GB 3389.4-1982
基本信息
标准号： GB 3389.4-1982
中文名称：压电陶瓷材料性能测试方法 柱体纵向长度伸缩振动模式
标准类别：国家标准(GB)
英文名称：Test methods for the properties of piezoelectric ceramics—Longitudinal length extension vibration mode for rod
标准状态：已作废
发布日期：1982-12-30
实施日期：1983-11-01
作废日期：2009-02-01
下载格式：pdf zip
标准分类号
标准ICS号： 31.030
中标分类号：电子元器件与信息技术>>电子元件>>L18滤波器、延迟线
关联标准
替代情况：被GB/T 3389-2008代替
出版信息
出版社：中国标准出版社
页数：出版社：
标准价格：12.0
出版日期：1983-01-01
相关单位信息
首发日期：1982-12-30
复审日期：2004-10-14
起草人：仇德方
起草单位：六机部第七研究院706所
归口单位：全国海洋船标准化技术委员会
提出单位：电子工业部标准化研究所
发布部门：国家标准局
主管部门：中国船舶工业集团公司
标准简介
本标准适用于测试压电陶瓷柱状振子纵向长度伸缩振动模式的材料性能。
标准图片预览
标准内容
UDC 621,315.612- 79
中华人民共和国国家标准
GB 3389.4—82
压电陶瓷材料性能测试方法
柱体纵向长度伸缩振动模式
Test methods for the propertiesof piezoelectric ceramics
Longitudinal length extensionvibration mode for rod
1982 -.12 - 30发布
国家标准局
1983-11 --01实施
中华人民共和国国家标准
压电陶瓷材料性能测试方法
柱体纵向长度伸缩振动模式
Test methods for the propertiesof piezoelectric ceramics
Longitudinal length extenslonvibratiou mode for rod
本标理适用于测试压电陶瓷柱状振纵向长度伸缩报动模式的材料性能。1 名词术语及符号表
UDC 621.315
.612-79
GB 3389.4—82
本标准所采用的名词术语的定义见GB3389.1-82《正电陶瓷材料性能测试方法劳用名调术语》。本标准所采的符号及其名称、单位见袭1。2导纳特性和等效电路
2.1导纳特性
纵问长胺仲缩振动模的导纳可用下而公式表示：jac
式: N=
归一化频率X的偶函数，无单位数：归化频率，无单你数，
部分受史电容，F
任一频率，H.
并联谐振频率，Hz.，
纵向机电揭含系数，无单位数；试样长，m
纵向声，m/s
国家标准局1982·12-30发布
01实施
2.2等效电路
纵向长度伸缩振动模的等效电略如图1所示+ec
图！纵向长度仲缩动模等效电路c,cs
—部分受炎电Ch，，—初查中寄+LIL.\I,—动电感，RI. R,\R。—动态中.ac3K\w一入端导纳
在基被谐报频率附近可将图1简化如图2。简化等效电路山并联电容C，动态也容，动态电感L，动态电阻：纽成。在基波谐振频率附可认为等效电路的这些参数与颇率无关，在册波谐频率附近简化的等效电路图2
根据图2所示的等效电路，当机城品质因数Q。值较大，月不考点介电报耗，在其波服频率近随频率的变化很小，可视为常数，而纵向长度伸缩报动模的宁纳Y，巅着频率的变化，在电于一电纳的复效平而上的轨迹是个质，如图3所示。已韵
压电振了的导纳圆图
GB 3389.4—82
从阁3 的导纳圆图中，可得到以下六个特征频率：书联谢振频率1
归联谐振频率；
，谱振频率（电纳为0）：
反谐振频率（电纳为0）：
…·最大导纳颗率；
最小导纳颇率。
这些频率间的关系如下，fff，fff，（f）（f。-）（f，-f）当振了的优估较高时、在：-级近似下可得如下关系式：f=f。=f，：于。=f，=f。本标准出联请振频率f、代替谐振频率，和最大导纳频率f：用并联谢振赖单f代替反谐频率了，和最小导纳频求厂，。消振F的优值M较小时，不能立接用（f一）来代替（f“f，），必须加以修正。其近公式如下：AF=(,-) -
2元f R,c
2#/(Cm+C1)Z
如果M（-）
>100，利用近似公式（2）（3）所产尘的（。-f。）的误左小1%。f
3测试条件
3.1环境条件
正常试验人气条件1
20 ~ 30 ℃
仆裁试验的标准大气条件：
