本发明涉及机械工程技术领域，具体是可控制温度压力的铁电测试夹具及方法。
背景技术：
随着材料科学和物理学的发展，压电陶瓷作为测试工具正被广泛的应用于各行各业；压电陶瓷是能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料；压电陶瓷除具有压电性外，还具有介电性、弹性等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性；除了用于高科技领域，也在日常生活中为人们服务。
在铁电介电测试过程中，材料的铁电介电压电性能会随着材料自身温度和压力的变化而发生变化，压电陶瓷运用比较广泛，考虑到材料的工作环境，需要考虑材料在实际使用过程中的温度压力对性能的影响，在实验过程中需要测试陶瓷材料的压电铁电介电性能随温度压力的变化。
因此，需要保证压电陶瓷在测试过程中的位置相对稳定，便于在压电陶瓷两端加电压，其次，需要实现压电陶瓷所处的温度压力环境的改变，以便测试压电陶瓷在不同条件下的性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供可控制温度压力的铁电测试夹具及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
可控制温度压力的铁电测试夹具，包括夹具部分、温度控制部分，所述夹具部分包括罐体和同心安装在罐体内的两个接入测试回路的电极结构，且两个电极结构之间留有测试位，任一电极结构受力挤压装夹在测试位的产品；所述罐体内的中下部设有可容纳介质的温控空间，所述温度控制部分控制温控空间的介质的温度。
作为本发明进一步的方案：所述罐体包括上盖、相互连接的上罐和下罐，一个电极结构安装在下罐内，另一个电极结构的一端贯穿上罐，另一端通过上盖固定在上罐的顶部。
作为本发明再进一步的方案：所述下罐与其内安装的电极结构之间设有调节件。
作为本发明再进一步的方案：所述调节件上设有若干用于导热或约束电极结构的孔。
作为本发明再进一步的方案：所述罐体的外圆周上设有供测试回路和/或温度控制部分的部件穿过的通孔。
作为本发明再进一步的方案：两个电极结构分别包含有上电极、下电极。
作为本发明再进一步的方案：所述上电极、下电极的中部分别开设有与测试回路连接的连接孔。
作为本发明再进一步的方案：所述电极结构的材料为圆柱状导电材料。
作为本发明再进一步的方案：所述温度控制部分包括依次连接的温度控制器、继电器及加热部件组成的温度控制回路，所述温度控制器还连接有温度采集部件，温度采集部件采集温度数据并传输给温度控制器，温度控制器通过继电器控制加热部件的工作。
作为本发明提供的另一个技术方案：一种可控制温度压力的铁电测试方法，采用如上任一所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，包括以下步骤：将产品放置在测试位；罐体内加入浸没产品的介质；将温度控制部分的温度采集部件和加热部件放置在介质中，并将其接入温度控制回路；加压罐体顶部的电极结构，将两个电极结构接入测试回路中测试。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：保证了压电陶瓷在测试过程中的位置相对稳定，便于在压电陶瓷两端加电压，实现了压电陶瓷所处的温度压力环境的改变，以便测试压电陶瓷在不同条件下的性能。
附图说明
图1为本发明实施例中可控制温度压力的铁电测试夹具的结构示意图。
图2为本发明实施例中帽子的剖面示意图。
图3为本发明实施例中上盖的剖面示意图。
图4为本发明实施例中上罐的剖面示意图。
图5为本发明实施例中上电极的剖面示意图。
图6为本发明实施例中下罐的剖面示意图。
图7为本发明实施例中下电极的剖面示意图。
图8为本发明实施例中下垫片的俯视示意图。
图9为本发明实施例中温度控制部分的工作电路图。
附图中：a、帽子；b、上盖；c、上罐；d、上电极；e、下罐；f、下电极；g、下垫片；h、热电偶；i、温度控制器；j、固态继电器；k、微型加热棒；l、通孔。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参阅图1-7、9，本发明实施例中，可控制温度压力的铁电测试夹具，包括夹具部分、温度控制部分，所述夹具部分包括罐体和同心安装在罐体内的两个接入测试回路的电极结构，且两个电极结构之间留有测试位，任一电极结构受力挤压装夹在测试位的产品；所述罐体内的中下部设有可容纳介质的温控空间，所述温度控制部分控制温控空间的介质的温度。
所述罐体包括上盖b、相互连接的上罐c和下罐e，一个电极结构安装在下罐e内，另一个电极结构的一端贯穿上罐，另一端通过上b盖固定在上罐c的顶部。两个电极结构分别包含有上电极d、下电极f。
测试过程：将产品也就是压电陶瓷放置在上电极d、下电极f之间留有的测试位；罐体内加入浸没产品的介质；将温度控制部分的温度采集部件和加热部件放置在介质中，并将其接入温度控制回路；加压罐体顶部的电极结构，将两个电极结构接入测试回路中测试；通过在上电极d上施加压力，实现压电陶瓷的压力改变，通过温度控制部分控制介质的温度改变，压力改变和温度改变可以分别进行也可以同时进行。这里的介质采用的是硅油。
