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常見的阻抗器件多為非線性,，如金屬氧化物和金屬鉑等電阻器件的阻抗--溫度曲線便是典型的非線性曲線。超聲波電機(jī)的壓電陶瓷定子的阻抗特性,，其工作電壓一般在100V峰峰值以上,，且阻抗模值存在諧振點(diǎn)和反諧振點(diǎn)，諧振點(diǎn)處阻抗最小,，反諧振點(diǎn)處阻抗最大,，本文利用基本的大電阻并聯(lián)及小電阻串聯(lián)式電壓電流表原理，基于LabVIEW程序和配套的NIPXI模塊化儀器設(shè)計(jì)測試系統(tǒng),，對壓電陶瓷定子進(jìn)行了不同激勵(lì)電壓幅值下的掃頻阻抗測定,，分析了其諧振點(diǎn)和反諧振點(diǎn)頻率，以及不同激勵(lì)電壓幅值下的圖像偏移,。

基于LabVIEW的工作電壓下壓電陶瓷阻抗測試,，測試系統(tǒng)如下：

實(shí)驗(yàn)過程：

測試系統(tǒng)主要由LabVIEW程序，模塊化儀器信號發(fā)生器,、功率放大器,，調(diào)理分壓電路和模塊化儀器數(shù)據(jù)采集卡組成。首先計(jì)算機(jī)程序控制信號發(fā)生器掃頻的起止頻率,、電壓幅值等,，再由功率放大器將電壓按照的比例放大至所需的電壓幅值，加到待測阻抗上,，再由調(diào)理分壓電路將電壓和電流線性放大或縮小至采集卡的量程以內(nèi),，由數(shù)據(jù)采集卡采集電壓電流等數(shù)據(jù)，并再LabVIEW內(nèi)部處理數(shù)據(jù),。

測試結(jié)果：

(1)功率放大器對壓電陶瓷定子進(jìn)行不同電壓幅值的單相激勵(lì)源測試,，在20V下測定得到的阻抗模值和阻抗角隨頻率變化的圖像：

(2)利用本系統(tǒng)對較高工作電壓120V峰峰值下的壓電陶瓷進(jìn)行阻抗測定：

從測定圖像可看出，在20V和120V工作電壓下,，阻抗模值圖像均反映出諧振點(diǎn)和反諧振點(diǎn),，諧振點(diǎn)處阻抗模值最小，反諧振點(diǎn)處最大,。阻抗角在諧振頻率和反諧振頻率之間產(chǎn)生了跳變,，其余頻段始終處于-90°左右,。

比較不同電壓的測定圖像可以發(fā)現(xiàn)，高電壓下阻抗特性曲線略微有所偏移,，諧振點(diǎn)的頻率略微有所左移,，從20V時(shí)的77.7KHz，偏移到了120V時(shí)的77.2KHz左右,，這說明,，壓電陶瓷在不同電壓激勵(lì)情況下，諧振點(diǎn)的頻率會(huì)發(fā)生偏移,，隨著電壓逐漸升高諧振頻率點(diǎn)回逐漸下降,，意味著正常工作電壓阻抗特性測試的結(jié)果會(huì)更加準(zhǔn)確；無論電壓幅值如何,，阻抗角峰值均在50°~60°左右,。根據(jù)電路基本定理可知，在諧振頻率和反諧振頻率之間,，壓電陶瓷為阻容或阻感特性,，對外界做機(jī)械有功，其他頻率段始終為-90°的純?nèi)菪蕴匦?，不對外做功?/span>

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