附件C：譯文



虛擬儀器用于壓電裝置的測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和振動(dòng)方式可視化

摘要：本文介紹了一種能自動(dòng)獲取壓電裝置真實(shí)振動(dòng)方式的虛擬儀器，它是通過(guò)
測(cè)量表面一系列點(diǎn)之間的位移來(lái)獲取的。當(dāng)壓電裝置中出現(xiàn)非線性效應(yīng)時(shí)，真實(shí)
的振動(dòng)方式是不容易模擬的?；贚abview語(yǔ)言的程序已經(jīng)被開發(fā)出應(yīng)用于系統(tǒng)
控制和樣本的數(shù)據(jù)采集，另外一個(gè)基于Labview語(yǔ)言的程序也已被開發(fā)應(yīng)用于對(duì)
采集到數(shù)據(jù)的分析和處理，其最終目標(biāo)是獲得壓電裝置真實(shí)振動(dòng)方式的三維形象
代表物。本文還介紹了一種集控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)處理三種功能為一體的軟件和硬
件開發(fā)系統(tǒng)。最后，工作在共振和非線性模式下的PZT5 壓電陶瓷的實(shí)驗(yàn)結(jié)果將
顯示出來(lái)。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；自動(dòng)化；Labview；測(cè)量；儀器

1. 引言
壓電現(xiàn)象是一種與固體的細(xì)微結(jié)構(gòu)相關(guān)的線性效應(yīng)。一些陶器材料在受到擠壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生電極化現(xiàn)象；這種線性可逆現(xiàn)象被稱為直接壓電效應(yīng)。直接壓電效應(yīng)總是伴隨著逆壓電效應(yīng)而發(fā)生，當(dāng)一個(gè)固體實(shí)物放在電場(chǎng)發(fā)生變形時(shí)即產(chǎn)生逆壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)產(chǎn)生的微觀原因是晶體結(jié)構(gòu)中離子電荷的替換，當(dāng)沒(méi)有外部擠壓力作用的時(shí)候，晶體內(nèi)部的電荷分布是均衡的且凈電量為零。然而，當(dāng)有外部擠壓力作用的時(shí)候，有些電荷會(huì)被替代且電荷分布不再均勻。這樣靜電量不為零，產(chǎn)生了內(nèi)部電場(chǎng)。只有當(dāng)材料的單元細(xì)胞中沒(méi)有對(duì)稱中心時(shí)才能產(chǎn)生壓電效應(yīng)。
當(dāng)寫壓電材料的結(jié)構(gòu)方程時(shí)，需要考慮由于交叉耦合效應(yīng)導(dǎo)致的三個(gè)直角方向
上外力和電場(chǎng)的變化，該效應(yīng)主要是外電路和機(jī)械壓力造成的。首先采用的是張量表示法，基準(zhǔn)軸如圖1所示。
應(yīng)變的狀態(tài)用二階張量Sij表示，應(yīng)力的狀態(tài)也用一個(gè)二階張量Tkl表示。應(yīng)力
張量和應(yīng)變張量的關(guān)系用彈性常數(shù)Sijkl和剛度Cijkl來(lái)表示,它們都是四階張量。電場(chǎng)Ej（一階張量）和電位移Di（也為一階張量）的關(guān)系用介電常數(shù) 表示，它是個(gè)二階張量。所以壓電方程式可以寫為