180 068
0. 180 725
3.181 381
0. 182 G39
0. 182 6B3
0.183 331
0.18# 076
G. 0 15 0bZxz.net
0,0170
a.ld4 hla
. 185 25#
C. 185 898
.185532
E: G. 137 795
0. 158 -9+
5. 189 050
0. 189 671
0. 190 915
D.19E 533
0.192 761
0. 194 587
0. 195 182
0.195 795
0. 196 395
0. 199 359
rn. 199 957
0.250 544
0.201 713
0.292 294
0. 212 874
0. 33t 02?
0.254 60h
0.20517-1
0. 206 313
0.206 880
0. 208 009
0, 018 9
03. 420 6
0, 021 1
, 021 3
0, 021 7
GB/T 2414. 2—1998
表A1缕）
13. 20B 571
0.289 132
0. 205 690
0. 21C 247
n.310 an3
0. 211 909
0. 212 46
0. 213 009
0. 213 556
0. 214 102
0. 2)1 546
0.216 27U
0. 216 808
0. 217 3-15
0. 217 881
0. 218 947
0.220 007
0.220 536
0.221 062
0. 221 588
0. 222 111
D. 222 53
0.223 155
0. 233 575
0. 224 711
0. 225 236
0. 225 74t
0.226 254
0. 926 766
0, 227 785
0. 228 293
0. 228 309
0.229 305
4, 022 3
4, 022 +
0, 022 9
0. 024 日
0. 239 809
0. 250 312
0. 23心 81+
0. 231 3↓↓
0.23191.1
0. 332 808
0. 233 304
0. 233 798
0.234 291
0. 234 783
0. 235 274
0. 335 784
0.236 253
0.236 740
0. 237 226
0. 237 P11
0. 239 195
0. 238 676
0. 240 120
0. 2+0 589
0. 241 076
0. 241 552
0. 242 28
0.242 502
0. 2+2 975
0. 2:4 388
0. 244 857
0. 2+5 325
0. 243 791
0.246 257
0. 247 6t9
0. 243 111
0. 2-18 671
. 26 1
. 026 5
0, 027 8
0, 029 [
0. 215 031
0. 2:9 490
n. 240 948
0, 25L: 105
, 25851
D.251 316
0. 252 673
0. 353 137
0. 253 577
0. 254 026
0.25: 175
0. 254 922
0. 255 369
0. 255 835
0.356 260
0. 256 704
0. 257 147
U.258 030
0.358 470
0. 259 349
0. 250 786
0. 26心 223
0. 26 659
0. 2弄1 c95
心.26152
13.262395
0. 262 627
. 263 258
n. 263 685
0. 264 118
0, 264 546
0. 265 401
0,265B27
0. 266 252

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