25 ± 1'℃
3.2试样尺寸及要求
相对度
45 % ~ 75%
相对湿姆
48%~52%
86~106kPa
86～106kPa
圆柱：长度！与直径之比1/d2.5。不度不人于直径公差的-半，不平行度不大于长度的公养。试样尺寸：中6×15mm。
方社：民度！与觉度之比！b。不直度不大}长度的公差，不平行度不大宽度的公差，试样尺寸：6×6×20mm。
试样在两端面个部被覆上金属层作对电极，沿民度方向进行极化处理。3.3测试前试样的准备
试样应保持清洁下燥，根据不同瓷料极化后行放一定时间，并在本标准规定的环境条件下放置二小时后进行测最。
$.4试样两端测试电场E的要求
溉申容和介质损耗：Ec,5V/mm（测试频率为1kllz）：测频率及动态电阻：hs[m/mm。
4 测试方法
GB 3389.4—B2
4.1自由电容C及介电损耗角正切tgd的测试4.1.1测试设备及要求
电容电桥：电容的测虽误差不大于=1%，介质损耗的测量误差不大于（10%读数+1×10\）。4.1. 2测量步骤
首先测出电容及测试夹具的固有电容指示“底数”，再将试样置人夹具接至电桥E满量电容和损。在测量结果中应打滁“底数”为为试样的电容值。4.2串联谐振频率1s，并联谐振频率f。，动态电阻R,的测试4.2.1测量概述
本标准采用传输线法所测量的是试样的最大传输频率！m工，和最小传输频率，月电阻箱替代法所测量的是试样的最小阻抗」Z。「，在一级近似下有如下的关系：f_了fs了=f。=f。IZ-Rt.www.vv99.net
4.2.2测量线路及要求
测线路如图4所示。
图4传输线测蛋线路
R，，RTl—分压电L，R,Rra—然端电阻，Ti,Cr--分布电容；Rs,—可变电阻器，K一转换开关，→F试样；?一信发生器；①一频率计，①一电压表
要求分压电阻R，的阻值与信号发生器的输出阻抗机匹配，R，10RTt。一般取Rt，=Rr，为了降低测单误差，终端电阻R，的取值应与被测试样的动态电阻R1相应，其比值RT：/R，不大于1:2，但不小于1/10。终端电阻尺：的取值可根据电压表的灵嫩复来确定（参考值为1～6kg）。网络接线及灾具的分布电容CAn要廖战小，它与试样的自由电容之比C4R/CT不火于1/10，分布电容CT：CTa的容抗
婴远人于和R。
4.2.3测试设备及要求
信号发生器：频率范围为20Hz-200kH2，振荡频添瞬时稳定度高于待测频率的准确度，输出波形为弦被，谱波失真抑制大于。频率计：输人阻抗选大于信号发作器的输出阻抗，H不影响信号发生器的输出电平，性能稳定。电压表：输人阻抗高，输人电穿不大于4DpF，频率范围高于待测频率，灵缴度离，性能稳定。电正测鼠范函为0.1mV~10V。
GB 3389.4—82
可变电阻器：要求用无感电阻箱，最小分度为0.1α，使用频率个低干200k[1z试盒及试详支架，测试盒要求严格屏蔽，弃仪器连接用屏蔽线，且尽最短，按播件采用通用的高频电缆插头，试样支架既要稳固地支持振「，又要使娠子处于自由振动状态，还要保持夹其与振了的电接触良好。
4. 2. 4 测显步骤
4.2.4.1串联谐振频率F，并联谐娠频率f。的测量将试样置」测试支架接人图4线路，将转换开关K接终端电阻3，调节振荡器频率使终端电压丧指示最大，此时的烦率为串联谐振频率fs。将转换开关换接终端电阻Rr：，增大振荡器频率，使终端电压表指示最小，此时的频率为并联谐振频率的测量值f。测试网络及试样支架的分布电容C4B可以忽略，则/，=了，芳不可忽略，贮用下式求出并联谢振频率，。CA
4.2.4.2动态电阻R ,的测墨
动态电阻R1的精确避定是很困雄的，本标准采用替代法求得其近似值。..(4)
按4.2.4.1的方法，将信号发牛器的频率调至fs，并记下终端电压表的指示,用可变电阻器替代试样，调节它的阻值使终端电压表指示与原来相同，此时可变电阻器的阻值即为动态电阻R，。4.3试样尺寸的测量
用精度为0.01mm的虽具，测试样的长度！，宽度b，直径d。5 材料参数的计算
按第4章所规定的测试方法，溯得白由电容CT，申联谐振频率于。，并联谐振频率f。，动态电阻R1，及试样尺寸。按GB2413一81《压电陶瓷材料体积密度测盘方法所规定的方法测得试样的体积密度后计算材料参数，计算公式及单位见表2。纵向机电凋合系数a值的ii算，一股可先算出Af/f,的比佐，然后查附录A《f/f。t数表》求得。
Cas, Ch., Cr
试样宽度
符号表
白由容（cC,）
压电振了简化等效中降的井联出容压电振了等效电路的动参电齐
传输线路的分布中容
部分受火电容
单位（SI制）
（标）
t（上标）
L, I....f..
