Способ поляризации пьезокерамических элементов Советский патент 1982 года по МПК C04B35/00 H01L41/24 

(54) СПОСОБ ПОЛЯРИЗАЦИИ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ Изобретение относится к области производства пьезоэлектрических гфиборов, .в частности, к технологии поляризации пьезокерамических элементов. Известны способы поляризации пьезокерамических элементов, основанные на воздействии на них постоянным или импульсным электрическим полем l. Сйнако в этом случае имеет место ра рушение части образцов или нежелательно уменьшение механической прочности. Техническим решением наиболее близким к предлагаемому является способ поляризации пьезокерамическнх элементов, основанный на их термообработке, приложении к ним постоянного поляризующего поля, в котором для повышения стабильности параметров пьезокерамичес- ких элементов и повышения их пьезоак- тивности используют электрические поля, близкие к пробивным, но ниже напряжен- ности, при которой происходит развитие теплового пробоя Ь. Контроль процесса

ЭЛЕМЕНТОВ осуществляется при помоши 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 ра ушения структуры пьезоэлектрического материала. Целью изобретения является повышение надежности защиты от разрушения элементов в гфоцессе поляризации, и достижение высокой пьезоактивнхгги и механической 1фОЧНОСТИ. Поставлешгая цель достигается за . счет того, что в известном способе поляризации пьезокерамических элементов nj-reM приложения к ним электрического поля и измерения пьезоэлектрических 3.91 свойств определяют величины интенсивности и амплитуды акустической эмиссии в процессе поляризации, измеряют пьезоэлектрические и механические свойства после поляризации, сопоставляют их огггимальные значения со значениями интенсивности и амплитуды и по ним кор ректируют электрическое поле.. На чертеже показана схема устройства, реализующая предлагаемый способ Устройство состоит из нагревательной камеры 1 с поляризационной средой, ист очника высокого напряжения 2, волновода 3, датчика 4 акустической эмиссии блока 5 анализа и регистрации сигналов акустической эмиссии. Из поляризуемой партии элементов берут выборочную часть элементов, каждый из которых поляризуют в поле, близком к пробивному, и одновременно принимают сигналы акустической эмиссии. Для этого элемент помещают в камеру 1, акустически соединяют с волноводом 3, выводящем датчик 4 из нагретой зоны. От источника 2 на пьезокерамический элемент 6 подают высокое напряжение. Сигналы акустической эмиссии, возникающие в процессе полярио.адии, распространяются по волноводу 3 и преобразуются датчиком 4 в электрические сигналы. Блок 5 анализа и регистрации измеряет интенсивность и амплитуду сигналов акустической эмиссии, превьццающих до амплитуде установленный уровень. После оконча ния поляризации измеряют полученные мех нические и пьезоэлектрические параметры пьезокерамических элеме1ггов и, сопоставляя их с параметрами сигналов акустической эмиссии, определяют оптимальный уровень сигналов акустической эмис сии для данной партии пьезокерамических элементов. При поляризации основной партии элементов каждый из них помешают в описанное устройство, одновременно с подачей поляризующего поля 1дэинимают сигналы акустической эмиссий и регулируют величину поляризующего поля, добиваясь выбранной оптимальной величины сигналов акустической эмиссии. Предлагаемым способом была проведена поляризация пьезокерамических элементов из пьезокерамики титаната бария. 4 На выбранной части элементов было установлено, что при температуре, близ кой к температуре перёхода в парафазу, и электрическом поле свыше 20-25 кВ/см, интенсивность сигналов акустической эмирсии более 10 имп/с характеризует развитие пробоя, при интенсивности менее 500 имп/с пробой не развивается, и разруиюние образца не наступает. Это позволило пррвести поляризацию основной партии без пробоя элемещОВ при вьгсоких значениях электрического пояя и достигнуть высоких пьезоэлектрических параметров. Поляризация при комнатной температуре электрическими полями до 28 кВ/см показала, что элементы, которые поляризовались 1ФИ меньщем уровне акустической эмиссии, имеют более высокую прочность. Изменению максимальной интенсивности сигналов акустической эмиссии от 15 имп/с до 4О имп/с соответствует уменьшение прочности на 15-20% при одинаковых пьезоэлектрических параметрах. Формула изобретения Способ поляризации пьезокерамичес- ких элементов путем приложения к ним электрического поля и измерения пьезоэлектрических свойств, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности защиты от разрушения элемеиггов В процессе поляризации и достижения высокой пьезоактивности и механической прочности, определяют величины интенсивности и амплитуды акустической эмиссии в процессе поляризации, измеряют пьезоэлектрические и механические свойства после поляризации, сопоставляют их оптимальные значения со значениями интенсивности и амплитуды акустической эмиссии и по ним корректируют электрическое поле. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Поляризация пьезокерамики. Под. ред. Е. Г. Фесенко, Ростов-на-Дону, иая-во . 69-106. 2.Авторское свидетельство СССР № 268232, кл. С 04 В ЗЗ/ОО, 197О (прототип).

/