铁电材料电滞回线的测量

  测量铁电材料电滞回线的方法通常有两种：冲击检流计描点法和 Sawyer-Tower电路法。第二种方法可用超低频示波器进行观察以及用xy函数记录仪进行记录，简便迅速，故人们常常采用。

  采用Sawyer-Tower电路准静态测试铁电陶瓷材料电滞回线的测量原理图（GB/T6426-1999）如图4.5-30所示，系统绝缘电阻不小于10⁸Ω，超低频高压源输出电压峰值为0~5KV、频率为0.1Hz的正弦波。运算放大器输入阻抗不小于10⁹Ω。标准电容器C_o的直流电阻不小于10⁹Ω，一般容量为10~30μF。分压电阻R₁和R₂总阻值不小于5MΩ，补偿电阻R_s根据不同材料选择不同的电阻值。为了避免空气电击穿，将试样要浸没在硅油中，根据不同材料和要求可在不同温度下测量，测量时要求试样温度均匀，控温误差不大于2℃，试样采用全电极、半极化试样，推荐试样尺寸为直径d不大于20mm，厚度t不大于1mm，试样应保持清洁、干燥。

         图4.5-30准静态电滞回线测量线路原理图

  HV一超低频高压源；F一函数记录仪；A一运算放大器；K₁一高压开关；K₂一普通低压开关；C_x一试样；C_o一标准电容器；R1、R2一分压电阻；R_s一可调补偿电阻

  因为标准电容器的容量C_o远大于试样的电容量C_x，所以高压源输出电压几乎全部加在样品上，因此，X轴上的电压正比于试样两端的电压，而C_o上的电压（即Y轴电压）正比于C_x的电荷Q，记录仪上测得的曲线就是试样的极化强度P和电场强度E的关系曲线，即电滞回线，如图4.5-10所示。

  测出样品的电滥回线之后，即可计算该材料的剩余极化强度P_x和矫频场强应E_c，计算公式如下

  式中，Q为电压为零时之总电荷，C；C。为标准电容器的电容量，F；V_y为从原点至E=0处之y轴电压，V；S_y为函数记录仪的y轴灵敏度，V/m；r_y为从原点到E=0处之y轴读数，m；A为试样面积，m²；V_x为样品两端电压，V；S_x为函数记录仪的X轴灵敏度，V/m；r_x为从原点到P=0处的X轴读数，m；d为高压源的输出分压比；t为试样厚度，m。

  若要测量某铁电材料的自发极化强度P_s，可将测得的电滞回线的线性部分外推（或做切线）与y轴（极化强度P轴）交于P_s点，此点的读数便是自发极化强度。