Способ поляризации пьезокерамических элементов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиииСоциапиетичесиииРеспублик и 918284(23)Приоритет ФЬоударетвкииый комитет СССР оо делам изобретений и открытийДата опубликования описания 09.04.82(72) Авторы изобретения А. С. Трипалин и В. М. Шихман Ростовский ордена Трудового Красного Знамен госуйарстфоннь 1 й(54) СПОСОБ ПОЛЯРИЗАЦИИ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХЭЛЕМЕНТОВ Изобретение относится к области производства пьезоэлектрических приборов, ,в частности, к технологии поляризации пьезокерамических элементов. Известны способы поляризации пьезокерамических элементов, основанные на воздействии на них постоянным или импульсным электрическим полем 11.Однако в этом случае имеет место раз. рушение части образцов или нежелательное1 о уменьшение механической прочности.Техническим решением наиболее близким к предлагаемому является способ поляризации пьезокерамических элемен 35 тов, основанный на их термообработке, приложении к ним постоянного поляризующего поля, в котором для повышения стабильности параметров пьезокерамических элементов и повышения их пьезоактивности используют электрические поля, близкие к пробивным, но ниже напряжен-. ности, при которой происходит развитие теплового пробоя 2, Контроль процесса осуществляется при помощи системы измерения электрической проводимости.Однако, этот способ, также как и другие известные способы, не обеспечивают надежную защиту пьезоэлементов в процессе их поляризации из-за разброса характеристик пьезоэлементов. Кроме того, известные способы не позволяют достигать максимально высоких значений пьезоэлектрических параметров при сохранении высокой механической прочности, так как не связывают процесс поляризации с процессами разрушения структуры пьезоэлектрического материала.Целью изобретения является повышение надежности защиты от разрушения элементов в процессе поляризации и достижение высокой пьезоактивнэсти и меха нической прочности.Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе поля- . ризации пъезокерамических элементов путем приложения к ним электрического поля и измерения пьезоэлектрическихсвойств определяют величины интенсивности и амплитуды акустической эмиссии в процессе поляризации, измеряют пьезоэлектрические и механические свойства после поляризации, сопоставляют ихоптимальные значения со значениями интенсивности и амплитуды и по ним корректируют электрическое поле. На чертеже показана схема устройства, реализующая предлагаемый способ. 30Устройство состоит из нагревательной камеры 1 с поляриэационной средой, источника высокого напряжения 2, волновода 3, датчика 4 акустической эмиссии, блока 5 анализа и регистрации сигналов 1 Б акустической эмиссии. Из поляризуемой партии элементов берут выборочную часть элементов, каждый из которых поляризуют в поле, близком к пробивно- му, и одновременно принимают сигналы р акустической эмиссии. Для этого элемент помещают в камеру 1, акустически соединяют с волноводом 3, выводящим датчик 4 из нагретой зоны. От источника 2 на пьеэокерамический элемент 6 2 з подают высокое напряжение, Сигналы акустической эмиссии, возникающие в процессе поляри;-ации, распространяются по волноводу 3 и преобразуются датчиком 4 в электрические сигналы. Блок 5 Зй анализа и регистрации измеряет ин.енсивность и амплитуду сигналов акустической эмиссии, превышающих до амплитуде установленный уровень. После окончания поляризации измеряют полученные механические и пьезоэлектрические параметры пьезокерамических элементов и, сопоставляя их с параметрами сигналов акуотической эмиссии, определяют оптималь-. ный уровень сигналов акустической эмиссии для данной партии пьезокерамических элементов. При поляризации основной партии элементов каждый из них помешают в описанное устройство, одновременно с подачей поляризуюшего поля принимают сигналы акустической эмиссии и регулируют величину поляриэующего поля, добиваясь выбранной оптимальной величины сигналов акустической эмиссии.Предлагаемым способом была проведена поляризация пьезокерамических элементов из пьезокерамики титанатабария. На выбранной части элементов было установлено, что при температуре, близ-. кой к температуре перехода в парафазу, и электрическом попе свыше 20-25 кВ/см, интенсивность сигналов акустическойзэмиссии более 10 имп/с характеризует развитие пробоя, при интенсивности менее 500 имп/с пробой не развивается, и разрушение образца не наступает, Это позволило провести поляризацию основной партии без пробоя элементов при высоких значениях электрического поля и достигнуть высоких пьезоэлектрических параметров.Поляризация при комнатной температуре электрическими полями до 28 кВ/см показала, что элементы, которые поляриэовались при меньшем уровне акустической эмиссии, имеют более высокую прочность. Изменению максимальной интенсивности сигналов акустической эмиссии от 15 импс до 40 имп/с соответствует уменьшение прочности на 15 20% при одинаковых пьезоэлектрических параметрах.Формула изобретенияСпособ поляризации пьезокерамических элементов путем приложения к нимэлектрического поля и измерения пьезоэлектрических свойств, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности защитыот разрушения элементовв процессе поляризации и достижения высокой пьезоактивности и механическойпрочности, определяют величины интенсивности и амплитуды акустической эмиссии в процессе поляризации, измеряютпьезоэлектрические и механические свойства после поляризации, сопоставляют ихоптимальные значения со значениями интенсивности и амплитуды акустическойэмиссии и по ним корректируют электрическое поле.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Поляризация пьезокерамики. Под.ред. Е. Г. Фесенко, Ростов-на-Дону,иэд-во РГУ с. 69-106.Ф2. Авторское свидетельство СССРМ 9 268232, кл. С 04 В 33/00, 197091 8284 авитель Н. фельдманед А. АчКорректор М К Коляд едакто 034/29 Тираж 640ВНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений и откр113035,:Москва, Ж, Раушска Подписное СССРтийнаб д, 475 к илиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная,