本标准规定了压电陶瓷圆片厚度伸缩振动模式材料性能测试方法。本标准适用于机械品质因数Qm大于50的压电陶瓷圆片厚度伸缩振动模式材料性能的测试。 GB/T 3389.5-1995 压电陶瓷材料性能测试方法 圆片厚度伸缩振动模式 GB/T3389.5-1995 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国国家标准
压电陶瓷材料性能测试方法
圆片厚度伸缩振动模式
Test methods fnr the properties orplczoclcctric cerarnic
Thickness extension vibration mode for disk1主题内容与适用范围
本标准规定了压电陶瓷圆并厚度伸缩振动模式树料性能测试方法GB/T3389.5—1995
代替GB3389.5—82
本标准适用于机械品质因数Q大于50的压电陶密囤片厚度伸缩振动模式材料性能的测试。2引用标准
GB 2413压电随瓷材料体积密度测盘方法GL2414压电陶瓷材料性能测试方法圆片的径向伸缩振动、长条的横向长度伸缩振动GB3389.1压电淘瓷材料性能测试方法常用名词术语GB11320低机械品质因数压电陶瓷材料性能的测试3术语、符号.代号
本标准所采用的术语、符号、代号符合GB 3389.1的规定。4测试方法
4.1方法原理
在电学短路条件下，全电极压电陶瓷圆片厚度伸缩振动模的频率方程为：Lgx: - X/k?
式中：，一厚度伸缩振动机电糊合系数X
一归一化類率。
式中：w—伯顺率（w—2元f)，rad/s：一振子厚度,mt
—厚向声速，m/s
f——基额或泛音率(1=1,3,5,7).Hz子
J.—基波并联谐振频率,Hz。
解超越方程式（1)，可得到一系列根，每个根相应于一个讲振额率，通过泛音比f%/f.可以确定振子的厚度仲缩振动机电耦合系数码及其它相关参数。泛音比于./f.与合系数，的对应关系见表1。泛音频率与基波并联谢振频率之比于./f与耦合系数死的对应关系见表2。国豪技术监督局1995-07-24批准540
1996-04-01实施
WCB/T 3389.5.--1995
本标准采用传輪线-泛音比法测试压电陶瓷片振子厚度伸缩振动模式的材料性能，即用动态传输网络测量振子的最大传输颊率fmr,在一缀近似下farfaf,其中,fm为最大导纳(最小阻抗)频率，f。为串联谐振频率。亦可通过电导曲线法(见附录A)确定最大电导频率，更精确地确定f.。测量基频和泛音频率后,计算泛音比f./f1,由表 1 确定机电耦合系数 K+并计算乐电陶瓷圆片原度伸缩振动其它材料参数。实际测量的谐振赖率的符号,本标准统一用,表示。4.2测试条件
4.2. 1正带人气条件
25-35'℃
4.2.2种裁试验的标准大气条件
25±1℃
4.3试伴及其制备
4.3.1试样尺寸及要求
相对凝度
48%~80%
相对湿度
48%~52%
86~-106 kPa
86 106 kPa
试样为薄圆片，两主平面不平行度不大于厚度公差的一半，在两主平面上全部被短金属层作为电极,潜厚度方问进行极化处理。试样直径4与厚度t之比应满足单独厚度振动模或的求，根据不同瓷料,选择一定的试样尺寸比。通用瓷料的试样尺寸，直径d和厚度 t 之比d/t 为 6～12。4.3.2测试前试样的准备
试样应保持清洁干燥，根据不同瓷料要求，极化后存放一定时间，并在4.2条规定的环境下放2h后进行测试。
4.3.3试样两端测试电场E的要求测电容：E≤5V/mm：
测试颜率及动态电阻：L≤30mV/mm。4. 4测试程序
4.4.1谐振频率f和动态电阻Ri的测试4.4.1.1测试线踏（一）
测试线路一)为压源传输测试线路，如阁1所示，-信号发生器，-一试样，①一数字频率计，①一高频电用表RL-一分压电阻，R—分压电组：RT—锋端电阻，CTL、C—分布电容图1恒玉源传输测试线路
W.GB/T 3389.5
图中分用电阻R，的阻值与信专发生需的输出1H抗批相匹配。一般取R一R，终端电阻Rr的取值应与试样的动态电阻 R,相应,参:号值为 5. 。A-B 间的分布电容 C.n远低于试样的H由电容(T;分布电穿C1C的电抗应满足:1/(·()>>Rl/(-Ct)>>Rs4.4.1.2测试线路(-.)
