可实现电能与机械能相互转化,广泛用于传感器、换能器和执行器,压电元器件因其换能效率高等优点广泛应用于无损检测、微机电系统、激光导航、智能材料等领域。压电材料的特性参数是评价压电材料质量的重要指标,其中压电常数是衡量其换能效率的关键参数。
目前国际上针对压电材料的测量出台了一系列标准,但对于压电常数测量系统本身的校准尚没有统一的方法和标准,导致各厂家根据不同原理生产的压电常数测量仪器得到结果之间可比性较差,也影响了进出口贸易中压电材料的质量评判。仪器校正国,由于压电材料参数测量和溯源能力的欠缺,导致了进口压电材料的质量控制不够,出口的技术支持匮乏,通常国产压电陶瓷片只有进口件价格的几十分之一,原因之一就是国压电材料“身份卡”上提供的各种参数准确度不高。据统计,2010年全球仅压电晶体元件贸易额超100亿元,其中我国占贸易量的比例超50%,金额却仅占20%。
高端压电陶瓷和压电薄膜制成的标准换能器,如标准水听器、标准加速度传感器,几乎完全被国外厂家垄断。回顾科技发展历程,计量一直和创新密切相关。一方面计量正是建立在最新科学理论和最先进的技术基础上的很多最新发现的物理现象和理论第一次就是被用于新的计量基准。
原子喷泉理论孕育了原子喷泉钟的诞生,奠定了原子时的基础,将时间基准提升到3000万年不差1秒的水平;飞秒激光光梳技术架起了光频与微波频率的桥梁,将光钟变为现实,从而有可能将时间频率标准的不确定度再提高10-18量级。最近的几十年里,共有14位计量科学家获得诺贝尔物理学奖。计量学往往是最新科学特别是物理学理论的最先应用和最佳载体,科学发现和科技创新走向应用最重要的桥梁。