中国科学院声学研究所 天津英耐视科技
PIEZOELECTRIC TESTER · PRODUCT BRIEFING

压电测试仪
产品宣讲

准静态 d33 / d31 / d15 / g 压电常数测量仪 · 工作原理 · 产品性能 · 适用场景
中国科学院声学研究所北京市海淀区北四环西路 21 号
天津英耐视科技有限公司天津市红桥区湘潭中路智聪库科技园
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AGENDA
本次宣讲内容
从压电物理原理出发,逐层拆解仪器如何测得压电常数,再系统呈现产品系列、性能对比与典型应用。
01 工作原理

压电效应与 d33 定义、准静态测量法、系统信号链与标准测量流程、核心技术优势。

02 产品性能

ZJ-3A+ / 3AF / 4AN升级版 / 6BN / 6WN 五大在产型号,参数对比与重点解读。

03 适用场景

科研质检、柔性材料、批量筛选、叠堆陶瓷等典型场景,附选型指南与联系方式。

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工作原理

WORKING PRINCIPLE
压电材料在受力时会产生电荷——仪器正是利用这一物理效应,以已知的交变力激励样品,测量其响应电荷,从而反推出压电常数。
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CONCEPT
什么是 压电常数 d33
压电效应分正、逆两种:正效应是「受力生电」,逆效应是「通电变形」。本系列产品测的是正效应下的压电电荷常数。
正压电效应(被测对象)

对压电晶体施加机械应力,其内部产生与应力成正比的束缚电荷——这就是电荷 Q 的来源。仪器施加已知力 F,测出电荷 Q,即得其比例系数。

d33 的物理意义

d₃₃ 表示沿极化轴方向(3 轴)施加应力、并在同方向取电荷时的压电电荷常数,单位为 pC/N(皮库仑 / 牛顿)。它是衡量压电材料性能最核心的指标。

同族常数 d31 / d15

d₃₁:沿垂直极化方向(1 轴)取电荷;d₁₅:切向(剪切)激励。高端型号可一并测得,并由此计算电压常数 g₃₃/g₃₁/g₁₅。

为什么用「准静态」

纯静态力下电荷会经泄漏迅速衰减。仪器改用 110 Hz 的低频交变力,使电荷持续可测,兼顾了静态法的简便与动态法的稳定。

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PRINCIPLE · ANIMATED
准静态测量原理 实时示意
施力压头 F = 0.2~0.3 N 110 Hz 压电样品 静压力夹持 0~10 N 电荷测量 Q → d₃₃ d₃₃ = Q / F
① 施加交变力

压头以 110 Hz、0.2~0.3 N 的微小交变力周期性激励样品,产生可控的应力变化。

② 正效应生电

样品受正压电效应作用,在电极上感应出与力同频的交变电荷 Q。

③ 测电荷、算常数

电荷经测量电路采集,由 d₃₃ = Q / F 实时解算并送显示。

④ 静压力夹持

0~10 N 静压力装置确保样品与电极良好接触,保证重复性。

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SIGNAL CHAIN
测量系统 信号链
从机械激励到数字显示,整条链路高度集成,关键模块协同保证测量精度与操作安全。
F
交变力激励
110Hz / 0.2~0.3N
P
静压力夹持
0~10N 传感器
Q
电荷采集
高分辨测量
Σ
信号处理
d33 = Q/F 解算
显示 / 输出
LED / 彩屏 / 示波器
三重放电保护

「放电提示 + 放电工具 + 自动放电」三重保护,测量前后安全释放样品残余电荷,避免电击与器件损伤。

多参数同步显示

交变力、静压力、d33 结果同屏呈现;高端型号扩展 d33 下限、K 系数、声控状态,测试条件一目了然。

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WORKFLOW
标准 测量流程
STEP 01
样品制备
清洁电极面,按尺寸选择夹具,软性/薄膜样品注意平整放置。
STEP 02
装夹与预压
放入测量头,施加 0~10N 静压力,平衡环辅助大样品水平受力。
STEP 03
交变力激励
110Hz 交变力作用于样品,激发同频压电电荷响应。
STEP 04
自动测量
电荷采集与 d33 解算同步完成,自动放电保护全程护航。
STEP 05
读数 / 存储
结果同屏显示,可经 U 盘 / 计算机以 EXCEL 格式导出存档。
整个过程数秒完成;带下限设定与声光提示的型号可在批量测量中自动标记不合格样品。
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ADVANTAGES
核心 技术优势
静压力精准控制