GB 3989.4-82
续表1
试样点径
纵问压电应变需数
投示在恒电位移条件下
电场强度
表示在恒电场条件下
任意预率
反谐振频率（电纳为0）
最大导纳频率
最小导纳频款
并联谐报频率
并联谐报频率的测最值
谐振频率（电纳为）
11联请援频率
纵疗压电电压带数
缴危机电糊合系数
试样长度
电振子等效中勝的动态电惑
压电振！的优假
归-化颜率的偶函数
纵问长度伸缩摄动的缺率常数
单（SI制）
m/V或C/N
V+m/N或m*/C
无单位数
无单位数
RTr+RT
GB 3389.4—82
续表1
机械品质因数
压中振子等效电路的动态电叫
传输线路的分压电阳
传输线路的终端电阻
可变电阻器
试样的横裁面积
开路弹性柔顺系数
短路弹性柔咂系数
试样原度
纵向声速
门化频率
虫板的导纳
压电嵌了最小阻抗
介中损发们主切
质空介电常效（=8.8×10~1）
相对介也常数
成电陶密度
单(SI制）
无单位数
尤单价数
尤单然数
无单位数
GB3389.4—82
纵向长度仲缩搬动模的材料参数计算公式及单位计算公式
纵向长度仲缩
振动频率常数
纵向声速
相对介电带致
纵向机电耦合
凯械品质因数
纵向压电应变
纵向压电电
开路弹性柔颜
遵路弹性柔源
Vo-21 -f4
g（4)
2xfs R,(C+(i)(ff)
da-k te rp sayl:
42-0+f
单位（SI制）
无单位数
C/N惑m/V
-m/Nutm2/C
0,1213
GB3389.4—82
4f/f，～k数表
(补充件）
4,3189
0-3523
.0.4069
01-105
4l,464h
(F,167
门.54019
0-5596
0,6350
10-220
0,6629
0,6864
n,6920
GB 3389.4--82
n,7844
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中华人民共和国国家标准
GB 3389.4—82
压电陶瓷材料性能测试方法
柱体纵向长度伸缩振动模式
Test methods for the propertiesof piezoelectric ceramics
Longitudinal length extensionvibration mode for rod
1982 -.12 - 30发布
国家标准局
1983-11 --01实施
中华人民共和国国家标准
压电陶瓷材料性能测试方法
柱体纵向长度伸缩振动模式
Test methods for the propertiesof piezoelectric ceramics
Longitudinal length extenslonvibratiou mode for rod
本标理适用于测试压电陶瓷柱状振纵向长度伸缩报动模式的材料性能。1 名词术语及符号表
UDC 621.315
.612-79
GB 3389.4—82
本标准所采用的名词术语的定义见GB3389.1-82《正电陶瓷材料性能测试方法劳用名调术语》。本标准所采的符号及其名称、单位见袭1。2导纳特性和等效电路
2.1导纳特性
纵问长胺仲缩振动模的导纳可用下而公式表示：jac
式: N=
归一化频率X的偶函数，无单位数：归化频率，无单你数，
部分受史电容，F
任一频率，H.
