Способ поляризации пьезоэлементов

СОЮЗ СОВЕТСНИКсоамлистическик 0 РЕСПУБЛ Н 04 Н 31/О ОПИСАН ИЗОБР ЕНИЯ Бь(БЛ( видетельс их преобразоваения - повышени ых пьезокерамиче елей, Цель изобр ачества пьезокер ческих элементов - что подают электриа электроды пьезовате но-иссл работке дств ко ся в том пряжение заключае ческое н еразруроля,Пябу кобритании Р 1090019672928032,кл.317-262(54) СПОСОБ ПОЛЯ РИЗАЦИИ ПЬЕЗОЭЛЕМЕН ких ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изОБРетениям и откРытиямпРи ГНР(т сссР(71) Всесоюзный научский институт по разшающих методов и, срекачества материалов(57) Изобретение относится к ультразвуковому контролю, может быть использовано при создании ультразвуко Изобретение относится к технике ультразвукового неразрушающего контроля и может быть использовано при со дании ультразвуковых пьезокерамичес преобразователей.Цель изобретения - повышение качества пьезоэлементов.На фиг. 1 представлено схематически устройство для реализации предла гаемого способаф на фиг. 2 - зависимость коэффициента электромеханиче ской связи от напряжения поляризации для различных скоростей изменения поляризующего напряжения (зависимость , а относится к скорости измененн цоэлемента от источника питания, меняютнапряжение от О до 1(0, где Ц ЕР 1 Е - электрическая прочность пьезоОкерамического материала; 1 - наименьшее расстояние между электродами. Изменение напряжения выполняют со скоростью, не превосходящей скорости установившегося равновесного процесса в пьезоматериале. После установления Ц = 1( плавно снижают напряжение вновь до О также со скоростью не , превышающей скорости установившегося равновесного процесса в пьезоматериале. Повторяют изменение напряжения п раз, где иЬ 5, 4 ил. ляризующего напряжения, не превосходящей скорости установившегося равновесного процесса в пьезоматериале);.на фиг. 3 - модули электрического сопротивления поляризуемого пьезоэлемента: а) пьезоэлемент не поляризован (П = О), б) напряжение поляризации принято равным П (П = П), в) напряжение поляризации принято равнымЦН = Ц), при этом Ц ) Ц 1; нафиг, 4 - наблюдаемые эхо-импульсы,принятые поляризуемым пьезоэлементом при различных напряжениях поляризации: а) 1( = О, б) 1( = Ц,в) П = Ц.гф3163Устройство (фиг,") содержит источник 1 напряжения, соединенный с эле"ктродом 2 через ограничительноесопротивление Е и электродом 3.Между элтектродами 2 и 3 установленполяризуемый пьезоэлемент 4, парал"лельно которому установлен измерительный вольтметр 5. Меду электро-,дом 2 и источником 1 напряжения включено ограничительное сопротивление б,Источник 1 поляриэующего напряжения должен иметь возможность плавного изменения напряжения поляризацииБ. Вольтметр 5 допжен иметь большоевходное сопротивление ,например, эле"ктростатический),Способ осуществляют следующим образом.Подают электрическое напряжениена электроды 2 и 3 пьезоэлемента отисточника 1 питания через ограничительное сопротивпение б, меняют напряжение источника питания от 0 до00, где 0Е я 1 Е, - электрическая прочность пьезокерамическогоматериала, 1 - наименьшее расстояниемежду электродами, Изменение напряже"ния выполняют со скоростью, не превосходящей скорости установившегосяравновесного процесса в пьезоматериале как электромеханической системе, после установления напряженияП = Б плавно снижают напряжениевновь до О, при этом уменьшение напряжения выполняют со скоростью, не.превышающей скорости установившегося равновесного процесса в пьезоматериале. Описанные изменения напряжения выполняют не менее пяти раз.Для осуществления способа необходимо определить численное значениескорости установившегося равновесного процесса в пьезоматериале. Зтоможет быть выполнено различными путями. Например на фиг.3 ц- о показа-ны наблюдаемые формы модуля электрического сопротивления пьезоэлементав области частот резонанса й и антире-.зонанса Г а на фиг,44-- йаблюдаемые,импульсы эхо-сигналов в момент времени С = 1, когда поляризующее на.пряжение Ц = О, при г. =при= й П = П. С ростом Б,увеличивается резонансный промежуток1Г д - Г а также разность амплитуднаблюдаемого имупльса. для определениядопустимой скорости изменения 11 необшать напряжение до О. Цикл 0 - 00-0повторяют не менее 5 раз.,Использование способа позволяетповысить качество пьезокерамическихэлементов, используемых для изготовления пьезокерамических преобразователей Формула и э о б р е т е н и я 40 45 50 55 Способ поляризации пьезоэлементов, включающий изменение величины электрического напряжения на электродах пьезоэлемента от нуля до предпробойно-. го и обратно до.нуля, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества пьезоэлементов, предварительно определяют скорость изменения электрического напряжения из условия изменения резонансной и антирезонансной частот нв более чем на 0253 при выдержке в течение 3 мин после последнего изменения электрического напряжнния причем количество циклов изменения электрического напряжения выбирают больше пяти. 5ходимо в какой-то момент времени например при й = Спрекратить измене.1ние Ц и наблюдать за значениями ГЙили ИБ, Если амплитуда импульса .1 или частоты Й Гв остаются прак-:тически неизменными, то скорость изменения Ц считается допустимой дляобеспечения хода равновесного процесса, Практически неизменными значения Г , Г или П считаются тогда,15 когда по йстечении З.мин значенияй10 Б отличаются от исходныхне более чем на 0253,Определив численное значение скорости поляризации для данного пьезо 20 керамического материала, начинаютпроцесс поляризации, который заключа.ется в следующем: плавно (с определенной скоростью) увеличивают напряжение поляризации от О до величины25 Б 4 Е 1, где Е- электрическаяопрочность пьезокерамического материала; 1 " наименьшее расстояниемежду электродами, при достижении величины Ов начинают плавно умень 1638807