描述
MTI-2000 Fotonic Sensor
介绍
来自亚利桑那大学的研究人员使用了MTI-2000 Fotonic Sensor测量间接压电性能（D.33.）和散装铁电和薄膜样品的菌株。然后，团队将这些结果与从直接获取的数据相关联压电效应测量。通过比较数据集，研究人员得出结论，MTI-2000提供了一种用于测量D的有用的光学技术33.陶瓷薄膜等值，如Batioy ZnO和PZT。
MTI-2000 Fotonic传感器和2032RX高分辨率模块由纽约（美国）奥尔巴尼的MTI仪器制造。爱游戏ayxdota2基本单元，MTI-2000，容纳电子设备，通信接口和两个托架，用于可拆卸光纤探头模块。因为探头使用光纤的光学杆来确定位移充电，所以研究人员为每个样品校准设备，以便消除反射率的样本到样本变化。
压电特性实验
校准MTI-2000 Fotonic传感器涉及将样品放在探针下方。通过调节探针中的纤维与正在测试的样品之间的距离，研究人员发现了通过来自相邻传输光纤的反射光完全照射的距离。这限定了光学峰值，光电电池从电源接收最大询点的点。
然后，MTI-2000相对于电源输出自动互联。这开发了接收光功率与位移的校准曲线。校准曲线的前斜率非常陡峭，具有54.10埃/ mV的值。它在中间区域显示线性行为到±1％以内，使得位移的非常小的变化看起来是接收光的大线性变化。
校准设备后，研究人员使用MTI 2032RX增加了十个光输出和探头分辨率。这产生了5.410埃/ mV的前坡分辨率，在约2.25μm的±1％线性范围内。2032Rx探针的分辨率限制为2.5埃，无需在从DC到150 kHz的频率范围内过滤。在相同的频率范围内，外部过滤可以将分辨率提高到1Å或更小。
通过使用MTI-2000 Fotonic Sensor的模拟输出，研究人员在数字示波器的屏幕上监控了探头的光电池的电压输出。HP 33120A功能发生器产生250 MHz UniPolar（+）方波脉冲和Tektronix 320数字示波器提供了信号采集。
当将电压施加到样品时，通过将探头的前倾斜率（5.410Å/ mV）乘以电压的幅度的大小来计算位移的变化。随着单极（+）脉冲的施加，测量的位移等于样品厚度的变化。为了计算压电系数，厚度变化除以施加的电压。
测量频率对样品压电性质的影响（D.33.），研究人员将MTI-2000放入宽带模式（无低通滤波）并设置数字示波器以触发功能发生器的双极正弦脉冲。这允许示波器检测最终触发电压，而不是依赖于看似随机的嘈杂信号。数字平均从MTI-2000的信号中取出了背景噪声，并仅留下了位移脉冲。
结果与结论
在实验中，MTI-2000和2032Rx用于表征压电性质（D.33.）两个散装pzt样品。这些样品，标记为1A和2B，购自渠道行业，该公司是制造商压电材料的基于加利福尼亚州的公司。每个样品具有专有组合物，直径为38mm，厚度为7mm。使用Berlincourt动态测试仪，渠道行业确定了d33.对于1a是554 pm / v和d33.1b是565 pm / v。
对于样品2B，平均测量的间接D33.在施加的场范围为1至25伏/厘米上为570±19 PM / V.这与Berlincourt测量相匹配。取决于所施加的字段，这是D33.值对应于测量的菌株5至85Å。为了验证，研究人员还使用了直接压电效应测试仪，并确定了值为560±17 PC / n。
对于样品1A，平均间接D33.是520±8 pm / v，远低于与Berlincourt测试仪获得的554 pm / v。这种差异可以通过研究人员的电极配置来解释。在2B和Berlincourt测试期间，使用银电极完全覆盖样品的顶面和底部面。在1A测试期间，抛光顶部电极并使用掩模覆盖物在样品表面上沉积1,2,3和7mm PT电极。
关于电极直径的影响，结果镜像在PZT薄膜中看到的，其中测量的间接D33.样品取决于顶部电极直径。
用MTI-2000毡传感器测试聚偏二氟乙烯（PVDF）薄膜，产生22±170.7μm/ v的平均测量值，其在15至30μm/ v的预期范围内。研究人员的直接压电试验表明，D33为19±2 PC / N，这与MTI-2000的结果相比很好。
研究人员还显示了D的频率依赖性33.对于7 V / cm的施加场下的样品1a，其频率范围为10Hz至60kHz。这种逐渐减少33.以前报告了频率的增加，并表示MTI-2000在这个频率范围内正常工作，该频率范围是亚利桑那大学项目的验证。