CN115141017A - 一种压电陶瓷、gis局部放电检测超声传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种压电陶瓷、GIS局部放电检测超声传感器及其制备方法，属于局部放电检测技术领域，克服了现有技术中的超声波传感器检测灵敏度无法完全满足GIS的局放检测需求的缺陷。本发明提供了一种0.78Pb0.95Ba0.024La0.026(Zr0.49Ti0.51)O3‑0.05Pb(Zn1/3Nb2/3)O3‑0.15Pb(Ni1/3Nb2/3)O3‑0.02Pb(Sb1/3Nb2/3)O3压电陶瓷。提高了GIS局部放电检测超声传感器的检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于局部放电检测技术领域，具体涉及一种压电陶瓷、GIS局部放电检测超声传感器及其制备方法。
背景技术
GIS封闭式气体绝缘组合电器在运行中会发生如下的局部放电：①载流导体表面缺陷，如有毛刺、尖角、设计不合理、导体表面的电场强度过高等，会引起的局部放电。②绝缘体与导体的交界面上存在气隙，这种气隙可能是在产品制造时残留的，也可能是在使用中热胀冷缩形成的。气隙中分配的场强高，而气隙本身的击穿场强又低，于是在气隙中首先产生放电。③浇注绝缘体中的缺陷，如气泡、裂纹等所产生的局部放电。④在SF6中导电微粒在强电场下产生的局部放电。上述各种局部放电，都可能导致整个GIS损坏，因此需要对GIS的局部放电进行监测，以保证GIS的可靠运行。
超声波局部放电检测技术是目前主流的局部放电检测技术。其优势为：①适用面广，可用于GIS、变压器、开关柜、架空线路等电力设备和站域空间中的各类设备的监测；②可对局放进行定位；③对场地要求低，不受电磁干扰，使传感器贴近设备外壳甚至不进行接触即可完成测试；④不影响设备运行；⑤体积小，频带窄，适合开展在线监测。
因此目前超声波检测技术已广泛应用于电网，且随着电网数字化对设备的全面感知和缺陷预警需求，超声波传感器将广泛应用于GIS等的在线监测和缺陷定位，应用量将进一步增加。
但目前的超声波传感器也存在以下问题：目前市场上尚无针对电力设备特点定制化开发的超声波传感器产品。广泛应用PAC(美国物理声学公司)产品，是因为其检测频带正好落在电力设备局放特征频带上，但PAC产品的峰值灵敏度对应的检测频带为100kHz左右，并不与GIS(20～80kHz，峰值60kHz)的局放特征频带重合；国内外的接触式传感器产品均非针对GIS局部放电特征开发，核心传感材料工业化应用的压电系数有限，且峰值灵敏度对应的检测频带与电力变压器的局放信号也不匹配，检测灵敏度均无法完全满足GIS的局放检测需求，尚无有效检测手段，实际应用中存在严重的漏报、误报等问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的超声波传感器检测灵敏度无法完全满足GIS的局放检测需求的缺陷，从而提供一种压电陶瓷、GIS局部放电检测超声传感器及其制备方法。
为此，本发明提供了以下技术方案。
第一方面，本发明提供了一种0.78Pb0.95Ba0.024La0.026(Zr0.49Ti0.51)O3-0.05Pb(Zn1/ 3Nb2/3)O3-0.15Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.02Pb(Sb1/3Nb2/3)O3压电陶瓷。
第二方面，本发明提供了一种压电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、选用Pb3O4、BaCO3、La2O3、ZrO2、TiO2、Nb2O5、ZnO、Ni2O3、Sb2O3作为原料，按照化学计量配比计算各个成分重量，进行称量；
步骤2、将称量后的原料混合，加入无水乙醇进行第一次球磨，然后进行第一次烘干；
步骤3、煅烧；
步骤4、将煅烧后的产物加入无水乙醇进行第二次球磨，然后进行第二次烘干；
步骤5、对二次烘干后的产物进行预压；
步骤6、冷等静压；
步骤7、烧结。
进一步的，满足条件(1)-(7)中的至少一项：
(1)步骤2中，第一次球磨的转速为450-500r/min，时间为6-8h；
(2)步骤3中，煅烧的温度为970-1000℃，时间为2-3h；
(3)步骤4中，第二次球磨的转速为450-500r/min，时间为6-8h；
