Способ неразрушающего контроля качества пьезоэлементов

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. с присоединением заявки Мо н 03 н 3/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 1502,80. Бюллетень Мо бДата опубликования описания 1802.80(54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ Изобретение относится к радиоэлектронике.В производстве изделий из пьезоэлектрических, в частности, пьезокерамических материалов необходимоконтролировать качество пьезоэлементов. Этот критерий определяется коэффициентом электромеханической свя-,зи К, пьезомодулем д, механическойдобротностью О и др. Иекоторые комбинации из этих параметров непосред-ственно характеризуют качество пьезоэлементов, Йаиболее важным и универсальным оценочным критерием качества пьезоэлементов, работающих нарабочей (резонансной) частоте, является показатель качества, равныйМ=К О,Известны различные способы нераэ Орушающего контроля качества пьезоэлемента по отдельным параметрам,Известен способ, основанный наизмерении тока через пьезоэлемент наего рабочей частоте и расчете механи ческой добротности 1 .Однако этот способ не дает инфор"мации о пьезоактивности пьезоэлемента. Кроме того, он требует одновре"менного измерения тока и электричес" кого напряжения на пьезоэлементе.Вследствие механической нелинейности пьезоэлемента при сильных поляхвозникают значительные искажения формы кривой тока или напряжения. Этосущественно увеличивает погрешностьизмерений,Известен также способ неразрушающего контроля качества пьезоэлемента, при котором возбуждают в пьезо-,элементе механические колебания спомощью импульсного электрическогонапряжения и наблюдают переходныйэлектрический процесс, по параметрамкоторого судят о качестве пьезоэлемента 21. Такой способ обеспечиваетполучение оценочной информации о показателе качества пьезоэлемента. Однако невозможно получить количественные данные о показателе качества,Целью изобретения является повышение точности определения показателя качества.Это достигается,тем, что по описываемому способу неразрушающегоконтроля качества пьезоэлементов вкачестве импульсного электрическогонапряжения используют радиоимпульсыс несущей частотой, равной рабочейЮЦВфВВ;а. .:, -ЬвЯМЫРЫрМЮааъанцрмм -: .мм.:,l 71 б 135 Формула изобретения частоте пьезоэлемента, и измеряютотношение начальной амплитуды напряжения свободных колебаний,пьезоэле. месута" к "амплитуде напряжения радиоимпульса.Указанная последовательность операций обеспечивает получение полнойинформации овелйчине показателя качества М пьезоэлемента, а также о,величине амплитуды механического напряжения, при которой ведут испытания.На фиг. 1 показана форма возбуждающего импульса 1 и огибающей 2свободных колебаний; на фиг. 2схема .устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ,Устройство содержит задающийгенератор 3, усилитель 4 мощности,ключевой элемент 5, к выходу которого подключен испытуемый пьезоэлемент б, схему управления 7 ключевымэлементом и электронный осциллограф 8.Задающий генератор 3 создает незатухающие электрические колебания,которые усиливаются усилителем 4мощности. Электронный ключ (или механический прерыватель) 5 формируетрадиоимпульсы на пьезоэлементе б,Для регулировки частоты следования и-скважности радиоимпульсов используют схему управления 7 ключевымэлементОм. Переменное электрическоенапряжение, поступающее с выходаусилителя 4 на пьезоэлемент б, воз"буждает в нем упругие колебания. В"некоторйй момент времени 1 = б,(ключевой элемент 5 размыкает выходную цепь и вынуждающаясила уменьшается до нуля. Так как колебательнаясистема в этот момент имеет запасэнергии й колебательная скоростьотлична от нуля, а выходная цепь усилителя 4 отключена и не оказываетдемпфирующего воздействия,- то пьезоэлемент начинает совершать свободные колебания", затухание которыхобусловлено внутреннйм трением впьезоэлементе, Так как в процессе колебаний в пьезоэлементе возникаютдинамические упругие напряжения, тов результате прямого пьезоэффекта"на экране осциллографа 8 в промежутках между возбуждающими импульсаминаблюдаются затухающие электрическиеколебания, соответствующие свободным колебаниям пьезоэлемента. Показатель качества определяют по формуле: М= О та ( О, где О д- амплитуда напряжения возбуждающего радиоимпульса, О - начальная амплитуда напряжения свободных колебаний.,Предлагаемый способ обеспечиваетизмерение показателя качества пьезоэлементов при воэможности автоматизации процесса измерения и позволяет совместить неразрушающий конт"роль наналичие дефектов в пьезоэлементе с испытаниями на динамическую прочность.2 О Способ неразрушающего контроля25 качества пьезоэлементов, при которомвозбуждают в пьезоэлементе механические колебания с помбщью импульс,ного электрического напряжения и натблюдают переходный электрический проЗр цесс, по параметрам которого судято качестве пьезоэлемента, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности определения пока-зателя качества, в качестве импульсного электрического напряжения используют радиоимпульсы с несущей частотой, равной рабочей частоте пьезоэлемента, и измеряют отношение начальной амплитуды напряжения свободных колебаний пьезоэлемента к амплитуде напряжения радиоимпульса,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Яффе Б, и др. Пьезоэлектрическая керамика. М., "Мир, 1974, с45 с. 272-273.2. Авторское свидетельство СССРР 406154, кл. 6 01 Н 29/04, 197271 б 135Составитель В,БанковРедактор М.Харитонова Техред И.Келемеш Корректор В,Вутяга Заказ 9541/47 Тираж 995 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рушская наб., д, 4/5Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная, 4