Описание экспериментального стенда

Общие методические основы определения зависимости деформации пьезокерамики ΔL / L от величины напряженности электрического поля E представлены на рис 8, где L начальная длина пьезосканера при E = 0. Под воздействием электрического поля линейный размер L увеличивается (или уменьшается в зависимости от направления вектора напряженности электрического поля E) на величину ΔL. Зная величину напряженности электрического поля и относительного удлинения пьезокерамики можно определить значение параметра S – коэффициент пьезочувствительности конструкционного материала пьезосканера. Типичный порядок величины ΔL приведен на рис.8 (для случая кварца, обладающего слабой пьезочувствительностью, и в этой связи не используемого на практике в качестве конструкционного материала для создания пьезосканеров).

Рис.8 Схематическое представление деформации пьезочувствительного материала в электрическом поле

Схема экспериментального стенда для определения параметров пьезоэлектрического сканера приведена на рис. 9.

Рис.9 Оптико-механическая схема экспериментального стенда для определения параметров пьезоэлектрического сканера

Для визуализации величины удлинения образца пьезокерамики ΔL использована комплексная оптико-механическая система для увеличения параметра ΔL. Расширение (сжатие) пьезоэлемента ΔL с помощью рычага и шестеренчатой пары приводит к повороту отражателя №1. В качестве индикатора угла поворота отражателя №1 используется величина отклонения положения луча лазера на экране. Луч полупроводникового лазера попадает на подвижный отражатель №1, затем на неподвижный отражатель №2 и далее на полупрозрачный экран с мерной сеткой.

При определении оптико-механической передаточной функции лабораторного стенда и электромеханических параметров однокоординатного пьезосканера использовать следующие исходные данные:

· Передаточное число шестеренчатой пары для отражателя №1: n = 40;

· Межцентровое расстояние отражателей №1 и №2: L₁ = 0.2 м.;

· Расстояние от экрана до отражателя №2: L₂ = 0.15 м.;

· Количество индивидуальных элементов пьезокерамики входящих в состав пьезосканера линейных перемещений: N = 20 шт.;

· Толщина индивидуального элемента пьезокерамики: 1.5*10^{-3 м.}

Электрическая блок-схема экспериментального стенда представлена на рис.10.

Рис.10 Электрическая блок-схема экспериментального стенда

Внимание: при проведении измерений с помощью экрана с мерной сеткой избегать прямого попадания луча лазера на сетчатку глаза!