测量头内置高精度静压力传感器,分辨率 0.01N,软性/柔性样品测量更稳更准。

三重放电保护

放电提示 + 放电工具 + 自动放电,操作安全、保护器件与人员。

大电容修正

引入 K 系数,对高电容样品进行 d33 修正,结果更接近真实值。

多参数显示

从 LED 数码管到 4.3″ 彩色液晶,支持中英文双语、多参数同屏。

数据可溯源

测量结果直传计算机 / U 盘,EXCEL 格式保存,便于质控与归档。

304 不锈钢机身

施力装置升级优质 304 不锈钢,耐腐蚀、适应各地多种环境。

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产品性能

PRODUCT LINE & PERFORMANCE
历经二十余年迭代,从 2003 年首代 ZJ-3AN 到 2025 年 ZJ-4AN 升级版,形成覆盖常规、柔性、大量程与全常数测量的完整产品矩阵。
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LINEUP
五大 在产型号 总览
ZJ-3A+(带示波器)
柔性/薄膜材料 · 波形监测
2022 在产
d33 量程6000 pC/N
分辨率0.1 / 1 pC/N
特色平板示波器
内置静压力传感器,可直观测夹持压力对波形的影响,特别适合压电薄片、薄膜、凝胶、复合材料。
ZJ-3AF
批量筛选 · 快速质检
2023 在产
d33 量程5000 pC/N
分辨率0.1 / 1 pC/N
特色下限声光报警
d33 下限设定 + 声光提示,测量速度提升数倍;K 系数输入可扩算 g 常数与 d31/d15。
ZJ-4AN 升级版
通用升级 · 多参数
2025 在产
d33 量程5000 pC/N
分辨率0.1 / 1 pC/N
特色声控状态显示
扩展量程与放电保护,交变力、d33、下限、声控四参数同显,配平衡环提升大样品精度。
ZJ-6BN / ZJ-6WN
d/g 全常数 · 大量程
2020/2023 在产
d33 量程10000~120000
常数d31/d15/g
特色4.3″彩屏
ZJ-6BN 覆盖 d/g 全常数;ZJ-6WN 大量程达 120000 pC/N,适配叠堆型陶瓷与大电容修正。
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COMPARISON
关键 性能对比
型号主要用途d33 量程分辨率扩展常数放电保护显示输出上市
ZJ-3A+(示波器)柔性/薄膜材料6000 pC/N0.1/1 pC/N三重三参数+示波器2022
ZJ-3AF批量筛选5000 pC/N0.1/1 pC/Ng/d31/d15*三重四参数 LED2023
ZJ-4AN 升级版通用升级5000 pC/N0.1/1 pC/N三重多参数 LED2025
ZJ-6BNd/g 全常数10000 pC/N0.1/1 pC/Nd31/d15/g三重4.3″彩屏2020
ZJ-6WN叠堆陶瓷大量程120000 pC/N1/10 pC/Nd31/d15/g三重4.3″彩屏2023
* 标注「*」的 d31/d15 夹具需另配;全部型号测量不确定度 ±2%~±3%(依量程与样品形状),d31 约 ±5%。静压力控制 0~10N / 0.01N,交变力 110Hz / 0.2~0.3N。
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SPOTLIGHT · ZJ-3A+
重点产品:ZJ-3A+(带示波器)
平板示波器 · 实时波形监测
━ 交变力波形 ━ 压电电压波形
波形可观测

