(57)【要約】【課題】簡単な構成で、しかも、圧電材料に与えるストレスを小さくして圧電定数ｄｈを測定できる圧電定数測定装置を提供する。【解決手段】この圧電定数測定装置１は、圧電材料ＰＩを容器２０の内部空間Ａに保持し、内部空間Ａの気体の圧力を増加させることにより等方的に圧電材料ＰＩに静圧力を印加し、かつ、静圧力が印加されている間に複数個のパルス圧力を印加する圧力印加手段２と、圧電材料ＰＩに印加される静圧力及び複数個のパルス圧力を計測する圧力計測手段３と、静圧力及び複数個のパルス圧力が印加されることによって圧電材料ＰＩに発生する電荷の量を計測する電荷量計測手段４と、計測された電荷の量により、複数個のパルス圧力により発生した複数個のパルス状の電荷の量の変化量を計測し、その変化量と計測されたパルス圧力から圧電定数ｄｈを算出する圧電定数測定制御手段５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料を容器の内部空間に保持し、該内部空間の気体の圧力を増加させることにより等方的に前記圧電材料に静圧力を印加し、かつ、該静圧力が印加されている間に複数個のパルス圧力を印加する圧力印加手段と、
前記圧電材料に印加される前記静圧力及び前記複数個のパルス圧力を計測する圧力計測手段と、
前記静圧力及び前記複数個のパルス圧力が印加されることによって前記圧電材料に発生する電荷の量を計測する電荷量計測手段と、
前記計測された電荷の量により、前記複数個のパルス圧力により発生した複数個のパルス状の電荷の量の変化量を計測し、その変化量と前記計測されたパルス圧力から圧電定数ｄｈを算出する圧電定数測定制御手段と、を備えることを特徴とする圧電定数測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電定数測定装置において、
前記圧力印加手段は、第１電極を有し該第１電極を前記圧電材料の第１の面に接させ、第２電極を有し該第２電極を前記圧電材料の第２の面に接させており、前記電荷量計測手段は、前記第１電極又は／及び前記第２電極を通して前記圧電材料に発生する電荷を入力することを特徴とする圧電定数測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧電定数測定装置において、
前記圧力印加手段は、前記静圧力を印加するときに加圧された気体を前記内部空間に供給し該静圧力を制御し得る気体供給部と、前記複数個のパルス圧力を印加するときに前記内部空間の体積を周期的に縮め該複数個のパルス圧力を制御し得る体積変動駆動部と、を有することを特徴とする圧電定数測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電定数測定装置において、
前記複数個のパルス圧力は、３個以上のパルス圧力であることを特徴とする圧電定数測定装置。
【請求項５】
圧電材料を容器の内部空間に保持し、該内部空間の気体の圧力を増加させることにより等方的に前記圧電材料に静圧力を印加し、かつ、該静圧力が印加されている間に複数個のパルス圧力を印加し、
前記圧電材料に印加される前記静圧力及び前記複数個のパルス圧力を計測し、
前記静圧力及び前記複数個のパルス圧力が印加されることによって前記圧電材料に発生する電荷の量を計測し、
前記計測された電荷の量により、前記複数個のパルス圧力により発生した複数個のパルス状の電荷の量の変化量を計測し、その変化量と前記計測されたパルス圧力から圧電定数ｄｈを算出することを特徴とする圧電定数測定方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電定数測定方法において、
