1. 背景與測試需求
壓電陶瓷是超聲波焊接設備的核心驅動元件，其振動特性（諧振頻率、振幅一致性、動態響應速度等）直接決定焊接質量。某廠商開發新型超聲波焊接換能器時，需對直徑8mm的PZT-4壓電陶瓷片進行以下測試：
技術難點：
2. 非接觸測量方案設計
2.1 設備選型與配置
2.2 實驗系統搭建
被測件固定：壓電陶瓷片粘接于質量塊（模擬實際負載），置于STAND-1花崗巖測振臺（隔振環境）；
光路對準：通過655nm紅光指示調整激光光斑至陶瓷中心，利用顯微鏡輔助確保光斑覆蓋區域無缺陷；
信號鏈路：
3. 測試過程與數據分析
3.1 諧振頻率掃描測試
3.2 振幅穩定性測試
3.3 動態響應測試
4. 非接觸測量的核心優勢
對比項 | 激光測振儀（泓川科技） | 接觸式傳感器 |
附加質量影響 | 零負載，真實反映諧振特性 | 質量負載導致頻率偏移 |
高頻響應 | 5MHz采樣率，無機械遲滯 | 受限于傳感器固有頻率 |
分辨率 | 0.01nm（亞納米級） | 典型1nm（受應變極限限制） |
環境適應性 | 抗油污、粉塵（IP64） | 需潔凈環境（易受污染） |
安裝復雜度 | 無需物理接觸，快速對準 | 需粘接或夾持，耗時易損 |
5. 工程價值與結論
通過激光測振儀的非接觸測量，該廠商實現：
精準標定：諧振頻率誤差從傳統方法的±3%降至±0.3%，減少換能器匹配調試時間50%；
缺陷診斷：發現112kHz寄生諧振，通過修改電極圖案將其幅值降低80%；
工藝優化：基于動態響應數據調整驅動電路阻尼，過沖量從5%降至2%。
結論：
激光測振技術憑借無干擾、高精度、寬頻帶的特性，已成為壓電陶瓷器件研發與質量控制的核心工具。激光測振儀的微型化設計（110×50×25mm）與智能化接口（支持SDK二次開發），進一步推動了該技術在MEMS傳感器、超聲醫療設備等精密領域的普及。
圖1：諧振頻率掃描曲線（主峰67.5kHz）
圖2：1小時振幅穩定性測試數據（波動0.5%）
圖3：階躍響應波形（上升時間82μs，過沖量2%）
注：測試數據來自實際案例，采用配套分析軟件PhotonAnalyzer生成。
通過此案例，泓川科技再次驗證了激光測振技術在精密器件動態特性分析中的不可替代性，為壓電材料與器件的性能突破提供了堅實的技術支撐。
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