测试线路（二）为恒流源传输测试线路，如图2所示。图中匹配电阻R限值与伴号发生器的输出阻抗机匹配,限流电阻 Rr,的取值应远大了试样的动态电阻 Ri,参考为 1 kP。M-R 间的分布电容(:aa远低丁试样的白由电穿 CT
?信母发生器，①一数字频率计，①一商烟电压表！HF—武祥，Rr1…匹配电附，Rt—限流电阻图2恒流源传输测试线路
4.4.1.3测试设备及要求
信号发生器：赖率短期稳定度高丁待测频率的准确度，输出的波形为正弦波。谐波尖其抑制人下30 dB.
频率计:测试误差小于十1Hz,输入阻抗远大」信号发生器输出阻抗，且不影响信号发尘器输出电平
电压表：输入阻抗大于1M0.输入电容不人于40pF，频率范高于待测频率，灵度商。屏蔽盒与试样支架：屏蔽盒与各仪表连接用短屏蔽线，屏蔽盒应安善接地，接插件采川通用高断插头。试样支架夹持要小,并保证光具与试样电极面接触良好,接触点的直径为.3～1.0Im,夹持点要求类在试样电极面上接近阅边处，如20×2mm推荐试样夹持点距圆边2 tntn左右。支架应绝缘良好
4.4.1.4基频了,的测量
被测试样置」试样支架，接入测试线路（）（战测试线路（二）），调整信号发生器输山电压，保持试性两电锻间的测试电场符合4-3.3条规延,在相应于试样厚度振动基波附近频段内，谢节信号发生器频率，使终端电压.指示最大（测试线路（二)终端电压表指标值最小）。此响应最人的频率即为试样厚度伸缩振动基赖f1
4. 4. 1.5泛音频率a~的测量
测壁基频,F,后,在 4,3.3 条规是的测试电场范内,分别在应于试样厚度振动一,五,七次波附近频段内，继续调节信号发生器赖率，使测试线路（一)终端电压表指示们最人（测试线路（一)慈端电正丧指示值最小)依次得到试样厚度伸缩振动模三、工，七欲泛音串联谐振赖率了。4.4.1.6动态电阻R，的测量
WGB/T 3389.5—1995
在 4. 4.1. 4条用测试线路(~)测试样库度振动基预,时,由电压表读出在基频f,频率下输入电压V,利终端输出电压Vr,按公式(3)计穿基频了,的谱振阻抗,在一级近似下,此即为试样动态电阻Rre
式中：R,——动态电阻,0;
测试线路(一)输入电压,V;
—测试线路(一)终端输出电压,V;V.
测试线路(一)终端电阻，。
4.4.2自出中容T的测成
用测量误差不人于+1%的电容电桥,在 1 kHz 赖率和 4, 3, 3 条规定的测试电场茶件 ,测量试样自由电CT
，4.4.3试样尺量的游量
用精度为 0.D1 mm的量其测量试样立径d,厚度 t。4. 5 测试结果的计算和评
4.5.1浮度伸跪振动机电耦合系数由 4. 4. 1.1条测得试样基频f。1,1. 41. 1. 5 条测得试样泛音频率fa-、f。后,分别计算泛音与基频之比f/fa.fs/f.t.fa/f.：出表1查得相应的耦合系数。-般情说下，=个泛音比即可得到耦合数群测量和计京同一试伴的三个泛音比分别得到三个群值,取其平均值,可提高和保证测量与计算结果的精度，
4. 5. 2 试样基波并联谐振频率,f, 的计算由 1. 4. 1. 1 杀测得试样基频 「,4. 1. 1. 5 条测得试样泛音颗率 f:- F。,于,后,根据 4. 5. 1 条得到的耦合系数灵,值.查表2得到相应的,/值。由试样基赖和泛音频率fl,fs、f5,f,与其相对应的f/f，值，分别计算得到四个并联振频率值，取其平均值，此即为试样毕波并联谐振频率，f。4. 5. 3厚度伸缩振动频率常数 N.出4.4.3条测得试样度t,4.5.2条计算得到试样并联谐振频率f。后,按公式(1)计算频率常数N
N,= f,1
厚度伸缩娠动额率常数.Hzm；
f——基波并联谐振频率,Hz;
试样厚度，m。
4.5.4厚向卢速VP
出4.5.2条得试伴基波并联振频率,,1.4.3条测得试样厚度：后，按公式(5)计算厚向声速VVu- 3f,+t