并联谐振频率，Hz.，
纵向机电揭含系数，无单位数；试样长，m
纵向声，m/s
国家标准局1982·12-30发布
01实施
2.2等效电路
纵向长度伸缩振动模的等效电略如图1所示+ec
图！纵向长度仲缩动模等效电路c,cs
—部分受炎电Ch，，—初查中寄+LIL.\I,—动电感，RI. R,\R。—动态中.ac3K\w一入端导纳
在基被谐报频率附近可将图1简化如图2。简化等效电路山并联电容C，动态也容，动态电感L，动态电阻：纽成。在基波谐振频率附可认为等效电路的这些参数与颇率无关，在册波谐频率附近简化的等效电路图2
根据图2所示的等效电路，当机城品质因数Q。值较大，月不考点介电报耗，在其波服频率近随频率的变化很小，可视为常数，而纵向长度伸缩报动模的宁纳Y，巅着频率的变化，在电于一电纳的复效平而上的轨迹是个质，如图3所示。已韵
压电振了的导纳圆图
GB 3389.4—82
从阁3 的导纳圆图中，可得到以下六个特征频率：书联谢振频率1
归联谐振频率；
，谱振频率（电纳为0）：
反谐振频率（电纳为0）：
…·最大导纳颗率；
最小导纳颇率。
这些频率间的关系如下，fff，fff，（f）（f。-）（f，-f）当振了的优估较高时、在：-级近似下可得如下关系式：f=f。=f，：于。=f，=f。本标准出联请振频率f、代替谐振频率，和最大导纳频率f：用并联谢振赖单f代替反谐频率了，和最小导纳频求厂，。消振F的优值M较小时，不能立接用（f一）来代替（f“f，），必须加以修正。其近公式如下：AF=(,-) -
2元f R,c
2#/(Cm+C1)Z
如果M（-）
>100，利用近似公式（2）（3）所产尘的（。-f。）的误左小1%。f
3测试条件
3.1环境条件
正常试验人气条件1
20 ~ 30 ℃
仆裁试验的标准大气条件：
25 ± 1'℃
3.2试样尺寸及要求
相对度
45 % ~ 75%
相对湿姆
48%~52%
86~106kPa
86～106kPa
圆柱：长度！与直径之比1/d2.5。不度不人于直径公差的-半，不平行度不大于长度的公养。试样尺寸：中6×15mm。
方社：民度！与觉度之比！b。不直度不大}长度的公差，不平行度不大宽度的公差，试样尺寸：6×6×20mm。
试样在两端面个部被覆上金属层作对电极，沿民度方向进行极化处理。3.3测试前试样的准备
试样应保持清洁下燥，根据不同瓷料极化后行放一定时间，并在本标准规定的环境条件下放置二小时后进行测最。
$.4试样两端测试电场E的要求
溉申容和介质损耗：Ec,5V/mm（测试频率为1kllz）：测频率及动态电阻：hs[m/mm。
4 测试方法
GB 3389.4—B2
4.1自由电容C及介电损耗角正切tgd的测试4.1.1测试设备及要求
电容电桥：电容的测虽误差不大于=1%，介质损耗的测量误差不大于（10%读数+1×10\）。4.1. 2测量步骤
首先测出电容及测试夹具的固有电容指示“底数”，再将试样置人夹具接至电桥E满量电容和损。在测量结果中应打滁“底数”为为试样的电容值。4.2串联谐振频率1s，并联谐振频率f。，动态电阻R,的测试4.2.1测量概述
本标准采用传输线法所测量的是试样的最大传输频率！m工，和最小传输频率，月电阻箱替代法所测量的是试样的最小阻抗」Z。「，在一级近似下有如下的关系：f_了fs了=f。=f。IZ-Rt.www.vv99.net
4.2.2测量线路及要求
测线路如图4所示。
图4传输线测蛋线路
R，，RTl—分压电L，R,Rra—然端电阻，Ti,Cr--分布电容；Rs,—可变电阻器，K一转换开关，→F试样；?一信发生器；①一频率计，①一电压表
要求分压电阻R，的阻值与信号发生器的输出阻抗机匹配，R，10RTt。一般取Rt，=Rr，为了降低测单误差，终端电阻R，的取值应与被测试样的动态电阻R1相应，其比值RT：/R，不大于1:2，但不小于1/10。终端电阻尺：的取值可根据电压表的灵嫩复来确定（参考值为1～6kg）。网络接线及灾具的分布电容CAn要廖战小，它与试样的自由电容之比C4R/CT不火于1/10，分布电容CT：CTa的容抗
婴远人于和R。
4.2.3测试设备及要求