前記複数個のパルス圧力は、３個以上のパルス圧力であることを特徴とする圧電定数測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電材料の圧電定数を測定する圧電定数測定装置及び圧電定数測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電材料の圧電定数を測定する圧電定数測定は、共振・反共振法など様々な方法が可能である。それらの中で、簡単な構成の装置で測定できる方法として、圧電材料に荷重を印加し、それにより発生する電荷の量を計測するものがある。圧電定数には、荷重の方向と発生する電荷の方向に応じたｄ３３、ｄ３１、ｄ１４など各種が有り、圧電定数は、荷重と計測した電荷の量などを用いて所定の式を用いて求めることができる。
【０００３】
例えば、特許文献１の図１１には、架台（試料台）の上に順に、下部電極、圧電材料、上部電極を載せ、印加荷重制御手段の下端に設けられた上部接触電極を下降させて上部電極に接触させることで圧電材料に荷重の印加を行い、上部接触電極と下部電極との間に発生する電荷の量を計測して圧電定数ｄ３３を求める圧電定数測定装置が開示されている。印加荷重制御手段には、接触荷重検出ユニット（ロードセル）が設けられており、圧電材料に印加された荷重を検出することができる。電荷の量は、圧電材料に印加される荷重を最小印加荷重から連続的又は段階的に増すことで圧電材料に生じる電流を積分して電圧に変換することで計測している。
【０００４】
また、特許文献２には、圧電定数ｄ３３を測定する圧電定数測定装置の基本構成に、圧電定数ｄ３１用の治具を取り付けることで、圧電定数ｄ３１を測定することができる圧電定数測定装置が開示されている。なお、ここでは、圧電定数ｄ１４を圧電定数ｄ３１から所定の式を用いて算出することもしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２４２３６０号公報
【特許文献２】特開２０１４−０８１３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、圧電材料はセラミックスやフィルムなど多種にわたっている。それらの圧電定数を各種求めるとき、特許文献１や特許文献２の装置のように、圧電材料を荷重印加部材に接触させて支持しそれを移動させることによって荷重を印加して測定すると、圧電材料にストレスを与え易く、劣化や破損などを引き起こし易くなる。
【０００７】
本願発明者は、圧電定数の主なものであるｄ３３とｄ３１を求めるとき、圧電材料に等方的に圧力（単位面積当たりの荷重）を加えたときの圧電定数であるｄｈを圧電材料に与えるストレスを小さくして測定できれば、下記の（１）式を用いて、ｄ３３とｄ３１のうち、どちらかの測定が省略できるのではと考察し、圧電定数ｄｈを測定する本願の圧電定数測定装置及び圧電定数測定方法を案出した。
ｄｈ＝ｄ３３＋２×ｄ３１            ・・・（１）
【０００８】
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、しかも、圧電材料に与えるストレスを小さくして圧電定数ｄｈを測定できる圧電定数測定装置及び圧電定数測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の圧電定数測定装置は、圧電材料を容器の内部空間に保持し、該内部空間の気体の圧力を増加させることにより等方的に前記圧電材料に静圧力を印加し、かつ、該静圧力が印加されている間に複数個のパルス圧力を印加する圧力印加手段と、前記圧電材料に印加される前記静圧力及び前記複数個のパルス圧力を計測する圧力計測手段と、前記静圧力及び前記複数個のパルス圧力が印加されることによって前記圧電材料に発生する電荷の量を計測する電荷量計測手段と、前記計測された電荷の量により、前記複数個のパルス圧力により発生した複数個のパルス状の電荷の量の変化量を計測し、その変化量と前記計測されたパルス圧力から圧電定数ｄｈを算出する圧電定数測定制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の圧電定数測定装置は、請求項１に記載の圧電定数測定装置において、前記圧力印加手段は、第１電極を有し該第１電極を