配置平板示波器,直接监测夹持静压力变化对压电信号波形的影响,充分保障 d33 测量准确性。

柔性材料专家

测量头内置高精度静压力传感器,尤其适用于压电薄片、薄膜、凝胶、复合材料等软性样品。

三参数同显

d33 压电常数、交变力、静压力值三参数同时显示,双通道示波器输出力与电压波形。

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SPOTLIGHT · 批量筛选型
重点产品:ZJ-3AF / ZJ-4AN 升级版
ZJ-3AF
批量筛选 · 快速质检
2023
• d33 下限设定,低于阈值自动声光提示,快速筛除不合格品
• 新加力方式,测量速度提升数倍
• K 系数输入:大电容样品 d33 修正,直接计算 g 常数与 d31/d15
• 交变力、d33、下限、K 四参数同显
• 增加平衡环,解决大尺寸样品水平放置与垂直受力
ZJ-4AN 升级版
通用升级 · 多参数
2025
• 扩展 d33 测量范围,增强放电保护
• d33 下限设定 + 声控提示,批量快筛
• 新加力方式保证静压力一致,提速明显
• 交变力、d33、下限、声控状态多参数同显
• 全波形输出(驱动/比较/被测),平衡环提升精度
共性优势

两者均源自 ZJ-3AN/4AN 经典平台,延续三重放电保护、304 不锈钢施力装置与 ±2%~±3% 测量不确定度,是产线批量质检与常规陶瓷测量的主力型号。

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SPOTLIGHT · 全常数 / 大量程
重点产品:ZJ-6BN / ZJ-6WN
ZJ-6BN
d/g 压电常数测量仪
2020 在产
• d31 由尺寸因数自动计算,d15 免修正直读
• g33/g31/g15 电压常数可计算输出
• 4.3″ 彩色液晶,中英文双语多参数
• 数据直传计算机 / U 盘,EXCEL 输出
• d33/d15 量程 10000 pC/N
ZJ-6WN
大量程准静态测量仪
2023 在产
• d33 最大量程达 120000 pC/N,覆盖叠堆陶瓷
• 大电容样品电容修正,结果更准确
• 增配 d31/d15 测量与 g 常数计算
• 4.3″ 彩屏双语,数据计算机 / U 盘存档
• 内置静压力传感器,柔性样品更稳
定位差异

ZJ-6BN 面向「全常数 + 数据化管理」的科研与高端质检场景;ZJ-6WN 面向「高 d33 叠堆陶瓷 + 大电容」的极端量程需求,两者共同补全了产品矩阵的上下边界。

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KEY SPECS
关键 性能参数
0
pC/N
ZJ-6WN 最大 d33 量程
0
Hz
交变力激励频率
0
N
静压力控制上限(0.01N)
±
0
测量不确定度上限
分辨率最高达 0.1 pC/N · 全系三重放电保护 · 304 不锈钢机身 · 中英文双语界面
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适用场景

APPLICATION SCENARIOS
从科研院所的材料表征,到生产企业的来料与出厂质检,再到柔性电子、超声换能器等新兴领域,压电测试仪贯穿压电材料全生命周期。
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SCENARIOS & SELECTION
典型 应用场景 与选型
🔬
科研表征

高校、研究所压电材料基础研究与常数标定。

🏭
产线质检

陶瓷元件来料、出厂批量 d33 检测与筛选。

🩹
柔性电子

压电薄膜、凝胶、复合材料等软性样品测量。

📡
叠堆器件

叠堆型压电陶瓷、高 d33 大量程元件测试。

常规陶瓷 · 单点测量
ZJ-4AN 升级版(通用、多参数、性价比高)
批量筛选 · 快速质检
ZJ-3AF(下限声光报警,提速数倍)
柔性/薄膜 · 需看波形
ZJ-3A+(带示波器)(静压力精密、波形监测)
全常数 / 大量程 / 归档
ZJ-6BN / ZJ-6WN(d/g 全常数、彩屏、EXCEL 导出)
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中国科学院声学研究所 × 天津英耐视科技 · 二十年压电测量技术沉淀
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