附件C：譯文



虛擬儀器用于壓電裝置的測量、數(shù)據(jù)處理和振動方式可視化

摘要：本文介紹了一種能自動獲取壓電裝置真實振動方式的虛擬儀器，它是通過
測量表面一系列點之間的位移來獲取的。當壓電裝置中出現(xiàn)非線性效應時，真實
的振動方式是不容易模擬的。基于Labview語言的程序已經(jīng)被開發(fā)出應用于系統(tǒng)
控制和樣本的數(shù)據(jù)采集，另外一個基于Labview語言的程序也已被開發(fā)應用于對
采集到數(shù)據(jù)的分析和處理，其最終目標是獲得壓電裝置真實振動方式的三維形象
代表物。本文還介紹了一種集控制、測量和數(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 壓電陶瓷的實驗結(jié)果將
顯示出來。
關(guān)鍵詞：虛擬儀器；自動化；Labview；測量；儀器

1. 引言
壓電現(xiàn)象是一種與固體的細微結(jié)構(gòu)相關(guān)的線性效應。一些陶器材料在受到擠壓時會產(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。直接壓電效應總是伴隨著逆壓電效應而發(fā)生，當一個固體實物放在電場發(fā)生變形時即產(chǎn)生逆壓電效應。壓電效應產(chǎn)生的微觀原因是晶體結(jié)構(gòu)中離子電荷的替換，當沒有外部擠壓力作用的時候，晶體內(nèi)部的電荷分布是均衡的且凈電量為零。然而，當有外部擠壓力作用的時候，有些電荷會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。只有當材料的單元細胞中沒有對稱中心時才能產(chǎn)生壓電效應。
當寫壓電材料的結(jié)構(gòu)方程時，需要考慮由于交叉耦合效應導致的三個直角方向
上外力和電場的變化，該效應主要是外電路和機械壓力造成的。首先采用的是張量表示法，基準軸如圖1所示。
應變的狀態(tài)用二階張量Sij表示，應力的狀態(tài)也用一個二階張量Tkl表示。應力
張量和應變張量的關(guān)系用彈性常數(shù)Sijkl和剛度Cijkl來表示,它們都是四階張量。電場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，它是個二階張量。所以壓電方程式可以寫為