Статистические методы исследования

Статический пьезомодуль при сжатии. Пьезомодуль при одноосном сжатии d33 определяют по ГОСТ 12370 80. Сущность метода заключается в измерении заряда, возникающего на поверхности образца при приложении (или снятии) статической нагрузки.

Схема установки для проведения измерений приведена на рис.2. Она состоит из баллистического гальванометра, образцового конденсатора и электродного устройства, в котором между электродами помещают образец цилиндрической формы толщиной 1-3 мм и диаметром 10-15 мм. Электроды наносятся предварительно на поверхность образцов припрессовыванием фольги, напылением металлов в вакууме, в виде электропроводящей краски, пасты. Гальванометр снабжен шунтом, с помощью которого можно регулировать чувствительность установки. Емкость С0 значительно превышает емкость образца и соединительных проводов. Для достижения равномерного распределения нагрузки по поверхности образца рекомендуется верхний электрод делать плавающим или в виде трубки, набитой мелкими шариками и обтянутой снаружи фольгой. Груз накладывают на образец (или снимают) внезапно. Заряд, возникающий на образце, определяют по числу делений, на которое отклонится световой луч от зеркала баллистического гальванометра; шкалу гальванометра предварительно градуируют в Кл/делений. Метод особенно пригоден для определения зарядов при деформации пьезоэлектриков, обладающих довольно значительной проводимостью.

Рис.2. Схема установки для измерения пьезомодуля d33 c помощью баллистического гальванометра: 1 - образец с электродами, 2 - баллистический гальванометр; 3-шунт гальванометра: 4 - переключатель; 5 - источник постоянного напряжения; С0 - образцовый конденсатор; V - вольтметр; R - потенциометр.

Модуль d33 можно измерять также с помощью электрометров-статических вольтметров (рис.3). Сущность метода заключается в измерении разности потенциалов на поверхности образца при статическом сжатии. При измерениях необходимо знать емкость образца, входную емкость электрометра и емкость соединительных проводов. Пьезомодуль рассчитывают по формуле d33=VCоб/F, если площадь электродов S равна площади, к которой прикладывается механическая нагрузка s. Если S≠ s, то

D33=VСобs/SF. (2)

Если присоединить к установке на вход электрометра конденсатор с известной емкостью С, значительно превышающей емкость образца, соединительных проводов и электрометра, то емкость образца можно не измерять, поскольку Соб ≈С.

Описанный метод пригоден для измерения пьезомодулей полимерных образцов с высоким электросопротивлением и без остаточных токов. Если же имеется остаточный ток (после поляризации), то измеряют изменение напряжения ∆Vза время ∆t при снятии нагрузки и при нагружении, затем оба значения усредняют и подставляют в (2).

Включение в измерительную цепь конденсатора большой емкости повышает постоянную времени прибора, что может оказаться нежелательным.

При испытании пленок или пластин толщиной 2-1000 мкм определение пьезомодулей d33и d31проводят на образцах в виде полосок размером 100×20 мм, на которые наносят электроды размером 10×40 мм, например напылением металла в вакууме или в виде слоя коллоидного графита (аквадага). Устройство для приложения нагрузки при сжатии показано на рис.3 б. Оно состоит из металлического основания, покоящегося на фарфоровых изоляторах, которое служит одним из электродов. Сверху помещают электрод размером, точно соответствующим размеру электрода, нанесенного на поверхность образца (40×10×7 мм). На электрод кладут коромысло, на котором подвешивается чашка с грузом. Устройство помещают в экранированную камеру, которая одновременно является термокриокамерой, снабженной вентилятором, нагревательным элементом и термопарой, соединенной с потенциометром ЭПВ-01. Измерения пьезомодулей можно проводить при температурах до 2500С. Статический пьезомодуль при растяжении. Метод определения d3l состоит в измерении разности потенциалов на обеих сторонах образцов при их растяжении при статическом нагружении. Статическая нагрузка может прикладываться внезапно (навешиванием груза) или постепенно (растягиванием образца на разрывной машине). Пьезомодуль рассчитывают по формуле:

d31=VCоб s/Smg (3)

где V - разность потенциалов. Соб - сумма емкости образца, входной емкости электрометра (вольтметра) и емкости соединительных проводов; т приложенная нагрузка: g-ускорение свободного падения; s-площадь поперечного сечения образца, при использовании образцов размером 100×20×Lмм (где L-толщина) s = 20Lмм2; S-площадь электрода; (при использовании образца, показаннго на рис.3, а. с электродами размером 40×10mmS - 4 см2); расчетная формула при этом имеет вид:

d31 (пКл/Н) =5,110-3 (4)

Выражение объема в криволинейных координатах
Возвращаясь к предположениям и обозначениям п° 1.1, поставим себе задачей выразить объем (ограниченного) тела в пространстве . Иным интегралом, распространенным на соответствующее тело в пространстве . Искомый объем выражается, прежде всего поверхностным интегралом второго типа:,распространенным на ...

Общие функции организаторской деятельности
Общие функции организаторской деятельности, выделенные Л.И. Уманским, специфически проявляются и в деятельности педагога. Первое место среди них занимает функция групповой интеграции, формирования межличностного внутреннего единства. Результатом осуществления этой функции являются установившиеся вз ...

Пьезоэлектрические свойства полимеров
Пьезоэлектричеством называется генерирование диэлектриками электрических зарядов при их механической деформации (нагружении) или механическая деформация диэлектриков при приложении внешнего электрического поля. Использование полимеров в качестве пьезоэлектриков в настоящее время широко распростране ...