СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ПОЛЯРИЗАЦИИ КЕРАМИЧЕСКИХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКОВ Советский патент 1971 года по МПК H03H3/02 

Изобретение относится к технологии производства компонентов радиоаппаратуры и может быть использовано для контроля процесса поляризации керамических пьезоэлектриИзвестны способы контроля нроцесса поляков.

ризации керамических пьезоэлектриков, при которых исследуемый пьезоэлектрик помещается в ультразвуковое поле излучателя; под действием последнего на электродах пьезоэлектрика появляется переменное напряжение, пропорциональное наведенному пьезомодулю.

Известны также способы контроля нроцесса поляризации керамических пьезоэлектриков, состоящие в том, что к испытуемому пьезоэлектрику прикладывается напряжение щирокого спектра частот и ио величине резонансного пика амплитудно-частотной характеристики тока в цепи пьезоэлектрика определяется величина наведенного пьезомодуля.

Однако при известных сиособах получают недостаточную информацию об электрофизических параметрах пьезоэлектрика, в частности невозможно определить диэлектрическую проницаемость, чувствительность пьезоэлектрика, относительный резонансный промелч.уток и коэффициент электромеханической связи.

ских параметрах пьезоэлектрика без примепеиия специальной апиаратуры по предлагаемому способу в процессе поляризации измеряется статическая и суммарная емкость пьезоэлектрика и по их соотношению оценивается течение процесса поляризации и электрофизические параметры ньезоэлектрика.

При дифференцированном подходе к измерению емкости, в частности при измерении

статической и суммарной емкостей пьезоэлектрика, в процессе поляризации можно контролировать протекание процесса поляризации. На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой установки для осуществлеПИЯ сиособа контроля процесса поляризации

пьезоэлектриков из материала ЦТС-19; на

фиг. 2 - эквивалентная схема пьезоэлектрика

вблизи резонансной частоты.

Исследуемый пьезоэлектрик 1 вставляется

Е специальный держатель. На пьезоэлектрик от источника постоянного тока, подключенного к зажимам 2, подается поляризующее напрял-сеиие через добавочное сопротивление 3. Измерение суммарной и статической емкостей в процессе поляризации производится измерителем емкостей 4, включенным через разлелительную емкость 5. ляризующего напряжения суммарная и статическая емкости, первоначально имевшие одно и то же значение, изменяются за счет возникновения определенной степени поляризованности пьезоэлектрика. Соотношение статиче- 5 ской и суммарной емкостей достаточно полно характеризует течение процесса. Эквивалентная схема пьезоэлектрика состоит из (Со) статической емкости 6, (С динамической емкости 7, (Li) динамической ин- ю дуктивности 8 и (/) динамического сопротивления 9. На частоте намного меньшей, чем резонансная пьезоэлектрик является конденсатором, емкость которого равна15 СУ - Co-f Сь где Cs - суммарная емкость пьезоэлектрика. Следовательно, суммарную емкость (Cs пьезоэлектрика необходимо измерять на ча-) 20 стотах более низких, чем резонансная. Статическая емкость (Со) пьезоэлектрика измеряется на более высоких частотах по сравнению с основной резонансной частотой. Например, для пьезоэлектриков с продольны- 25 ми колебаниями статическая емкость измеряется на частоте , а для пьезоэлектриков с радиальными колебаниями статическая емкость измеряется на частоте ,25 fp, где /р - основная резонансная частота пьезоэлек- 30 трика. Измерив суммарную Cv и статическую Со емкости, легко определить электрофизические параметры ньезоэлектрика. Резонансная fp и антирезонансная fa часто- 35 ты пьезоэлектрика определяются: (1) 2г. YLf 1 / CiCp Из формул 1 и 2 определяют резонансный промежуток - fp, откуда45 (Kf Резонансная частота fp может быть определена предварительно для каждого типоразме- 50 ра пьезоэлектрика из значений скорости звука или из значений частотной постоянной N. Частотная постоянная или скорость звука, а следовательно, и резонансная частота fp практически не изменяются в зависимости от сте- 55 пени поляризованности пьезоэлектрика, и максимальная погрешность в определении резонансной частоты за счет степени поляризованности пьезоэлектрика составляет не более 0,5%.60 Из формулы 3 определяется относительный резонансный промежуток. ля гд д чи пь ил гд пь гд пь ри та гр де ча Диэлектрическая проницаемость опредеется: , 11.3 e -KiCs е / - толщина ньезоэлектрика, см; S - площадь электрода, Cs -суммарная емкость, пкф; Ki - коэффициент, зависящий от площади электродов и толщины пьезоэлектрика. Коэффициент электромеханической связи ля пластин и дисков определяется по велине относительного резонансного нромежутА/ . 1+0,4 А Ньезомодуль в динамическом режиме для езоэлектрика в форме диска: 0,057УСсв / r-fp У Р и dsi K2KcB е г -радиус диска, см; р - плотность материала пьезоэлектрика, г/сжЗ; К2 - коэффициент, зависящий от материала и диаметра пьезоэлектрика. Пьезомодуль в динамическом режиме для езоэлектрика в форме стержня: -|/i з|/ е / - длина пьезоэлектрика, см; Кз - коэффициент, зависящий от материала и длины пьезоэлемента. В условиях серийного производства для езоэлектриков различных размеров и матеалов целесообразно иметь заранее подсчинные коэффициенты Ki, Kz и Кз или номоаммы, по которым можно оперативно возйствовать на процесс поляризации и полуть желаемые параметры пьезоэлектриков.

Предмет изобретения

Способ контроля процесса поляризации керамических пьезоэлектриков как в течение, так и по окончании процесса поляризации, огличающпйся тем, что, с целью увеличения точности и полноты информации об электрофизических параметрах пьезоэлектрика, измеряют cviiMapHvro и статическую емкости пьезоэлектрика и по их соотношению оценивают течение процесса поляризации, электрофизические параметры и степень поляризованности пьезоэлектрика.

3 -( J

5 -ih

Фиг. 2