Способ контроля степени заполяризованности пьезокерамических образцов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСО,икЛ аьнеаикРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГ 10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСНСИЮ СЗМДЕТВЪСТВУ наев Трудовогоут стали ерамич 2370-6 киеения в цеоторой суанности. ельство СССР02, 1963 (про(71) Московский орденаКрасного Знамени инстити сплавов(54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ СТЕПЕНИЗАПОПЯРИЗОВАННОСТИ ПЬЕЗОКЕРАИИЧЕСКИХОБРАЗЦОВ путем приложения к образцам переменного напряжения и .регистрации электрических параметров,о т л и ч а ю щи й с я тем, что,с целью ускорения контроля и обеспечения возможности измерения на об"разцах любых Форм н размеров, измеряют амплитуду второй гармоники напряж пи образца, по значениюк дят о степени заполяризо1 1123Изобретение относится к радиоэлектронной промыпц енности и может бытьиспользовано при производстве изделий из пьезокерамики, например резонаторов, фильтров, гидроакустическихантенн и т.д,Известен способ оценки степенизаполяризованности пьезокерамики,заключающийся в измерении пьезомодуля, в статическом режиме, при этом 10степень эаполяризованности пьезокерамики оценивается .путем измерениязаряда на электродах образца в мо- .мент снятия механической нагрузки 11.Однако этот способ не пригоден 15для оценки эаполяризованности образцов в форме полусфер, конусов и т.д.,и связан с воздействием на изделиебольших усилий.Наиболее близким к изобретению 20является способ контроля степенизаполяриэованности пьезокерамических образцов путем приложения к образцам переменного напряжения ирегистрации электрических параметров 23.Однако известным способом можнопроводить измерения лишь на пьезоэлементах определенной Формы и размеров. Кроме того, этот метод тру- ЗОдоемок и не удобен для контроляизделий при массовом производстве,так как требует измерения нескольких3величин.Степень заполяризованности пьезоэлемента может быть измерена таКже по пиротоку при переходе черезточку Кюри, по смещению петли гистерезиса и т.д. Однако все эти методы ведут к полной или частичной рас- ополяризации изделия и поэтому практически не применяются,Целью изобретения является ускорение контроля и обеспечение возможности измерения на образцах любых 45У форм и размеров.Указанная цель достигается тем, что согласно способу контроля степени заполяризованности пьезокерамических образцов путем приложения 50 к образцам переменного напряжения и регистрации электрических параметров, измеряют амплитуду второй гармоники напряжения в цепи образца, по значению которой судят о степени 55 заполяризованности.На Фиг,1 показана блок-схема установки для контроля степени запо 095ляризованности предлагаемым способом; на фиг.2 - градуировочная кривая - зависимость амплитуды напряжения второй гармоники Ч от пьезоймодуля 5 для образца пьезокерамики.Установка (фиг. 1) включает генератор 1 синусоидальных колебаний,Фильтр 2 нижних частот, измеряемыйпьезокерамический образец 3, фильтр4 верхних частот и индикатор 5. Генератор 1 должен иметь амплитуду выходного напряжения не менее 1-2 В и частоту 1 1) 1 кГц - 1000 МГц(например, типа ГЗ, ГЗ-ЗЗ, ГСС,Г 4-3 1 и т.д.). Рабочая частота Е выбирается, исходя из емкости изделий:например, при емкс.ти100 пФ МГц, 1000 пФ - 1." О, 1-10 МГц и т.д.Фильтр 2 низких частот должен пропускать без ослабления сигнал частоты генератора 1 и не пропускатьгармоники 2 Г, 3 ,имеющиеся на выходе генератора, Пьеэокерамический образец 3 включается навыходе фильтра 2 и на входе фильтра4. Фильтр 4 верхних частот долженпропускать беэ ослабления сигналвторой гармоники с частотой 2 1 ине пропускать основную частоту . наиндикатор 5. В качестве индикатораиспользуется селективный микровольтметр например, В 6-1, В 6-2), илиизмерительный приемник (например,П 5-1, П 5-2), настроейный на частоту 23Способ реализуют следующим образом,На пьезокераиический образец подают синусоидальное напряжение частотой 1 . Если образец неэаполяризо-.ван, то в результате диэлектрическойнелинейности будут генерироватьсятолько нечетные гармоники 3 1 , 5 1,так как зависимость емкости С от напряжения Ц симметрична относительнонуля. Заполяризованный пьезокерамический образец имеет максимум емкости С не при У =0 и генерирует какнечетные, так и четные гармоники.Амплитуда второй гармоники пропорциональна ОС дК и таким образом, пропорциональна остаточной поляризован"ности Ро, так как внутреннее напря"жение смещения / пропорциональноРо. Заполяризованный пьезоэлементгенерирует ток второй гармоники,который проходит через фильтр 4верхних частот и создает на сопротив4 ОО Составитель М. Земляницыноссей Техред З,Палий Корректо Редактор П Гирня 8154/43 Тираж 861 ПодлисВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ак ное иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 3 1123 ленни нагрузки напряжение 3/, измеряемое вольтметром. Амплитуда этого напряжения пропорциональна степени заполяризованности пьезокерамического образца (фиг.2).5Измерения проводились на образцах пьеэокерамики ЦТСв виде дисков диаметром 10 мм и толщиной 1 мм. Генератор 1,типа ГЗработает на частоте 13 МГц. Фильтр 2 нижних 0 частот Ь С-типа имеет затухание на частоте Е =13 МГц менее 2 дБ, а на частоте 2 Е =26 МГц - более 120 дБ. фильтр 4 верхних частот обладает затуханием более 100 дБ на частоте 15 13 МГц и усилением на 10 дБ при частоте 26 Мгц. В качестве. индикатора используется резонансный микровольтметр В 6-1, настроенный на частоту 26 МГц. 20Образцы пьеэокерамики поляризуются в различных режимах: напряженность поляризующего электрического поля меняется от 0,5 до 1,8 кВ/мм, температуре от комнатной до 150 С, время 25 выдержки под напряжением 1-60 мин. 095 4Известным методом резонанса - антиреэонанса ( 11 измеряется пьезомодульобразцов с разной степенью поляризованности, На каждом образце также измеряется амплитуда напряжения второй гармоники 9 с использованием описанной установки (Фиг.1). По значениями Ц строится градуировочная кривая для данной партии образцов (фиг.2) . Результаты показывают, что напряжение второй гармоники прямо пропорционально пьезомодулю и может служить характеристикой степени заполяриэованности образца.Достоинством предлагаемого спосо" ба является его исключительная простота и универсальность. Для определения степени заполяризованности достаточно измерения одного параметра У , отсчитываемого непосредст- . венно но вкале индикатора 5. Яа иэделие при измерении воздействует ливь слабое измерительное поле, не приводящее к расцоляриэации.