(4)步骤5中，所述预压的压力为10-12Mpa，时间为1-2min；
(5)步骤5和步骤6之间还包括，将预压后的产品放入袋中抽真空，然后将袋进行密封；
(6)步骤6中，所述冷等静压的压力为200Mpa，时间为3-5min；
(7)步骤7中，所述烧结的温度为1225-1250℃，时间为2-3h。
第三方面，本发明提供了一种GIS局部放电检测超声传感器，包括极化压电陶瓷、外壳、盖板、输出端子和铜片；
所述极化压电陶瓷为上述压电陶瓷或根据上述制备方法制得的压电陶瓷经过涂银、烧银、极化后的产物；
极化压电陶瓷设置在所述盖板上，所述铜片焊接在所述极化压电陶瓷上，所述铜片通过引线与输出端子连接，所述盖板固定在所述外壳上，所述极化压电陶瓷设置在传感器内腔中，所述极化压电陶瓷与所述外壳之间存在间隙。
优选地，所述铜片为无氧铜片。
进一步的，所述压电陶瓷的厚度为12mm，直径为10cm。
进一步的，满足条件(1)-(6)中的至少一项：
(1)所述外壳高度为27mm，外径为19.5mm，外壳厚度为2.75mm，尺寸公差均小于±0.05mm；
(2)所述盖板为氧化铝陶瓷，所述盖板直径为18cm，厚度为2mm；
(3)所述外壳材质为304不锈钢；
(4)所述输出端子为SMA接头；
(5)所述极化压电陶瓷的弧形侧面设置有绝缘柔性材料；
(6)所述盖板上设置有银浆和粘结剂。
第四方面，本发明提供了一种GIS局部放电检测超声传感器的制备方法，包括以下步骤：
A、将压电陶瓷通过机加工获得目标尺寸，进行涂银、烧银、极化获得极化压电陶瓷，然后采用低温焊接将其焊接在盖板上，极化压电陶瓷正极设置在远离盖板的一端；
B、采用低温焊接将所述铜片焊接在所述极化压电陶瓷正极面；将引线的两端分别焊接在输出端子和铜片上；与外壳进行组装。
进一步的，满足条件(1)-(3)中的至少一项：
(1)所述A中，涂银包括：在压电陶瓷上、下两面均匀涂覆银浆、烘干，重复两-三次；
(2)所述A中，烧银温度为700-800℃，时间30-36min；
(3)所述A中，极化包括：在80℃，1kV/mm的直流电场下极化30min。
进一步的，在引线一端与输出端子焊接后，所述B中的组装包括：将输出端子外壁与外壳连接；
还包括将热熔胶加热融化，然后灌入外壳，对输出端子进行封胶。
进一步的，所述B中的组装包括：在盖板设置有极化压电陶瓷一侧的边缘交替设置银浆和粘结剂，然后与外壳进行装配。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的一种0.78Pb0.95Ba0.024La0.026(Zr0.49Ti0.51)O3-0.05Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.15Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.02Pb(Sb1/3Nb2/3)O3压电陶瓷，材料压电系数高于1000pC/N，且性能稳定，作为GIS局放超声传感器的核心材料，可显著提高超声传感器的检测灵敏度，满足GIS局放检测需求，降低实际应用中存在漏报、误报等问题出现的概率，为电网的可靠运行提供技术支撑。
2.本发明提供的GIS局部放电检测超声传感器，包括上述压电陶瓷，所述压电陶瓷的厚度为12mm，直径为10cm。本发明的GIS局部放电检测超声传感器具有高检测灵敏度的同时，超声传感器的峰值灵敏度对应的频带与GIS(20～80kHz，峰值60kHz)的局放特征频带重合，进一步提高局放检测的准确性。
3.本发明提供的GIS局部放电检测超声传感器，通过仿真计算获得外壳的尺寸，进一步提高超声传感器的检测灵敏度，保证检测效果。
4.本发明提供的GIS局部放电检测超声传感器，在压电陶瓷弧形侧面缠绕绝缘柔性材料，如绝缘生料带，可提高传感器的耐冲击和耐跌落性能。
5.本发明提供的GIS局部放电检测超声传感器，在盖板设置有银浆和粘结剂，可同时保证盖板与外壳电连接性能和粘结性能。
6.本发明提供的GIS局部放电检测超声传感器的制备方法，设计适用于GIS局部放电检测的接触式传感器材料尺寸及外壳结构，运用灌封工艺、多头点胶技术、低温焊接技术等制备工艺，获得了一种高灵敏度的GIS局部放电接触式超声传感器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1超声传感器的结构示意图；