厚向声速，m/s;
F.基波并联谐振频率,Hz;
试样厚度，m。
4.5.5厚度伸振动机撼品质因数Q(5)
由 4.4. 1. 4条测得试样基频 f. ,4. 4. 1. 6 条测得试样基频动态电阻 R,,4. 4. 2 系测得试样白由电容C\,4.52条得到试样并联谐振频率F后，接公式(6)计算机械品质因数Qm：Q
2元-CT.R,.OR-)
式 Qu-
一序度伸缩振动机械品质因数：(6)
WJ—厚度伸缩振动基,Hz;
GB/T 3389.5-:1995
f—厚度伸缩振动基波并联请搬频率，Hz；Ri---动态电阻,a,
CT—自由电容,F。
4. 5. 6 白自由相对介电常数
由 4. 4. 2 条测得试样自由电容 CT,4. 4,3 条测得试样直径d,厚度±后,按公式(7)计算相对介电常数eta。
式市：昂-
自由相对介电带数（一/);
一试样白由电容,F:
t——试样厚度,m3
试样直径,m;
真空介电常数+n=8.85×10-12F/m。4.5.7受央相对介电带数%
按GB2414规定的方法测得试样平面机电耦合系数1.5.1条测得耦合系数,4.5.6条测得自由相对介电带数按公式(8)计算受夹相对介电常数： = (1 -降) +(1 - ) +
式中，，
受夹相对介电带数(,一/);
厚度伸缩振动机电耦合系数
·白由相对介电常数
平面机电耦合系数。
4.5.8开路弹性刚度常数C品
按GB 2413规定方法测得试样体积密度 P,由 4. 4. 3条测得试样厚度t,4. 5. 2 条得到并联谐振频率f。所+接公式(9)计算刚度常数C%：C§ - 40 -0-t)3
式中：
并路弹性刚度常数,N/m
-试样体积出度kg/m
fp-基彼并联谐振频率，Hs
一试样厚度，1。
4. 5. 9短路弹性刚度常数 C5
由本标准4.5.8条测得开路弹性刚度常数（+4.5.1条测得机电耦合系数k。，由出4.5.7条测得受夹相对介电带数s后+按公式(10)计算短路弹性喇度常数C：C = CR(I - )
式中：C-
短路弹性刚度常数,N/m\,
开路弹性刚度常数+N/m
一厚度伸缩摄动机电耦合系数
4. 5. 10压电应力常数 e:3
由 4. 5. 1条得辆合系数k4. 5. 7条得受类相对介电常数g,4. 5. 8条得开路弹性捌度常数 C品后，按公式(11)计算压电应力常数ea:es
Nea.Cp..co
W式 eaa
GB/T 3389.5—1995
压电应力常数,N/V·或C/m，Www.bzxZ.net
厚度伸缩振动机电耦合系数：
…．-受爽相对介电常数
0, 004
开路弹性刚度常数，N/m
真空介电带数，m=8.85×10-12F/m。表 1/f,与的关系表
3: 000 1
3. 4200.8
3- 002 4
5, 002 6
标准搜授网0.056
fas/fa
5,0128
GB/T 3389.5—1995
续表1
5. 4119 6
7. 4122 6
W0. 112
.3.0182
GR/T 3389.5—1995
续表1
7. 04:5 9
. 032 1
7. 4157 7
W0. LBS
0, 177
3,0324
. 464 0
5, 072 3
CB/T 3389.5—1995
楼表1
7. 非84 2
3, 049 G
5. 07分 6
7,117 3
标准搜授网0o. 224
.3.065 4
GB/T 3389.5—1995
续表1
W点
0- 282
GB/T3389.5-1995
续表1
3, 111 5
5. 2411 5
7, 808 6
7. 5319 0.
W0.336
2, 850
3. 1412 3.
CB/T 3389.5
续表1
: 3. 167 5
Fai/at
5,321 0
7-444 6
W
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