前記圧電材料の第１の面に接させ、第２電極を有し該第２電極を前記圧電材料の第２の面に接させており、前記電荷量計測手段は、前記第１電極又は／及び前記第２電極を通して前記圧電材料に発生する電荷を入力することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の圧電定数測定装置は、請求項１又は２に記載の圧電定数測定装置において、前記圧力印加手段は、前記静圧力を印加するときに加圧された気体を前記内部空間に供給し該静圧力を制御し得る気体供給部と、前記複数個のパルス圧力を印加するときに前記内部空間の体積を周期的に縮め該複数個のパルス圧力を制御し得る体積変動駆動部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の圧電定数測定装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電定数測定装置において、前記複数個のパルス圧力は、３個以上のパルス圧力であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の圧電定数測定方法は、圧電材料を容器の内部空間に保持し、該内部空間の気体の圧力を増加させることにより等方的に前記圧電材料に静圧力を印加し、かつ、該静圧力が印加されている間に複数個のパルス圧力を印加し、前記圧電材料に印加される前記静圧力及び前記複数個のパルス圧力を計測し、前記静圧力及び前記複数個のパルス圧力が印加されることによって前記圧電材料に発生する電荷の量を計測し、前記計測された電荷の量により、前記複数個のパルス圧力により発生した複数個のパルス状の電荷の量の変化量を計測し、その変化量と前記計測されたパルス圧力から圧電定数ｄｈを算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の圧電定数測定方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電定数測定方法において、前記複数個のパルス圧力は、３個以上のパルス圧力であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の圧電定数測定装置及び圧電定数測定方法によれば、簡単な構成で、しかも、圧電材料に与えるストレスを小さくして圧電定数ｄｈを測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電定数測定装置を断面図とブロック図で示した模式図である。
【図２】同上の圧電定数測定装置における波形の例を示すもので、（ａ）が圧電材料に印加される圧力の波形図であり、（ｂ）が圧力により発生する電荷の量の波形図である。
【図３】同上の圧電定数測定装置の電荷量計測手段の構成例を示す概略図である。
【図４】同上の圧電定数測定装置の圧電定数測定制御手段の構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態を、以下説明する。本発明の実施形態に係る圧電定数測定装置１は、圧電材料ＰＩの圧電定数を測定するものである。圧電定数を測定し得る圧電材料ＰＩとしては、セラミックスやフィルムなど各種の材料が可能である。また、圧電定数を測定し得る圧電材料ＰＩの形状としては、柱状、板状又はシート状など各種の形状が可能である。圧電定数を測定するとき、圧電材料ＰＩは、圧力（静圧力とパルス圧力）が印加されることにより、一方側の面である第１の面ＰＳ１とその反対側に位置する他方側の面である第２の面ＰＳ２に電荷が発生する。圧電体ＰＩの第１の面ＰＳ１と第２の面ＰＳ２には、前もってアルミなどの金属が蒸着されている。
【００１８】
圧電定数測定装置１は、圧電定数ｄｈが測定可能な装置である。この圧電定数測定装置１は、図１に示すように、圧力印加手段２と圧力計測手段３と電荷量計測手段４と圧電定数測定制御手段５とを備えている。
【００１９】