综上所述，可控制温度压力的铁电测试夹具进行压电陶瓷测试，保证了压电陶瓷在测试过程中的位置相对稳定，便于在压电陶瓷两端加电压，实现了压电陶瓷所处的温度压力环境的改变，以便测试压电陶瓷在不同条件下的性能。
进一步的，在上电极d的顶部安装有帽子a，所述帽子a具有一定的抗压能力，其底部设有沉孔与上电极d配合，沉孔直径为25.5mm-26mm，高度h1为9mm-11mm，为满足抗压要求，帽子a需要具有一定的厚度，其长度l1、l2以及高度h2均为10mm-12mm。
所述上盖b起保护作用，防止导线和上电极d、下电极f裸露在外，其外圆周直径与上罐c的顶部外沿相对应、底部外圆周与上罐c的内表面配合，外圆周直径为65mm-68mm，底部外圆周直径为45mm-47.5mm，上盖b的中心通孔与上电极d配合，直径为12.5mm-13.5mm，高度h3、h4均为4mm-6mm。
所述罐体的外圆周上设有供测试回路和/或温度控制部分的部件穿过的通孔；所述上电极d、下电极f的中部分别开设有与测试回路连接的连接孔。
所述电极结构的材料为圆柱状导电材料，具体是上电极d为圆柱状导电材料，其顶部的外圆周直径、高度h10与帽子的沉孔规格配合，外圆周直径为8.5mm-11.5mm，高度h10为9mm-11mm，上电极d的中部的直径为12mm-15mm，底部的直径为9mm-10mm，中部高度h11为42mm-44mm，底部高度h13为47mm-49mm，连接孔为螺孔m1，用于固定导线，其螺孔m1规格为m2.5，螺孔m1的中心与中部台阶的高度h12为6mm-7mm，上电极d总高度h9为98mm-104mm。下电极f的外径为9.5mm-10mm，下电极f的中部设有与测试回路连接的连接孔，连接孔为螺孔m2，用于固定导线，螺孔m2规格为m2.5，螺孔m2中线与下电极f底部的高度h19为15mm-16mm，与下电极f顶部的高度h20为5mm-6mm。
所述上罐c为一圆筒状，上端与上盖b连接配合，下端与下罐e连接配合，上电极d从中穿过并与侧边的导线连接，其外圆周、内圆周与上盖配合，其外圆周直径为65mm-68mm，内圆周直径为48mm-50mm，侧壁设有的供测试回路和/或温度控制部分的部件穿过的通孔为通孔；用于安装香蕉接头，通孔直径为8.5mm-9mm，底部供上电极d贯穿的孔的直径为10.5mm-11.5mm，上罐c底部的内表面与下罐e配合，内表面直径为57mm-58mm，总高度h5为50mm-55mm，顶部内圆周深度h6为32mm-35mm，供上电极d贯穿的孔的高度h7为8mm-10mm，上罐c底部的内表面深度h8为6-8mm。
所述下罐e为圆筒状，上端与上罐c连接配合，上端的轴肩外圆周直径为56mm-57mm，侧壁设有供温度控制部分的部件穿过的通孔为通孔l，与香蕉接头配合，圆筒直径为65mm-68mm，下罐e具有控温空间，直径为40mm-42mm，通孔l是为了插入温度控制部分的部件，如微型加热棒和热电偶，因此，多个通孔l直径均为8.5mm-9mm，上端的轴肩底部与下罐e底部的高度h14为70mm-72mm，与通孔l的中线的高度h15、高度h17为7mm-8mm，轴肩高度h16为5mm-7mm，控温空间深度h18为54mm-56mm。
需要说明的是，上罐c、下罐e、上电极d、下电极f所采用的材料为聚四氟乙烯和紫铜，一方面，聚四氟乙烯具有出色的绝缘性，不燃性以及耐化学腐蚀性和较长的使用寿命，可以保证测试在10000v高压下不被击穿，而且保障了测试内容不受外部环境的影响，其次，聚四氟乙烯可以在-180℃至 200℃下工作，满足了测试温度要求，并且，上罐c、下罐e采用了14mm的壁厚，可以起到较好的保温效果，同时保证了温控空间高温时外部温度正常，保障测试安全；另一方面，上电极d、下电极f采用的t2紫铜，导电率≥99%，满足测试时的精度要求。
请参阅图8，本发明的另一个实施例中，所述下罐e与其内安装的电极结构之间设有调节件。
所述调节件采用下垫片g，所述下垫片g起固定下电极f、温度控制部分的部分部件的作用，下垫片g上设有若干用于导热或约束电极结构的孔；下垫片g与下罐e配合，其外径为39mm-39.5mm，一部分孔为4个均匀分布的圆，直径为10mm-12mm，另一部分孔与下电极f配合，直径为10.5mm-11.5mm，4个均匀分布的圆的阵列半径l3为12mm-13mm。
请参阅图9，本发明的另一个实施例中，所述温度控制部分包括依次连接的温度控制器i、继电器及加热部件组成的温度控制回路，所述温度控制器i还连接有温度采集部件，温度采集部件采集温度数据并传输给温度控制器，温度控制器i通过继电器控制加热部件的工作。
所述温度采集部件、加热部件分别采用热电偶h、微型加热棒k，继电器为固态继电器j。由热电偶h采集温度，温度控制器i接收热电偶h测试温度并输出电流控制信号通过固态继电器j来控制微型加热棒k工作；