信号发生器：频率范围为20Hz-200kH2，振荡频添瞬时稳定度高于待测频率的准确度，输出波形为弦被，谱波失真抑制大于。频率计：输人阻抗选大于信号发作器的输出阻抗，H不影响信号发生器的输出电平，性能稳定。电压表：输人阻抗高，输人电穿不大于4DpF，频率范围高于待测频率，灵缴度离，性能稳定。电正测鼠范函为0.1mV~10V。
GB 3389.4—82
可变电阻器：要求用无感电阻箱，最小分度为0.1α，使用频率个低干200k[1z试盒及试详支架，测试盒要求严格屏蔽，弃仪器连接用屏蔽线，且尽最短，按播件采用通用的高频电缆插头，试样支架既要稳固地支持振「，又要使娠子处于自由振动状态，还要保持夹其与振了的电接触良好。
4. 2. 4 测显步骤
4.2.4.1串联谐振频率F，并联谐娠频率f。的测量将试样置」测试支架接人图4线路，将转换开关K接终端电阻3，调节振荡器频率使终端电压丧指示最大，此时的烦率为串联谐振频率fs。将转换开关换接终端电阻Rr：，增大振荡器频率，使终端电压表指示最小，此时的频率为并联谐振频率的测量值f。测试网络及试样支架的分布电容C4B可以忽略，则/，=了，芳不可忽略，贮用下式求出并联谢振频率，。CA
4.2.4.2动态电阻R ,的测墨
动态电阻R1的精确避定是很困雄的，本标准采用替代法求得其近似值。..(4)
按4.2.4.1的方法，将信号发牛器的频率调至fs，并记下终端电压表的指示,用可变电阻器替代试样，调节它的阻值使终端电压表指示与原来相同，此时可变电阻器的阻值即为动态电阻R，。4.3试样尺寸的测量
用精度为0.01mm的虽具，测试样的长度！，宽度b，直径d。5 材料参数的计算
按第4章所规定的测试方法，溯得白由电容CT，申联谐振频率于。，并联谐振频率f。，动态电阻R1，及试样尺寸。按GB2413一81《压电陶瓷材料体积密度测盘方法所规定的方法测得试样的体积密度后计算材料参数，计算公式及单位见表2。纵向机电凋合系数a值的ii算，一股可先算出Af/f,的比佐，然后查附录A《f/f。t数表》求得。
Cas, Ch., Cr
试样宽度
符号表
白由容（cC,）
压电振了简化等效中降的井联出容压电振了等效电路的动参电齐
传输线路的分布中容
部分受火电容
单位（SI制）
（标）
t（上标）
L, I....f..
GB 3989.4-82
续表1
试样点径
纵问压电应变需数
投示在恒电位移条件下
电场强度
表示在恒电场条件下
任意预率
反谐振频率（电纳为0）
最大导纳频率
最小导纳频款
并联谐报频率
并联谐报频率的测最值
谐振频率（电纳为）
11联请援频率
纵疗压电电压带数
缴危机电糊合系数
试样长度
电振子等效中勝的动态电惑
压电振！的优假
归-化颜率的偶函数
纵问长度伸缩摄动的缺率常数
单（SI制）
m/V或C/N
V+m/N或m*/C
无单位数
无单位数
RTr+RT
GB 3389.4—82
续表1
机械品质因数
压中振子等效电路的动态电叫
传输线路的分压电阳
传输线路的终端电阻
可变电阻器
试样的横裁面积
开路弹性柔顺系数
短路弹性柔咂系数
试样原度
纵向声速
门化频率
虫板的导纳
压电嵌了最小阻抗
介中损发们主切
质空介电常效（=8.8×10~1）
相对介也常数
成电陶密度
单(SI制）
无单位数
尤单价数
尤单然数
无单位数
GB3389.4—82
纵向长度仲缩搬动模的材料参数计算公式及单位计算公式
纵向长度仲缩
振动频率常数
纵向声速
相对介电带致
纵向机电耦合
凯械品质因数
纵向压电应变
纵向压电电
开路弹性柔颜
遵路弹性柔源
Vo-21 -f4
g（4)
2xfs R,(C+(i)(ff)
da-k te rp sayl:
42-0+f
单位（SI制）
无单位数
C/N惑m/V
-m/Nutm2/C
0,1213
GB3389.4—82
4f/f，～k数表
(补充件）
4,3189
0-3523
.0.4069
01-105
4l,464h
(F,167
门.54019
0-5596
0,6350
10-220
0,6629
0,6864
n,6920
GB 3389.4--82
n,7844
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