圧力印加手段２は、圧電材料ＰＩを容器２０の内部空間Ａに保持し、この内部空間Ａの気体の圧力を増加させることにより等方的に圧電材料ＰＩに静圧力を印加し、かつ、この静圧力が印加されている間に複数個のパルス圧力を印加するものである。パルス圧力（図２（ａ）の波形において線ｂで示す。）は、パルス状の圧力である。静圧力（図２（ａ）の波形において線ａで示す。）は、複数個のパルス圧力が圧電材料ＰＩに印加されるときに、その基準として一定に保たれている圧力である。静圧力は、例えば、複数個のパルス圧力が圧電材料ＰＩに印加されるときに、１．２５ｋＰａ〜５．０ｋＰａ程度にすることができる。この静圧力は、通常、圧電材料へのストレスを小さくすることに留意して定める。パルス圧力は、例えば、０．２５ｋＰａ〜５．０ｋＰａ程度にすることができる。このパルス圧力は、通常、圧電材料へのストレスを小さくすることに留意して定める。また、パルス圧力は、幅（印可時間）を余り長くする必要がなく、例えば、０．５秒〜１．５秒程度の幅とすることができる。
【００２０】
圧力印加手段２は、第１電極２１と第２電極２２を有する構成である。圧力印加手段２は、第１電極２１を圧電材料ＰＩの第１の面ＰＳ１に接させ、第２電極２２を圧電材料ＰＩの第２の面ＰＳ２に接させてから、圧電材料ＰＩに等方的に静圧力及び複数個のパルス圧力を印加する。そうすると、圧電材料ＰＩの第１の面ＰＳ１と第２の面ＰＳ２に電荷が発生する。なお、圧電材料ＰＩは第１電極２１と第２電極２２とによって支持されるため、それらの間には非常に小さい荷重（予荷重）が印加されている。
【００２１】
ここで、複数個のパルス圧力の印加によって、図２（ｂ）に示すように、複数個のパルス状の電荷の量の変化が発生する。後述するように、複数個のパルス状の電荷の量の変化が計測されることになるが、それぞれのパルス状の電荷の量の変化は、相互に大きくは違っていないため、複数個のパルス圧力の数はそれほど多くしなくてよい。複数個のパルス圧力は、３個以上のパルス圧力であることが好ましい。
【００２２】
本実施形態の圧力印加手段２の構成について、以下、詳細に説明する。本実施形態の圧力印加手段２は、上述した容器２０と、上述した第１電極２１及び第２電極２２と、第１電極２１と第２電極２２が取り付けられそれを支持する電極支持部２３と、静圧力を印加するときに加圧された気体を内部空間Ａに供給し静圧力を制御し得る気体供給部２４と、複数個のパルス圧力を印加するときに内部空間Ａの体積を周期的に縮め、複数個のパルス圧力を制御し得る体積変動駆動部２５と、容器２０、電極支持部２３、気体供給部２４、体積変動駆動部２５を固定する台盤２６と、圧力印加手段２を安全に使用するための安全機構部２７と、を有する。
【００２３】
本実施形態では、容器２０は、ドーム状のものである。容器２０の台盤２６への固定部分には、内部空間Ａの密閉度を高めるために、シールパッキン２０Ａが設けられている。また、本実施形態では、第１電極２１と第２電極２２はそれぞれの下部に、バネ性を有し導電性を有するクリップ２１ａ、２１ｂを有しており、圧電材料ＰＩは、第１の面ＰＳ１と第２の面ＰＳ２においてそれぞれ、クリップ２１ａ、２１ｂに局所的に接触し、その間に支持される。また、第１電極２１と第２電極２２はそれぞれ、電気導線２１Ａ、電気導線２２Ａが接続されている。電気導線２１Ａ、２２Ａは、ノイズが電気信号に入らないように被覆されている。電気導線２１Ａ及び電気導線２２Ａは、台盤２６の下部から、電気導線取り出し孔２６１を経由して、後に詳述する電荷量計測手段４に接続されている。台盤２６の電気導線取り出し孔２６１は、容器２０の内部空間Ａの圧力を一定にするため、シールキャップ２６２でねじ止めされている。
【００２４】
電極支持部２３は、電極支持台２３１と電極支持構造体２３２と電極支持ブロック２３３とを有して構成される。電極支持台２３１は、台盤２６と離間した上方の位置にあってスペーサー等を用いて台盤２６の上面部に固定される。電極支持構造体２３２は、電極支持ブロック２３３を適切な位置に固定するように電極支持ブロック２３３と電極支持台２３１をつなぐものである。電極支持ブロック２３３は、絶縁体であり、第１電極２１と第２電極２２とを取り付けるものである。なお、本実施形態では、圧力印加手段２の各部は、電極支持ブロック２３３及びシール部材（シールパッキン２０Ａ、シールキャップ２６２、パッキン２５１Ａ、２５１Ｂ）を除いて、通常、金属製であり、アース電位となっている。本実施形態では、第２電極２２は、電極支持構造体２３２に接続されてアース電位となっている。
【００２５】
気体供給部２４は、気体供給管２４１と電磁弁２４２とを有して構成される。気体供給管２４１は、外部からの空気又は窒素などの気体が通過する管である。気体供給管２４１の外部側には、コンプレッサー等（図示せず）が接続される。気体は、容器２０の内部空間Ａに、台盤２６に形成された気体供給孔２６３を介して供給される。電磁弁２４２は、気体供給管２４１の途中にあって、その外側と内側を導通又は遮断して、内部空間Ａの静圧力を制御する。なお、気体供給管２４１には、圧力計測手段３の後に詳述する圧力検出器３１が取り付けられている。
【００２６】
体積変動駆動部２５は、圧力シリンダー２５１と、アクチュエーター２５２と、アクチュエータードライバー２５３と、アクチュエーターコントローラー２５４と、を有して構成される。圧力シリンダー２５１は、台盤２６の上面部に取り付けられ、上下方向に運動することにより、内部空間Ａの体積を変えることができる。アクチュエーター２５２は、圧力シリンダー２５１をシャフトを介して上下方向に運動させるものである。アクチュエータードライバー２５３は、アクチュエーター２５２を駆動するもの、アクチュエーターコントローラー２５４は、後に詳述する圧電定数測定制御手段５からの制御信号に基づきアクチュエータードライバー２５３を制御するものである。また、圧力シリンダー２５１とアクチュエーター２５２との間のシャフトの運動の円滑化のため、シャフトの周りにリニアブッシュガイド２５５が設けられている。また、圧力シリンダー２５１の側面の周りの台盤２６には、パッキン２５１Ａ、２５１Ｂが設けられている。
【００２７】
安全機構部２７は、内部空間Ａの圧力が増加するとき、容器２０が動かないように上部から位置固定するものである。安全機構部２７は、台盤２６の上にネジ固定された支柱２７１、安全押さえ板２７２、安全押さえ板２７２を上下させるための上下用アーム２７３、上下用ノブ２７４、第１クランパー２７５、第２クランパー２７６を有して構成される。圧力印加手段２を作動させる前に、容器２０を台盤２６に載置した後、上下用アーム２７３に固定されている安全押さえ板２７２を、上下用ノブ２７４を回転させることによって、容器２０の上部まで押し下げ、第１クランパー２７５、第２クランパー２７６で動かないように位置固定する。上下用アーム２７３は、支柱２７１のネジ部と噛み合うギア部を持つ。支柱２７１、上下用アーム２７３は、左右２セット設ける。上下用アーム２７３は、安全押さえ板２７２に設けた連結用ネジによって、同期した動作が可能であり、上下用ノブ２７４の１個の操作で上下動作が可能である。
【００２８】
次に、圧力計測手段３について説明する。圧力計測手段３は、圧電材料ＰＩに印加される静圧力及び前記複数個のパルス圧力を計測するものである。本実施形態では、圧力計測手段３は、内部空間Ａの圧力を検出する圧力検出器３１と、検出した圧力に対応する電気信号をデジタルデータ化して圧電定数測定制御手段５に出力することなどを行う圧力計測処理器３２を有する。圧力検出器３１は、上述したように、圧力印加手段２の気体供給管２４１の内部空間Ａ側に取り付けられている。静圧力を印加するとき、圧力印加手段２の電磁弁２４２が導通状態で圧力が上昇している場合、圧力計測手段３で計測した圧力が所定の静圧力に達すると、圧電定数測定制御手段５は電磁弁２４２を遮断する。複数個のパルス圧力を印加するとき、圧力計測手段３で圧力を計測しながら圧電定数測定制御手段５は圧力体積変動駆動部２５を制御する。なお、複数個のパルス圧力を印加するときには静圧力も印加されているので、圧力計測手段３が計測する圧力は、それらが足されたものとなる。
