JJF
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1732—2018
准静态d33测量仪校准规范
Calibration Specification for d 33 Measurement Instruments
by Quasi-static Method
2019-03-25实施
2018-12-25发布
国家市场监督管理总局发布 JJF1732—2018
准静态d33测量仪校准规范
JJF 1732—2018
Calibration Specification for d 33
Measurement Instruments by Quasi-static Method
归口单位：全国声学计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院
中国科学院声学研究所上海市计量测试技术研究院深圳市计量质量检测研究院
本规范委托全国声学计量技术委员会负责解释 JJF1732—2018
本规范主要起草人：
何龙标（中国计量科学研究院）潘 潮（中国科学院声学研究所）杨 平（中国计量科学研究院）冯秀娟（中国计量科学研究院）安兆亮（上海市计量测试技术研究院）莫喜平（中国科学院声学研究所）
张瑞纹（深圳市计量质量检测研究院） JJF1732—2018
目
录
引言
(IⅡ) (1 ) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (3) (3) (5) (5) (6) (6) (6) (7) (9) (12)
范围. 2 引用文件： 3
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术语和计量单位· 4 概述· 5 计量特性·· 5.1交变力频率.. 5. 2 交变力幅度· 5.3 交变力的总谐波失真.· 5.4零点漂移 5.5d33示值误差 5. 6 挡位误差· 6 校准条件。 6.1环境条件 6.2 测量标准及其他设备 7校准项目和校准方法 7.1校准项目· 7.2校准方法 8校准结果表达 8.1 校准数据处理· 8.2 校准证书·. 8.3 校准结果的测量不确定度 9复校时间间隔. 附录A校准证书的内页格式附录B准静态法d33测量原理附录 C 测量不确定度评定示例
·.
I JJF1732—2018
引言
本规范依据JJF1071一2010《国家计量校准规范编写规则》的要求和格式编写。 本规范制定中，主要参考了GB11309一1989《压电陶瓷材料性能测试方法纵向压
电应变常数d33的准静态测试》和GB/T3389一2008《压电陶瓷材料性能测试方法性能参数的测试》以及ISO19622《精细陶瓷（先进陶瓷、先进技术陶瓷）准静态测量压电陶瓷压电常数d33的直接测量方法》［Fineceramics（advancedceramics，advancedtech nical ceramics)Test method for piezoelectric constant d s of piezoelectric ceramics by directquasi-staticmethod对准静态法测量压电陶瓷d33的测试方法及其要求。
本规范依据JJF1059.1一2012《测量不确定度评定与表示》给出了纵向压电应变常数d33的测量不确定度的评定示例。
本规范为首次发布。
ⅡI JJF1732—2018
准静态d33测量仪校准规范
1范围
本规范适用于使用准静态法测量压电材料纵向压电应变常数d3的测量仪（简称准静态d33测量仪）的校准。
2引用文件
本规范引用下列文件： JJF1001通用计量术语及定义 JJF1034声学计量名词术语及定义 GB/T3102.7声学的量和单位 GB/T3389一2008压电陶瓷材料性能测试方法性能参数的测试 GB/T11309一1989压电陶瓷材料性能测试方法纵向压电应变常数d33的准静态
测试
ISO19622精细陶瓷（先进陶瓷、先进技术陶瓷）准静态测量压电陶瓷压电常数d3 的直接测量法（Fineceramics（advancedceramics，advancedtechnicalceramics）一Test method for piezoelectric constant d 33 of piezoelectric ceramics by direct quasi-static method)
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3术语和计量单位
本规范采用GB/T3102.7中规定的量和单位。 JJF1001和JJF1034中界定的及以下术语和定义适用于本规范。
3.1压电常数piezoelectricconstant
