Способ поляризации пьезоэлементов Советский патент 1991 года по МПК H04R31/00 

Изобретение относится к технике ультразвукового неразрушающего контроля и может быть использовано при создании ультразвуковых пьезокерамических преобразователей.

Цель изобретения - повышение качества пьезоэлементов.

На фиг. 1 представлено схематически устройство для реализации предлагаемого способаJ на фиг. 2 - зависимость коэффициента электромеханиче - ской связи от напряжения поляризации для различных скоростей изменения поляризующего напряжения (зависимость а относится к скорости изменение цр-

ляризующего напряжения, не превосходящей скорости установившегося равновесного процесса в пьезоматериале);, на фиг. 3 - модули электрического сопротивления поляризуемого пьезоэле- мента: а) пьезоэлемент не поляризован (U 0), б) напряжение поляризации принято равным Ut (11 11,), в) напряжение поляризации принято равным Uj (U U2) , при этом , на фиг. 4 - наблюдаемые эхо-импульсы, принятые поляризуемым пьезоэлемен- том при различных напряжениях поляризации: a) U - 0, б) U и, в) U иг.

С&

со

00 00

«-J

J1638807

Устройство (фиг.I) содержит источник 1 напряжения , соединенный с электродом 2 через ограничительное

прх Е пр прочность пьезокерамического

Jo екая

материалаЈ 1 - наименьшее расстояние между электродами. Изменение напряжения выполняют со скоростью, не превосходящей скорости установившегося равновесного процесса в пъезомате- риале как электромеханической системе, после установления напряжения U U0 плавно снижают напряжение вновь до 0, при этом уменьшение напряжения выполняют со скоростью, не превышающей скорости установившегося равновесного процесса в пъезома- териале. Описанные изменения напряжения выполняют не менее пяти раз.

Для осуществления способа необходимо определить численное значение скорости установившегося равновесного процесса в пьеэоматериале. Это может быть выполнено различными путями. Например, на фиг.Зд-Ь показа- ны наблюдаемые формы модуля электрического сопротивления пьезоэлекента в области частот резонанса f« и антиресопротивление Zorp и электродом 3. Между элтектродами 2 и 3 установлен поляризуемый пьезоэлемент А, параллельно которому установлен измерительный вольтметр 5. Между электродом 2 и источником I напряжения включено ограничительное сопротивление 6.

Источник 1 поляризующего напряжения должен иметь возможность плавного изменения напряжения поляризации U. Вольтметр 5 допжен иметь большое входное сопротивление (например, электростатический) .

Способ осуществляют следующим образом.

Подают электрическое напряжение на электроды 2 и 3 пьезоэлемента от источника 1 питания через ограничительное сопротивление 6, меняют напряжение источника питания от 0 до и„, где U EnDl; Е пй электриче10

15

20

25

наблюдаемого имуплъса. Для определения допустимой скорости изменения II необходимо в какой-то момент времени, например при t t4, прекратить изменение у и наблюдать за значениями fp, fq или U «U1. Если амплитуда импульса U или частоты f p, f Q остаются практически неизменными, то скорость изменения Д считается допустимой для обеспечения хода равновесного процесса. Практически неизменными значения fp, fg или U считаются тогда, когда по истечении 3 мин значения f p, fg, U отличаются от исходных не более чем на 0,25%.

Определив численное значение скорости поляризации для данного пьезокерамического материала, начинают процесс поляризации, который заключается в следующем: плавно (с определенной скоростью) увеличивают напряжение поляризации от 0 до величины

1, где Е „р - электрическая прочность пьезокерамического материала } 1 - наименьшее расстояние между электродами, при достижении величины U0 начинают плавно умень30

ио Е«Р

шать напряжение до 0, Цикл 0- повторяют не менее 5 раз.

Использование способа позволяет повысить качество пьезокерамических элементов, используемых для изго- зе товления пьезокерамических преобразователей.

Формула изобретения

40 Способ поляризации пьезоэлементов, включающий изменение величины электрического напряжения на электродах пьезоэлемента от нуля до«предпробойно- го и обратно до нуля, отличаю45 Щ и и с я тем, что, с целью повышения качества пьезоэлементов, предварительно определяют скорость изменения электрического напряжения из условия изменения резонансной и антизонанса Ја, а на фиг. 4q- Б- наблюдаемые50 резонансной частот не более чем на импульсы эхо-сигналов в момент вре- 0,25% при выдержке в течение 3 мин мени t - t(, когда поляризующее на- после последнего изменения электриче- пряжение U 0, при t t, у U, j ского напряжэния, причем количество при t tj, U иг. С ростом U уве- циклов изменения электрического наличивается резонансный промежуток$5 пряжения выбирают больше пяти.

fa

Р

а также разность амплитуд

i

5

0

5

наблюдаемого имуплъса. Для определения допустимой скорости изменения II необходимо в какой-то момент времени, например при t t4, прекратить изменение у и наблюдать за значениями fp, fq или U «U1. Если амплитуда импульса U или частоты f p, f Q остаются практически неизменными, то скорость изменения Д считается допустимой для обеспечения хода равновесного процесса. Практически неизменными значения fp, fg или U считаются тогда, когда по истечении 3 мин значения f p, fg, U отличаются от исходных не более чем на 0,25%.

Определив численное значение скорости поляризации для данного пьезокерамического материала, начинают процесс поляризации, который заключается в следующем: плавно (с определенной скоростью) увеличивают напряжение поляризации от 0 до величины

1, где Е „р - электрическая прочность пьезокерамического материала } 1 - наименьшее расстояние между электродами, при достижении величины U0 начинают плавно умень0

ио Е«Р

шать напряжение до 0, Цикл 0- повторяют не менее 5 раз.

Использование способа позволяет повысить качество пьезокерамических элементов, используемых для изго- е товления пьезокерамических преобразователей.

Формула изобретения

0 Способ поляризации пьезоэлементов, включающий изменение величины электрического напряжения на электродах пьезоэлемента от нуля до«предпробойно- го и обратно до нуля, отличаю5 Щ и и с я тем, что, с целью повышения качества пьезоэлементов, предварительно определяют скорость изменения электрического напряжения из условия изменения резонансной и анти0 резонансной частот не более чем на 0,25% при выдержке в течение 3 мин после последнего изменения электриче- ского напряжэния, причем количество циклов изменения электрического на

Изобретение относится к ультразвуковому контролю, может быть использовано при создании ультразвуковых пьезокерамических преобразователей. Цель изобретения - повышение качества пьезокерамических элементов - заключается в ток, что подают электрическое напряжение на электроды пьезо- элемента от источника питания, меняют напряжение от 0 до U0, где U „„1 Епр- электрическая прочность пьезо- керамического материала; 1 - наименьшее расстояние между электродами. Изменение напряжения выполняют со скоростью, не превосходящей скорости установившегося равновесного процесса в пьезоматериале. После установления U U0 плавно снижают напряжение вновь до 0 также со скоростью, не превышающей скорости установившегося равновесного процесса в пьезоматериа- ле. Повторяют изменение напряжения п раз, где п 5. 4 ил. с &

12„1

. 5

Фиг.1

фиг. I

u

t-ty,

u о

a

a

(Г

Vv