【００２９】
次に、電荷量計測手段４について説明する。
【００３０】
電荷量計測手段４は、静圧力及び複数個のパルス圧力が印加されたことにより圧電材料ＰＩの第１の面ＰＳ１又は／及び第２の面ＰＳ２に発生する電荷の量を計測する。例えば、電荷量計測手段４は、図３に例示するように、オペアンプ４１の反転入力端子と出力端子の間にコンデンサ４２と高抵抗４３を並列に接続して構成したチャージアンプとＡＤコンバータ４４とを有するものとすることができる。ここでは、オペアンプ４１の非反転入力端子、反転入力端子にそれぞれ電荷量計測手段４の入力端子４ａ、４ｂを接続し、ＡＤコンバータ４４の入力端子、出力端子にそれぞれオペアンプ４１の出力端子、電荷量計測手段４の出力端子４ｃを接続している。
【００３１】
入力端子４ａ、４ｂにはそれぞれ、電気導線２２Ａ、電気導線２１Ａを接続する。本実施形態では、電気導線２２Ａはアース電位となるので、電荷量計測手段４は、圧電材料ＰＩの第１の面ＰＳ１に発生する電荷が入力端子４ｂを通って入力され、オペアンプ４１とコンデンサ４２と高抵抗４３を用いたチャージアンプで電圧に変換し、その電圧をＡＤコンバータ４４によりデジタルデータに変換することで、電荷の量を計測し、出力端子４ｃから計測値を出力する。チャージアンプは、図示したものに限らず、種々の回路が可能である。
【００３２】
また、電荷量計測手段４では、通常、静圧力（及び複数個のパルス圧力）が印加される前に、圧電材料ＰＩの第１の面ＰＳ１と第２の面ＰＳ２に生じている電荷の量をゼロにしておく。例えば、図３に示すように、オペアンプ４１の反転入力端子と出力端子の間にコンデンサ４２及び高抵抗４３と並列に接続スイッチ４５を設けて、接続スイッチ４５の開閉を制御端子４ｄを介して制御されるようにすることができる。接続スイッチ４５が導通すると、オペアンプ４１の非反転入力端子と反転入力端子の間の電位差がゼロになり、従って、それらに接続される圧電材料ＰＩの第１の面ＰＳ１と第２の面ＰＳ２の間の電位差及び電荷の量がゼロになる。制御端子４ｄは、圧電定数測定制御手段５による制御が可能である。
【００３３】
次に、圧電定数測定制御手段５について説明する。
【００３４】
圧電定数測定制御手段５は、電荷量計測手段４で計測された電荷の量から、複数個のパルス圧力により発生した複数個のパルス状の電荷の量の変化量を計測し、その変化量と計測されたパルス圧力から圧電定数を算出する。算出する圧電定数は、ｄｈが可能である。また、圧電定数は、通常、平均化される。
【００３５】
例えば、複数個のパルス状の電荷の量の変化量と複数個のパルス圧力のうち、第１番目の立ち上りでの変化量ΔＱ１ｕとパルス圧力ΔＰ１ｕが計測され（図２（ａ）、（ｂ）参照）、圧電定数のｄｈ１ｕが以下の式（１）で算出される。
ｄｈ１ｕ＝（ΔＱ１ｕ／Ｓ）／ΔＰ１ｕ    ・・・（１）  
ここで、Ｓは圧電材料ＰＩの第１の面ＰＳ１の面積である。同様にして、第１番目の立ち下りでの変化量ΔＱ１ｄとパルス圧力ΔＰ１ｄ、第２番目の立ち上りでの変化量ΔＱ２ｕとパルス圧力ΔＰ２ｕ、第２番目の立ち下りでの変化量ΔＱ２ｄとパルス圧力ΔＰ２ｄ、第３番目の立ち上りでの変化量ΔＱ３ｕとパルス圧力ΔＰ３ｕ、第３番目の立ち下りでの変化量ΔＱ３ｄとパルス圧力ΔＰ３ｄ、が計測され（図２（ａ）、（ｂ）参照）、圧電定数のｄｈ１ｄ、ｄｈ２ｕ、ｄｈ２ｄ、ｄｈ３ｕ、ｄｈ３ｄ、が算出される。そして、ｄｈ１ｕ、ｄｈ１ｄ、ｄｈ２ｕ、ｄｈ２ｄ、ｄｈ３ｕ、ｄｈ３ｄ、が平均化される。
【００３６】
