压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法-征求

国家质量技术监督局 发 布 ICS 31-030 L 90 中中 华华 人人 民民 共共 和和 国国 国国 家家 标标 准准 GB/T6427-XXXX 代替 GB/T6427-1999 压电陶瓷振子频率温度压电陶瓷振子频率温度 稳定性的测试方法稳定性的测试方法 Test s forfrequency temperature stability of piezoelectric ceramic vibrator 20 xx-XX-XX 发布 20 xx-XX-XX 实施 GB/T6427-XXXX I 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分标准化文件的结构和起草规则的规定 起草。 本文件代替GB/T 6427-1999 压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法 ， 与GB/T 6427-1999相比， 除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下 a 删除了“传输电路法”（见1999版第4章） ； b 修改了对测温程序的规定（见6.1.1.3） 。 本文件从实施之日起，代替 GB/T 6427-1999 中的相关内容。 本文件由全国海洋船标准化技术委员会 TC12 提岀并归口。 本文件起草单位中国电子技术标准化研究院、海鹰企业集团有限责任公司、中电科 26 所。 本文件主要起草人 GB/T2414-XXXX 1 压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法 1 范围 本文件規定了压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法。 本文件适用于测试圆片径向伸缩振动模式.长条横向长度伸缩振动模式的压电陶瓷振子的串联谐振 频率和并联谐振频率（以下简称频率）的温度稳定性。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本旨准中引用而构成本文件的条文。本文件出版时，所示版本均为 有效.。所有标准都会被修订，使用本文件的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 2414.11998 压电陶瓷材料性能试验方法圆片径向伸缩振动模式 GB/T 2414.21998 压电陶瓷材料性能试验方法长条横向长度伸缩振动模式 GB/T 3389.11996 铁电压电陶瓷词汇 3 定义和符号 本文件中采用的定义和符号按 GB/T 3389.1 的规定。 4 测试原理 4.1 温度稳定性是指压电陶瓷的性能随温度而变化的特性。 频率温度稳定性即为频率随温度变化的特性， 一般可用频率温度系数或最大相对频率漂移这两种方法来描述。 在某一温度下， 温度变化 1℃时.频率数值变化与该温度下此频率的数值之比.称为频率温度系数𝑇𝑓, 可用公式（1）表示 𝑇𝑓 1 𝑓 ∂𝑓 ∂𝜃（1） 式中Tf频率温度系数， （C）-1； f某温度下的频率,Hz； ∂𝑓 ∂𝜃频率随温度的变化率，Hz/C。 压电陶瓷振子的频率随温度的变化是非线性的.其温度系数是温度的函数。 另外,通常还用最大相对频率漂移表征压电陶瓷振的频率温度稳定性.可用公式（2）和（3）表示 （δ𝑓）P |𝑓𝜃𝑃𝑚−𝑓25℃| 𝑓25℃ （2） （ 𝑓） |𝑓𝜃 𝑚−𝑓25℃| 𝑓25℃ （3） 式中（ 𝑓）𝑃正温最大相对频率漂移,; GB/T2414-XXXX 2 （ 𝑓） 负温最大相对频率漂移,； 𝑓𝜃𝑃𝑚在正温范围内（如 25℃〜85℃）频率偏离常温 25℃时频率的最大的值，Hz； 𝑓𝜃 𝑚在负温范围内（如一 65℃〜25℃）频率偏离常温 25 ℃时频率的最大值，Hz； 𝑓25℃常温 25℃时的频率值,Hz。 4.2 本文件采用传输网络测量试样的最大传输频率𝑓𝑛𝑇， 最小传输頻率𝑓𝑜𝑇.采用阻抗分析仪测量试样的最 大导纳频率𝑓𝑛,最小导纳频率𝑓𝑜.或谐振频率𝑓𝑠，反谐振频率𝑓𝑎（在一级近似下𝑓𝑛𝑇 𝑓𝑛 𝑓𝑠 𝑓𝑡， 𝑓𝑜𝑇 𝑓𝑜 𝑓𝑎 𝑓𝑝） 。 将试样置于正负温环境试验设备内，在规定的温度范围内测量不同温度点的相应频率，就能得到频 率随温度变化的关系曲线，从而求得频率温度系数或最大相对频率漂移。 5 测试条件 5.1 试样尺寸及要求 圆片试样按 GB/T 2414.1 的规定，长条试样按 GB/T 2414.2 的规定。 试样应保持清洁干燥。在每个温度点测试前保温时间一般为 1h.根据试样盒导热性能以及材料和试 样尺寸的不同.保温时间可适当増减。 5.2 测试信号要求 测频率时电场强度 E≤30 mV/mm。 6 测试方法 6.1 串联谐振率𝑓𝑠并联谐振频率𝑓𝑝的测试 6.1.1 电桥法 6.1.1.1 测试电路 如图 1 所示。 图 1 电桥法试验电路 6.1.1.2 测试设备及要求 a） 电桥频率精度优于 10-5。阻抗分辨率优于 0.05Ω； b） 正负温环境试验设备能在要求的温度范围内（如一 65℃〜85℃）提供温度均匀.连续可调的 正负温度环境.控温偏差不大于土 2℃； GB/T2414-XXXX 3 c） 试样盒及引线试样盒应采用良导热材料制成。盒内支架夹 R 的夹持力要小.以能夹住试样为 准.并保证夹具与试样电极接触良好，夹具与试样接触面的直径一般为 0.3mm〜l.0mm.并夹在试样节点 处。试样盒应加盖.并尽量做到密封和干燥,盒内相对湿度小于 75，试样盒与屏蔽盒之间的引线要尽可 能短。 6.1.1.3 测试程序 a） 室温频率的测试 将试样装入试样盒内，加盖密封后置于正负温环境试验箱内，测温点应靠近试样盒.以能真实反映 盒内试样处的温度 。 按图1测试电路.调节电桥的频率 ， 使试样的阻抗最小.此时频率为最大导纳频率𝑓𝑛或 使试样相位为零， 此时频率为谐振频率𝑓𝑠。増高电桥频率.使试样阻抗最大，此时频率为最小导纳频𝑓𝑜率 或使试样相位为零，此时频率为反谐振频率𝑓𝑎。 b） 正负温频率的测试 除按 6. 1. 1. 3a）规定的方法测出各温度点的频率外，其余测试程序按下列规定进行。室温频率测 试后.按所需的测试温度.改变正负温度环境试验箱的温度，其升降温速率不大于 3℃/min.在选定的温度 点保持一定时间（一般为 1 h〉 。然后重复 6.1.1.3a）的方法测出该温度点的串联谐振频率𝑓𝑡，并联谐振 频率𝑓𝑝。在整个温度范围内逐点进行测试（再该温度下每隔 10s 取的两次读数表明频率变化小于 1时 进行记录，且所取温度点不小于 10 个）.从而得到频率温度特性曲线。 变温方式推荐如下