Способ неразрушающего контроля качества пьезоэлементов Советский патент 1980 года по МПК H03H3/02 

(54) СПОСОБ НЕРАЗРУШМЛЦЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к радиоэлектронике.

В производстве изделий из пьезоэлектрических, в частности, пьезокерамических материалов необходимо контролировать качество пьезоэлементов. Этот критерий определяется коэффициентом электромеханической связи К, пьезомодулем 3 , механической добротностью (3 и др. Некоторые комбинации из этих параметров непосредственно характеризуют качество пьезоэлементов, Наиболее важным и универсальным оценочным критерием качества пьезоэлементов, работающих на рабочей (резонансной) частоте, является показатель качества, равный . М К Q.

Известны различные способы Hepaisрушаюадего контроля качества пьезоэлемента по отдельным параметрам.

Известен способ, основанный на . измерении тока через пьезозлемент на его рабочей частоте и расчете механической добротности 1.

Однако этот способ не дает информации о пьезоактивности пьезоэлемента. Кроме того, он требует одновременного измерения тока и электричеокого напряжения на пьезоэлементе. Вследствие механической нелинейности пьезозлемента при сильных полях возникгиот значительные искажения формы кривой тока или напряжения. Это существенно увеличивает погрешность измерений.

Известен также способ неразрушакядего .контроля качества пьезоэлемен0та, при котором возбуждают в пьезоэлементе механические колебания с помощью импульсного электрического напряжения и наблюдают переходный электрический процесс, по параметрам

5 которого судят о качестве пьезоэлемента 2. Такой способ обеспечивает получение оценочной информации о показателе качества пьезоз.пемента. Однако невозможно получить количествен0ные данные о показателе качества.

Целью изобретения является повышение точности определения показателя качества.

Это достигается .тем, что по опи5сываемому способу неразрушающего контроля качества пьезоэлементов в качестве импульсного электрического напряжения используют радиоимпульсы с несущей частотой, равной рабочей

0

астоте пьезоэлемента, и измеряют тношение начальной амплитуда напряения свободных колебаний пьезоэлеШта ;к;ймплитуДё напряжения jraitHOмпульса.

Укаэашая последовательность опеаций обеспечивает получени е полной информации о величине показателя качества М пьезоэлемента/ а также о

величине амплитуды механического на-( пряжения, при которой ведут испытания.. ,

На фиг. 1 показана форма возбуждающего ймпульса. 1 и огибанвдей 2 свободных колебаний; на фиг. 2 - ; схема .устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаёмый способ.:

Устройствосодержит задающий генератор 3, усилитель 4 мощности, ключевой элемент 5, к выходу которбго подключен испытуемый пьезоэлемент б,схему управления 7 ключевым элементом и электронный осциллограф 8. . ..

Задающий генератор 3 создает незатухающие электрические колебания, которые усиливаются усилителем 4 мощности. Электронный ключ (или механический прерыватель) 5 формирует радиоимпульсы на пье оэлементе 6. Для регулировки частоты следования

И cifcBaMcHcrcTK радиоимпульсов; используют схему управления 7 ключевым элементом. Перемеййоё электрическое напряжение , пост-57пающее с выхода усилителя 4 на пьезоэлемент 6, возбуждает в нем упругие колебания. В нёкоторьй момент времени t--fc ключевой элемент 5 размыкает выкодную цепь и вынуждаквдая сила уМеньша:ётся до нуля. Так как колебательная система в этот момент имеет запас

энергии и колебательная скорость отлична от нуля, а выходная цепь усилителя 4 отключена и не ока:зывает демпфирующего воздействия, то пьезоэлемент начинает совершать свободные колебания ,, затуханйёкбторых обусловлено внутренним трением в пьезоэлементе. Так как в процессе

716135

колебаний в пьезоэлементе возникают динамические упругие напряжения, то в результате прямого пьезоэффекта на экране ос1хиллографа 8 в промежутках между возбуждающими импульсами наблюдаются затухающие электрические колебания, соответствующие свободным колебаниям пьезоэлемента. Показатель качества определяют по формуле: М-ирп2/ип11.где и,- амплитуда напрюкения возбуждающего радиоимпульса, UfYi2 начальная амплитуда напряжения свободных колебаний., Предлагаемый способ обеспечивает измерение показателя качества пьезоэлементов при возможности автоматизации процесса измерения и позволяет совместить неразрушающий конт р6ль наналичие дефектов в пье оэлементе с испытаниями на динамическую прочность.

Формула изобретения

Способ неразрушающего контроля качества пьезоэлементов, при котором возбуждающ в пьезоэлементе механические колебания с помощью импульссного электрического напряжения и нат блюдают переходный электрический процесс, по параметрам которого судят о качестве пьезоэлемента, о т л и чающийся тем,, что, с целью повышения точности определения показателя 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 экспертизе

Ii Яффе Б. и др. Пьезоэлектрическая керамика. М., Мир, 1974, с с. 272-273.

2, Авторское свидетельство СССР 40615,4, кл. G01 N 29/04, 1972 (прототип).

716135

,/

/77Г