圧電定数測定制御手段５は、コンピュータ（パソコン）によって実現されるのが通常である。例えば、図４に示すように、プログラム記憶部５１の中の圧電定数算出用プログラム５１ａに従って、ＣＰＵ５２は、電荷量計測手段４で計測された電荷の量のデジタルデータを入力部５３を介して入力端子５ａから入力する。そして、データ記憶部５４などを用いて上述した算出方法で圧電定数を算出し、出力部５５を介して出力端子５ｂから出力する。また、圧電定数測定制御手段５は、圧力計測手段３から内部空間Ａの圧力のデータを入力し、圧力印加手段２の電磁弁２４２とアクチュエーターコントローラー２５４を制御する。圧電定数測定制御手段５は、その他の圧電定数測定装置１で必要な制御をすることも可能である。
【００３７】
このように、圧電定数測定装置１は、圧力印加手段２と圧力計測手段３と電荷量計測手段４と圧電定数測定制御手段５とを構成要素としたものであって、簡単な構成となっている。また、圧電定数測定装置１は、圧電材料ＰＩに接触させた部材を移動させることによって荷重を印加して測定するものではなく、周囲の気体の圧力の変化によって測定するものなので、圧電材料ＰＩに与えるストレスが小さい。また、圧電定数測定装置１は、複数個のパルス状の電荷の量の変化を計測するだけで、圧電材料ＰＩの圧電定数を高精度かつ迅速に測定することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態に係る圧電定数測定装置について説明したが、本発明の圧電定数測定装置は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内での様々な設計変更が可能である。例えば、第２電極２２を他の部分から絶縁することも可能である。この場合、電荷量計測手段４は、チャージアンプを図示したものから変更して、圧電材料ＰＩの第１の面ＰＳ１及び第２の面ＰＳ２に発生する電荷の量、或いは、場合によっては第２の面ＰＳ２に発生する電荷の量だけを計測するようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    圧電定数測定装置
２    圧力印加手段
２０  容器
２０Ａ  シールパッキン
２１  第１電極
２１ａ  クリップ
２１Ａ  第１電極の電気導線
２２  第２電極
２２ａ  クリップ
２２Ａ  第２電極の電気導線
２３  電極支持部
２３１  電極支持台
２３２  電極支持構造体
２３３  電極支持ブロック
２４  気体供給部
２４１  気体供給管
２４２  電磁弁
２５  体積変動駆動部
２５１  圧力シリンダー
２５２  アクチュエーター
２５３  アクチュエータードライバー
２５４  アクチュエーターコントローラー
２５１Ａ、２５１Ｂ  パッキン
２５５  リニアブッシュガイド
２６  台盤
２６１  電気導線取り出し孔
２６２  シールキャップ
２６３  気体供給孔
２７  安全機構部
２７１  支柱
２７２  安全押さえ板
２７３  上下用アーム
２７４  上下用ノブ
２７５  第１クランパー
２７６  第２クランパー
３    圧力計測手段
３１  圧力検出器
３２  圧力計測処理器
４    電荷量計測手段
４ａ、４ｂ  電荷量計測手段の入力端子
４ｃ  電荷量計測手段の出力端子
４ｄ  電荷量計測手段の制御端子
４１  電荷量計測手段のオペアンプ
４２  電荷量計測手段のコンデンサ
４３  電荷量計測手段の高抵抗
４４  電荷量計測手段のＡＤコンバータ
４５  電荷量計測手段の接続スイッチ
５  圧電定数測定制御手段
５ａ  圧電定数測定制御手段の入力端子
５ｂ  圧電定数測定制御手段の出力端子
５１  圧電定数測定制御手段のプログラム記憶部
５１ａ  圧電定数測定制御手段の圧電定数算出用プログラム
５２  圧電定数測定制御手段のＣＰＵ
５３  圧電定数測定制御手段の入力部
５４  圧電定数測定制御手段のデータ記憶部
５５  圧電定数測定制御手段の出力部
Ａ    容器の内部空間
ＰＩ  圧電材料
ＰＳ１  圧電材料の一方側の面である第１の面
ＰＳ２  圧電材料の他方側の面である第２の面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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