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“材料物理性能”实验指导书 目 录 实验一 无机材料线膨胀系数的测定 1 实验 电介材料的室温绝缘电阻测定 实验 材料的介电常数温度特性测试 1实验 压电材料谐振峰与反谐振峰的测定 17 实验 压电材料的压电常数d33实验测定 实验一 无机材料线膨胀系数的测定 【】 【】 【】 1． 固体的长度一般是温度的函数，在常温下，固体的长度L与温度t有如下关系： L＝L01＋t） （1－1） 式中L0为固体在t＝01。 设物体在t1℃时的长度为L，温度升到t2℃时增加了ΔL。根据（1－1）式可以写出 L＝L01＋t1） （1－2） L＋L＝L01＋t2） （1－3） 从（1－2）、（1－3）式中消去L0后，再经简单运算得 （4） LL，故（1－4）可以近似写成 （5） 1℃时，固体长度的相对变化值。在（1－5）式中，L、t1、t2都比较容易测量，但ΔL很小，一般长度仪器不易测准，本实验中用电感位移传感器进行精确测量。 2． 测试仪由电阻炉、加载传感器装置、滑移小车、基座好 控制箱五部分组成，如图所示。 电炉升温后炉膛内的样品受热发生膨胀，顶在试样顶端的测试杆产生与之等量的膨胀量（如果不计系统的热变形量的话），这一膨胀量由电感位移传感器及仪表精确测量出来，并由仪表显示并送计算机处理，计算机数据处理后显示δ和α值是通过自动系统补偿计算结果，也可通过智能仪表显示的位移绝对值，人工记录，并按原理公式计算 图1-1 热膨胀测试仪 为消除系统热变形量对测试结果的影响，在计算中需加上相应的补偿值才是试样的真实膨胀值。 【】 【】 平均线膨胀系数计算公式： 两公式中： L：试样室温时的长度（um）；Kt：测试系统t时补偿值um △Lt：试样加热至t℃时测得的线变量即记录值（um） t：试样加热温度℃ ；t0：试样加热前的室温℃ 计算机和仪表显示的位移单位均为um。 仪器的补偿值Kt需要用户自己预先测定和计算，可以通过计算机系统专用程序测试完成。求补偿值Kt方法是：1000℃以下用石英标样；1000℃以上用高纯刚玉标样作试样，进行升温测试，记录出标样测试曲线，曲线中包括了标样、试样管及测试杆的综合膨胀值。而补偿值Kt应只是试样管及测试杆在相应温度下的综合膨胀值，所以应将标样在相应温度下的膨胀值，从测试数据中相应温度下的膨胀量中扣除后剩下的膨胀量即为仪器在相应温度下的补偿Kt。而标样的膨胀系数为已知的，计算机系统建立相应的数据库。 【思考】 1． 2． 3．实验二 电介质材料的室温绝缘电阻测定 【】【】==RV = RV （2－5） 式中　A－电极面积（M2）） 中阻的测量是电阻测量的基础，其测量方法主要有：电流电压测量法，电桥测量法，补偿测量法，其中以电桥测量法为主。这是因为电流电压法，借助于伏特表，安培表测量，虽然使用方便，测量简单，成本低廉，但是测量准确度不高，故只在要求不高的场合中使用。 电桥法测量最突出的优点是精度较高。目前使用的电桥种类很多，如箱式电桥，滑线式电桥；平衡电桥，不平衡电桥；直流电桥，交流电桥等。 二 高阻的测量 高阻和超高阻的测量实质上是微小电流的测试问题，解决了微小电流的测试技术，就可以解决绝缘介质材料的电阻率，高阻半导体元器件电阻率和精密高电阻元件的测试。高阻和超高阻测量除了阻值不十分高场合下仍可采用电桥法测量外，还可以用下列方法测量： １自放电法 自放电法是将绝缘材料试样或电容器充放电达电源电压U0, 然后切断电源，让电荷通过试样或电容器本身绝缘电阻放电，测量试样两端的电压变化，从而确定其绝缘电阻值。 ２高阻计法 电阻率的测试可用高阻计或检流计。由于陶瓷材料的绝缘电阻高，在1011欧姆以上，而检流计一般只能测量1012(以下的绝缘电阻，因此，大多采用高阻计。 高阻计法是利用电子放大原理，将通过试样的微小直流电流经放大后再测量。目前己做成专用的测量仪器，通称为高阻计。 高阻测试仪测试原理如图所示。测试时，被测试样与高阻抗直流放大器的输入电阻串联并跨接于直流高压测试电源上（由直流高压发生器产生）。高阻抗直流放大器将其输入电阻上的分压讯号经放大输出至指示仪表，由指示仪表直接读出被测绝缘电阻值。仪器作为微电流测量时，仅利用高阻抗直流放大器，将被测微电流讯号进行放大，由指示