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探秘?zé)後岆娦?yīng)——定義，原理及測量方法
日期：2025-07-07 04:25
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摘要：熱釋電效應(yīng)在生活中的應(yīng)用非常廣泛，在非接觸式傳感、安防、節(jié)能控制等領(lǐng)域尤其常見，走廊的感應(yīng)燈，商場的安防警報，以及高樓中的電梯門，都是熱釋電的應(yīng)用，那么什么是熱釋電？為什么要測量熱釋電系數(shù)？熱釋電系數(shù)怎樣測量？這些問題都將在下文中進(jìn)行揭秘。
一、什么是熱釋電？
熱釋電效應(yīng)是指某些特定的極性晶體（熱釋電體）在溫度發(fā)生變化時，其內(nèi)部的自發(fā)極化強(qiáng)度也隨之發(fā)生變化，從而導(dǎo)致晶體表面出現(xiàn)凈電荷的現(xiàn)象。簡單說，就是材料在受熱或冷卻時，其兩端會產(chǎn)生電壓（或電荷）。二、為什么要測量熱釋電系數(shù)？
通過前文得知熱釋電效應(yīng)是材料在發(fā)生溫度變化時晶體表面出現(xiàn)可測量的凈電荷或電流的現(xiàn)象，而熱釋電系數(shù)是衡量材料熱釋電效應(yīng)強(qiáng)弱的核心參數(shù)，它直接決定了材料將溫度變化轉(zhuǎn)化為電信號的能力大小。三、熱釋電系數(shù)怎樣測量？
測量熱釋電系數(shù)非常重要，應(yīng)如何測量熱釋電系數(shù)，首先要了解它的測量原理：熱釋電系數(shù) (p) 通常定義為單位溫度變化引起的自發(fā)極化強(qiáng)度的變化量，即：p = dPs / dT (單位：通常為 μC·m?2·K?1)，它的測量方式有多種如：動態(tài)電流法、電荷積分法、靜態(tài)法等，那么在此主要講述的是電荷積分法。
電荷積分法（又稱Byer-Roundy法）是一種靜態(tài)測量熱釋電系數(shù)的方法，是測量熱釋電系數(shù)的經(jīng)典方法，其優(yōu)勢在于原理簡單、設(shè)備成本低，適合教學(xué)演示或快速篩選材料，核心原理是通過施加一個階躍式的溫度變化（ΔT），直接測量熱釋電材料表面釋放（或吸收）的總電荷量（Q），從而計算熱釋電系數(shù)。
使用華測儀器生產(chǎn)的熱釋電系數(shù)測試儀可簡便快捷地測量熱釋電系數(shù)，本實驗儀器采用電荷積分法測量壓電陶瓷材料在電容器上積累的熱釋電電荷，測量剩余計劃隨溫度的變化情況。使用高阻抗電壓采集模塊測得積分電容兩端的電壓，精度高的溫度傳感器測量樣品溫度。通過工業(yè)計算機(jī)數(shù)據(jù)處理，得出壓電陶瓷材料的熱釋電。
熱釋電系數(shù)測試儀由工控機(jī)、溫度控制器、靜電計、用于放置被測熱釋電材料的測試臺、銀漿電極、電加熱件、溫度傳感器組成。使用直流電極加熱法對被測熱釋電材料進(jìn)行加熱，避免油浴加熱過程中絕緣油自身帶電荷引入環(huán)境誤差以及存在熱液飛濺等弊端，可以根據(jù)所測電荷量大小切換不同量程的高阻計來代替積分電容和靜電計對熱釋電電荷進(jìn)行采集，避免了積分電容過大造成測試精度下降、積分電容過小導(dǎo)致測試超量程等問題。分析被測樣品熱釋電系數(shù)隨溫度，時間變化的曲線，通過軟件將這些變化曲線的溫度譜、時間譜等集成一體并進(jìn)行分析測量并可以直接得出樣品的熱釋電圖譜。
熱釋電系數(shù)測試儀對試樣大小及形狀無特殊要求，圓片、方塊、長條、柱形等均可測量，可廣泛用于鐵電、壓電材料（壓電陶瓷、高分子）以及相關(guān)器件性能的評價與測試。
