采用SHPB技术进行实验，其中杆径为14.5 mm，入射杆和透射杆长度均为1500 mm，子弹长度为300 mm，材料均为高强度钢。实验示意图如图1所示。

使用高强度钢制成规格为$\varnothing 14.5\;{\rm{mm}} \times 2\;{\rm{mm}}$的电极，测量冲击加载过程中PZT-5压电陶瓷的电学性能。电极的一个侧面溅射Al2N3（1～3 ${{\text{μ}}{\rm{m}}}$），使其与SHPB系统保持绝缘；另一侧面使用导电胶与PZT-5压电陶瓷粘接（导电胶厚度不超过10 ${{\text{μ}}{\rm{m}}}$），电极引出导线进行电性能测量。由于PZT-5压电陶瓷的压电常数很大，在SHPB实验中产生的电荷很多，开路电压很高，直接测量电荷或用示波器测电压都超出测量设备量程，因此在PZT-5压电陶瓷两端并联一个阻值较小的电阻，使用示波器测量小电阻的电压变化，进而测试PZT-5压电陶瓷的电学特性。实验中为保证测试波形的完整性，令测试电压不超过40 V，按照（1）式～（3）式估算电阻阻值，阻值不超过67.1 ${\text{Ω}} $，考虑到PZT-5压电陶瓷在冲击加载条件下的材料参数可能和静态有区别，在实际实验中选择电阻为30 ${\text{Ω}} $。

式中：V为测试电阻上的电压，Vs为根据静态d33估算的PZT-5压电陶瓷的最大开路电压，j为虚部单位，f为加载的上升沿频率，C为PZT-5压电陶瓷的静态电容，R为测试电阻阻值，Q为压电陶瓷产生的电荷，As为试件横截面积，$\sigma $为应力最大幅值，d33为静态压电应变常数。

在电极和入射杆以及透射杆之间涂抹少量润滑剂，以保证电极和杆的良好接触。

当子弹以一定速度撞击入射杆时，产生压缩波，压缩波以杆的弹性波速进行传播，当传播到PZT-5压电陶瓷时对其进行加载，在此过程中一部分波反射回入射杆，另一部分透射到透射杆中。杆中的应力波脉冲信号通过位于入射杆和透射杆中间的应变片测量得到。

在满足SHPB实验一维应力波和均匀化两个假设的前提下[10]，可根据应变片测量的应变信号求得试件中的应力${\sigma _{\rm{s}}}$、应变${\varepsilon _{\rm{s}}}$；同时，对PZT-5压电陶瓷两端的电压信号进行处理，可得到PZT-5压电陶瓷输出电荷变化历程Q(t)，即

式中：${\varepsilon _{\rm T}}$为透射杆应变片测得的透射波应变，${\varepsilon _{\rm R}}$为入射杆应变片测得的反射波应变，E为杆的弹性模量，A为杆的横截面积，C0为杆的弹性波速，ls为试件长度，$V\left( \tau \right)$为示波器测得电压，R为小电阻的阻值。