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北京华测试验仪器有限公司 国家高新技术企业 主营产品:电压击穿试验仪,表面体积电阻率测试仪,耐电弧试验仪

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技术文章

FDS-2000 强场介电性能分析仪在大功率 PZT 压电陶瓷高压介电表征中的应用

点击次数:584 发布时间:2026/6/25 10:45:23

FDS-2000 强场介电性能分析仪在大功率 PZT 压电陶瓷高压介电表征中的应用

大功率PZT 压电陶瓷用于超声清洗、工业振动激励器件,器件长期在千伏级交变强场下工作,介电常数、介电损耗会随电压、频率发生明显漂移,过高损耗会造成发热严重、效率衰减、使用寿命缩短。常规低压 LCR 电桥仅能完成微弱信号测试,无法模拟器件实际高压强场工况,数据无法真实反映陶瓷服役状态。FDS-2000 压电陶瓷强场介电性能分析仪遵循 GB/T 3389-2008 标准,搭载高压功率放大与锁相放大技术,可在 2kV 强场、宽频范围内准确采集陶瓷介电参数,是大功率压电陶瓷配方研发、极化工艺验证、出厂可靠性检测的专用设备。

一、大功率压电陶瓷强场测试现存行业痛点

1.低压测试与实际工况脱节普通LCR仅提供毫伏级测试信号,压电陶瓷在低压与千伏强场下畴翻转行为差异巨大,低压测得的介损、电容参数无法预判器件高压发热、性能劣化问题。

2.微弱损耗检测准度不足 大功率压电陶瓷介质损耗低,常规设备分辨率不足,无法捕捉强场下微小损耗变化,难以区分不同掺杂、烧结工艺带来的性能差异。

3.自动化测试能力薄弱多电压、多频率梯度对比试验需要人工逐点设置,无法自动生成完整电压-介损、频率-介电常数曲线,批量试样对比试验效率低下。

4.信号抗干扰差,缺少集成图谱分析高压交变测试易产生电磁噪声,多数设备无内置信号分析模块,只能导出原始数值,无法直观开展趋势对比、样品对标分析。

二、2kV 高压输出 + 锁相放大,真实复现压电陶瓷强场服役环境

系统集成高压功率放大器与锁相放大检测架构,测试电压可达2000V,测试频率覆盖 1mHz~10kHz,完全匹配大功率超声压电元件实际交变电场工况。依托锁相放大器分离信号与噪声,电容测量准度达0.02%,介损分辨率高达 1×10⁻⁶,即便低损耗 PZT 陶瓷,也能准确识别强场下微小损耗增量,定量评估陶瓷发热风险。设备兼容容性、感性负载,可直接测试压电陶瓷片、压电堆叠、复合压电元件等各类试样。

三、超宽量程电学检测,适配全品类压电陶瓷试样

设备电学检测量程覆盖完整:电容可达1μF、电感 1kH,电流区间 1pA~100mA,绝缘电阻上限 100TΩ,既能测试薄型小容量压电薄片,也可测量大功率厚壁压电块体。低至 1pA 的微弱电流采集能力,可同步监测高压下陶瓷漏电流,同步评价介电性能与绝缘稳定性,一次试验同时获取电容、介损、功率因数、泄漏电流多方面指标。整机采用EMC 固化抗干扰设计,高压交变测试过程信号稳定,数据重复性良好。

四、全自动序列测试模式,大幅提升研发试验效率

配备12 寸电容触摸屏,支持手动快速单点测量与全自动序列测试两种模式。用户可自定义完整自动化测试流程:批量设置多档测试电压、阶梯频率、温度修正参数、样品编号,设备自动完成全梯度扫描、数据连续记录,无需人工反复调节仪器。内置工业计算机搭配 USB 数据接口,测试全程可视化,自带数字示波器、数据记录与图谱分析工具,实时绘制介损 - 电压、电容 - 频率特征曲线。

五、内置多方面数据分析,简化材料性能对标

软件集成标准化分析功能,适配压电陶瓷研发全流程数据处理:

1.限值判定:自动对比国标/企业内控阈值,输出合格/不合格判定;

2.趋势分析:长时间连续监测介电参数变化,评估陶瓷强场老化趋势;

3.多样品对标:同步载入多组试样曲线,直观对比不同配方、烧结工艺的介电性能差异;

4.自定义坐标轴,生成各类特征图谱。测试数据可导出XML、CSV格式,一键生成标准化检测报告,方便科研文章、产品型式检测归档。仪器配套标准电容、标准损耗器与专用测试电极,整套测量系统溯源性完善,满足实验室计量、第三方检测要求。

六、赋能大功率压电陶瓷配方与量产工艺优化

研发阶段,技术人员通过强场介电扫描对比不同掺杂比例、烧结温度、极化电压下PZT 陶瓷的高压介损变化,筛选低发热、高稳定性大功率压电配方;生产质检环节,作为出厂必检设备,批量筛查高压损耗超标品,从源头规避超声设备工作过热、功率衰减故障;同时可用于陶瓷老化机理研究,通过长时间强场连续测试,预判器件长期服役性能衰减规律,优化产品设计与使用工况。


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