具体控制过程为：温度控制回路通电，微型加热棒k加热介质使之升温，当温度达到主控温度时温度控制器i报警断电，当温度降至回差所要求的温度以下时，供电升温，如此反复，实现介质的温度恒定。
可选的，在对控温空间的介质温度进行控制的过程中，也可同时对压电陶瓷的压力情况进行控制。
请参阅图1、9，本发明的另一个实施例中，一种可控制温度压力的铁电测试方法，采用如上任一所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，包括以下步骤：将产品放置在测试位；罐体内加入浸没产品的介质；将温度控制部分的温度采集部件和加热部件放置在介质中，并将其接入温度控制回路；加压罐体顶部的电极结构，将两个电极结构接入测试回路中测试。
测试过程：将产品也就是压电陶瓷放置在上电极d、下电极f之间留有的测试位；罐体内加入浸没产品的介质；将温度控制部分的温度采集部件和加热部件放置在介质中，并将其接入温度控制回路；加压罐体顶部的电极结构，将两个电极结构接入测试回路中测试；通过在上电极d上施加压力，实现压电陶瓷的压力改变，通过温度控制部分控制介质的温度改变，压力改变和温度改变可以分别进行也可以同时进行。这里的介质采用的是硅油。
本发明的工作原理：可控制温度压力的铁电测试夹具包括夹具部分和温度控制部分，所述夹具部分用于装夹测试的产品，即压电陶瓷；夹具部分包括罐体和同心安装在罐体内的两个接入测试回路的电极结构，且两个电极结构之间留有测试位，任一电极结构受力挤压装夹在测试位的产品；所述罐体内的中下部设有可容纳介质的温控空间，所述温度控制部分控制温控空间的介质的温度；测试时，通过在上部的电极结构上施加压力，实现压电陶瓷的压力改变，通过温度控制部分控制介质的温度改变，压力改变和温度改变可以分别进行也可以同时进行。
需要说明的是，本发明所采用的温度控制器、热电偶均为现有技术的应用，本专业技术人员能够根据相关的描述实现所要达到的功能，或通过相似的技术实现所需完成的技术特性，在这里就不再详细描述。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
1.可控制温度压力的铁电测试夹具，其特征在于，包括夹具部分、温度控制部分，所述夹具部分包括罐体和同心安装在罐体内的两个接入测试回路的电极结构，且两个电极结构之间留有测试位，任一电极结构受力挤压装夹在测试位的产品；所述罐体内的中下部设有可容纳介质的温控空间，所述温度控制部分控制温控空间的介质的温度。
2.根据权利要求1所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，其特征在于，所述罐体包括上盖、相互连接的上罐和下罐，一个电极结构安装在下罐内，另一个电极结构的一端贯穿上罐，另一端通过上盖固定在上罐的顶部。
3.根据权利要求2所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，其特征在于，所述下罐与其内安装的电极结构之间设有调节件。
4.根据权利要求3所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，其特征在于，所述调节件上设有若干用于导热或约束电极结构的孔。
5.根据权利要求1所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，其特征在于，所述罐体的外圆周上设有供测试回路和/或温度控制部分的部件穿过的通孔。
6.根据权利要求1所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，其特征在于，两个电极结构分别包含有上电极、下电极。
7.根据权利要求6所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，其特征在于，所述上电极、下电极的中部分别开设有与测试回路连接的连接孔。
8.根据权利要求1所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，其特征在于，所述电极结构的材料为圆柱状导电材料。
9.根据权利要求1所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，其特征在于，所述温度控制部分包括依次连接的温度控制器、继电器及加热部件组成的温度控制回路，所述温度控制器还连接有温度采集部件，温度采集部件采集温度数据并传输给温度控制器，温度控制器通过继电器控制加热部件的工作。
10.一种可控制温度压力的铁电测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的可控制温度压力的铁电测试夹具，包括以下步骤：将产品放置在测试位；罐体内加入浸没产品的介质；将温度控制部分的温度采集部件和加热部件放置在介质中，并将其接入温度控制回路；加压罐体顶部的电极结构，将两个电极结构接入测试回路中测试。
技术总结