Статистические методы исследования

Схема установки для определения d31приведена на рис.3a. Образец зажимают в зажимах, к нижнему зажиму подвешивают чашку с грузом. Контактный зажим прикрепляют к образцу так, чтобы электроды зажима соприкасались с электродами образца; провода от контактного зажима присоединяют к кабелю, соединяющему камеру с электрометром.

Внезапное нагружение применяют в том случае, если проводимость образца велика. Если сопротивление образца больше 1012 Ом, то время нагружения и разгружения значения не имеет. Если имеются разрядные токи, то нужно проводить измерения так, как это указано в предыдущем разделе при нагружении и разгружении, усредняя показания электрометра.

Рис.6.3 Схема установки для измерения пьезомодулей d31 (а) и d33 (б) при статическом нагружеиии с помощью электрометра:

а (растяжение): 1-образец; 2-зажимы; 3 - электроды; 4-груз; 5 - предварительный усилитель с динамическим конденсатором; 6-вольтметр-электрометр; 7 - мост переменного тока для измерения емкости образца; 8-камера; 9 - металлический столик; б (сжатие): 1-образец; 2-электроды; 3-верхний электрод; 4-металлическая пластинка; 5-рамка; 6-груз; 7-керамический столик; 8-камера; 9 - металлический столик; 10-предусилитель; 11-вольтметр-электрометр; 12-мост переменного тока.

Рис.4. Схема установки для измерения пьезомодуля dn при всестороннем сжатии (сжатым воздухом): 1-образец; 2 - электродное устройство; 3-камера; 4 - манометр; 5 - электрометр.

Статический пьезомодуль при всестороннем сжатии. Установка для определения статического пьезомодуля при всестороннем сжатии показана на рис.4. Она состоит из термокриокамеры и вольтметра-электрометра. Камера имеет герметично закрывающуюся крышку, снабженную резиновой прокладкой, патрубок для подачи сжатого воздуха, манометр, вводы с изоляцией из политетрафторэтилена. Электрометр соединяется с камерой экранированным кабелем, имеющим высококачественную изоляцию из полиэтилена. Входное сопротивление вольтметра-электрометра (ВК 2-16, В 7-30) не менее 1015 Ом.

Образец с нанесенными электродами закрепляют в контактном зажиме и помешают в термокриокамеру. Резиновой трубкой камеру соединяют с источником сжатого воздуха, затем подают сжатый воздух и закрывают отверстие патрубка; при этом давление р повышается до заданного уровня, которое фиксируют по манометру. Установившиеся показания вольтметра-электрометра после подачи давления V1 и после сбрасывания давления V2 фиксируют. Пьезомодуль dn (Кл/Н) вычисляют по формуле:

dn=VCоб / 9,81104 Sp (5)

где

V=V1-V2; Со6 - суммарная емкость образца, соединительного кабеля и входа вольтметра-электрометра: р - давление в камере; S-площадь электродов при использовании образцов, показанных на рис.3а, с размером электродов S= 4 см2 расчетная формула имеет вид:

dn=0,255VCоб/p. (6)

Поскольку давление прикладывают преимуществено к плоскости образцов (если образцы в виде пластин, пленок), то можно полагать, что dn-это пьезомодуль при сжатии d33 (пьезомодуль при продольной нагрузке). Однако при анализе значений пьезомодулей следует помнить, что модуль всестороннего сжатия (гидростатический) равен:

dn = d33-2d3l. (7)

Так же широко распространены динамические методы.

Одним из существенных недостатков методов исследования пьезоэлектрических свойств полимеров является то, что при измерениях моделируются условия, которые не соответствуют реальным, так* как полимерные пьезоэлементы используются для обнаружения и воспроизведения сигналов при более высоких частотах (так, в микрофонах, гидрофонах фиксируются колебания частоты 102 - 105Гц). Кроме того, при статических испытаниях основную роль играют медленно протекающие процессы, например поляризация Максвелла Вагнера, а также возможны локальные изменения температуры, приводящие к пироэффекту, что вносит дополнительный вклад в измеряемый пьезомодуль.

Простейший прибор для определения пьезоэлектрических свойств в динамических условиях представляет собой звукоизолированную камеру, в которой помещен генератор (динамик) и образцовый, предварительно отградуированный, измерительный микрофон, измеряющий интенсивность генерируемого сигнала. Рядом с микрофоном помещают измеряемый образец пьезополимера, снабженный электродами и выводами. Фактически измеряется чувствительность пьезоэлемента как микрофона J (в В/Па), которую затем пересчитывают в пьезомодуль:

d=Jεε0/L (8)

где ε-диэлектрическая проницаемость материала, L-толщина образца.

В зависимости от геометрии пьезоэлемента и камеры измеряют dnили d33 в последнем случае затем рассчитывают d33, используя формулу (7).

Пьезомодули d31 и d32полимеров в динамическом режиме определяют также методом вынужденных колебаний на установке, показанной на рис.5. Установка позволяет определять не только пьезомодули, но и угол механических потерь δ и модуль упругости Еу при растяжении в динамических условиях.

Сущность экологического воспитания
Экологическое воспитание — составная часть эстетического и нравственного воспитания. Поэтому под экологическим воспитанием понимается единство экологического сознания и поведения, этичного с природой. На формирование экологического сознания оказывают влияние экологические знания и убеждения. Эколог ...

Психолого-педагогическая характеристика младшего школьника
Границы младшего школьного возраста, совпадающие с периодом обучения в начальной школе, устанавливаются в настоящее время с 6-7 до 9-10 лет. В этот период происходит дальнейшее физическое и психофизиологическое развитие ребенка, обеспечивающее возможность систематического обучения в школе. Формиров ...

Проблемы модернизации профессионального образования и пути их решения
На сегодняшний день проявились такие глобальные проблемы человечества, как экологические, гуманитарные, информационные и другие угрозы. Глобализация задела все структуры человеческого бытия, все институты культуры, а также саму систему образования. Суть образования оказалась практически сведена к о ...