描述压电体压电效应的力学量和电学量之间的转换系数。 3.2纵向压电应变常数longitudinalpiezoelectricstrainconstant
在应力恒定边界条件下，压电体沿极化轴方向的应变与引起应变的同方向电场强度
之比。通常用d33表示，单位为pC/N或pm/V。 3.3压电常数准静态法quasi-staticmethodforpiezoelectricconstantmeasurement
在压电试样上施加一低频交变力或交变电压（频率远低于试样的谐振频率），通过
测量试样上所产生的同频率电荷信号或应变而测定材料压电常数的方法。
4概述
准静态d33测量仪是采用准静态法测量压电材料纵向压电应变常数d33的设备。它一般包括准静态力驱动单元、电荷测量单元等。准静态力驱动单元将试样夹持在一个固定位置并施加一低频交变力，电荷测量单元测量压电试样产生的电荷，电荷与交变力的
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比值即为纵向压电应变常数d33。
准静态驱动单元施加的低频交变力可通过与待测试样串联的比较振子由压电效应产生的电荷或电压获得，电荷可通过测量与压电试样并联的标准电容（远大于压电试样的自由电容）两端的交流电压计算得到，测量原理参见附录B。也可通过测量交流电流计算得到纵向压电应变常数。
5计量特性
5.1交变力频率
交变力频率应介于20Hz～300Hz，通常为110Hz，标称频率的最大允许误差为 ±5 Hz。 5.2交变力幅值
交变力幅值通常位于0.1N～0.4N范围内。 5.3交变力的总谐波失真
交变力的总谐波失真通常不超过2%。
5.4零点漂移
10min内零点漂移通常不超过士2pC/N。 5.5d33示值误差
d33的示值误差通常不超过士（5%A十5）pC/N，其中A为d33的测量示值 5.6挡位误差
在低挡位接近满量程时，与高挡位的挡位误差通常不超过土3%。
注：以上技术要求不用于合格判定，仅供参考。
6校准条件
6.1环境条件
气压：80kPa106kPa; 温度：18℃~28℃；相对湿度：30%～75%。
6.2测量标准及其他设备 6.2.1信号源
信号源的输出频率范围至少覆盖20Hz～300Hz，频率最大允许误差为士0.1%，输出电压不小于1V，输出信号的总谐波失真不超过0.2%。 6.2.2动态力传感器
谐振频率不低于10kHz，在20Hz～300Hz幅度灵敏度不低于1pC/N，最大允许误差为士3%。 6.2.3电荷放大器
在20Hz～300Hz频率范围内增益值最大允许误差为士0.2%。 6.2.4交变力驱动装置
驱动频率至少覆盖20Hz~300Hz，驱动力范围覆盖0.1N～0.4N，5min内的稳
2 JJF1732—2018
定性不超过0.5%，驱动力的总谐波失真不超过1%。 6.2.5数据采集装置
数据采集装置的AD转换位数不低于12位，在20Hz1500Hz频率范围内幅值最大允许误差为士0.1dB，具备频谱分析功能，最小频率分辨力不超过1Hz 6.2.6参考压电试样组
参考压电试样组包括压电应变常数为零的材料、低压电常数参考试样和高压电常数参考试样。建议采用圆柱体试样，其厚度与直径的比例不低于2：1，低压电常数参考试样的d3为（0～200）pC/N，高压电常数参考试样的d33为（200～2000）pC/N。
注： 1参考压电试样组至少包括以上三只，对压电常数为零的参考材料，不要求厚度与直径的比例； 2参考压电试样，应经过充分老化。
7校准项目和校准方法
7.1 校准项目
准静态d33测量仪的校准项目见表1。
表1校准项目一览表
项目名称交变力频率交变力幅值
序号 1 2 3 4 5 6
计量特性条款号
校准方法条款号
5. 1 5. 2 5. 3 5. 4 5. 5 5.6
7.2.3 7.2. 4 7. 2.5 7.2.6 7. 2.7 7.2.8
交变力总谐波失真
零点漂移 d33示值误差挡位误差
7.2校准方法 7.2.1校准前检查
a）准静态d33测量仪应具有清晰的标志，包括制造商名称、型号和序列号等； b）检查仪器的上下加载探头是否不同轴，探头半球形状是否磨损严重，探头表面
有无附着异物，如有上述情况，应予解决或更换；
c）检查仪器与测量头的连接是否可靠，然后开机，在加载探头中夹人调零试样检查零点是否可调及调整后是否稳定；
d）检查仪器d33极性测量功能是否正常。 7.2.2参考压电试样组校准
参考压电试样组通过准静态测量系统进行校准。如图1所示，准静态测量系统包括信号源、交变力驱动装置、动态力传感器、双通道电荷放大器和数据采集装置。
a）按图1所示，利用准静态测量系统对参考压电试样组进行校准； b）将参考压电试样夹持在加载探头的电极之间，通常预紧力设置为10N；
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