图2是实施例1极化压电陶瓷的制备工艺流程图；
图3是实施例1超声传感器的制备工艺流程图；
图4是实施例1超声传感器外壳的三视图；
图5是实施例1盖板上银浆和粘结剂的分布示意图；
图6是本发明实施例1、PAC-R6、PAC-R15的灵敏度测试曲线；
图7是本发明实施例1、对比例1的灵敏度测试曲线。
附图标记：
1-灌封胶；2-外壳；3-传感器内腔；4-输出端子；5-引线；6-无氧铜片；7-极化压电陶瓷；8-盖板；9-柔性绝缘生料带，10-粘结剂；11-银浆。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供了一种GIS局部放电检测超声传感器，如图1所示，包括极化压电陶瓷7、外壳2、盖板8、输出端子4和无氧铜片6。极化压电陶瓷设置在所述盖板上，所述无氧铜片焊接在所述极化压电陶瓷上，所述无氧铜片6通过引线5与输出端子4连接，所述盖板8固定在所述外壳2上，所述极化压电陶瓷7设置在传感器内腔3中，所述极化压电陶瓷7与所述外壳2之间存在间隙。
本实施例中的输出端子4为SMA接头，极化压电陶瓷7为0.78Pb0.95Ba0.024La0.026(Zr0.49Ti0.51)O3-0.05Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.15Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.02Pb(Sb1/3Nb2/3)O3压电陶瓷经过涂银、烧银、极化后的产物；盖板8为氧化铝陶瓷盖板，外壳2材质为304不锈钢。输出端子通过灌封胶1密封。
实施例2
本实施例提供一种GIS局部放电检测超声传感器的制备方法，如图2、图3所示，包括以下步骤：
1、制备压电陶瓷：
(1)按照化学计量配比分别称取Pb3O4 21.9620g、BaCO3 0.3694g、La2O30.3304g、ZrO2 4.7096g、TiO2 3.1776g、Nb2O51.9492g、ZnO 0.1357g、Ni2O3 0.4134g、Sb2O3 0.0972g，各原料的纯度高于99％。
每种成分均采用一次称量，可避免分多次称量总克数相加造成误差叠加。
(2)一次球磨：一次球磨的球磨珠为大小不同的玛瑙球。在球磨原料之前，先装入纯水球磨至液体清澈，再装入酒精球磨半小时，以保证球磨罐干净无杂质。然后将(1)中称取的原料全部混合，放入球磨罐中，并倒入约球磨罐体积1/3的无水乙醇，略微浸没样品。此处一次球磨转速为500r/min，时间为6个小时，以将称量好的各原料粉体均匀混合。
(3)一次烘干：将球磨好的样品倒入培养皿，培养皿加盖滤纸，放入烘箱中烘干5小时左右，至酒精挥发样品表面龟裂。
(4)煅烧：将烘干的粉末倒入研钵研磨后，压紧入小坩埚中。在箱式炉中先垫锆板，放上小坩埚，再盖上锆板进行煅烧。煅烧的温度为970℃，时间是2小时。
(5)二次球磨：将煅烧后的陶瓷样品敲碎重新研磨成细粉，进行第二次球磨，在此之前将玛瑙球更换为大小相同的氧化铝球磨珠。二次球磨转速为500r/min，时间为8个小时，将样品粉碎为均匀的细小颗粒。
(6)二次烘干：将球磨好的样品倒入培养皿，培养皿加盖滤纸，放入烘箱中烘干5小时左右，至酒精挥发样品表面龟裂。
(7)预压：将烘干的粉末倒入研钵研磨至较细粉末，装入冷等静压磨具中，用压片机10MPa预压1分钟，脱模装入乳胶袋中依次排列，成型的样品间需留有一定的空间；然后将乳胶袋抽真空。
(8)冷等静压：将抽真空的乳胶袋密封后，装入冷等静压机，在200MPa液压下压制3分钟，这样的样品与干压法制得样品相比更加致密。
(9)烧结：将压制成型的圆柱样品采用埋烧的方式用箱式炉进行烧结。烧结温度为1225℃，烧结时间为2小时。
2、制备极化压电陶瓷：
(1)机加工：通过外圆和平面磨床对压电陶瓷进行机加工，得到直径10cm、厚度12mm的光滑平整的圆柱样品。
(2)涂银：取加工好的的圆柱样品，均匀涂上松节油稀释了的银浆，烘干后重复三次确保银层的平整与完整。
(3)烧银：将烘干样品放入箱式炉再次升温，烧银温度为800℃，时间30分钟。
(4)极化：烧完银样品在80℃，1kV/mm的直流电场下极化30min。
重复步骤1-2，制备编号1-10的极化压电陶瓷，使用准静态d33测试仪器测量1-10号极化压电陶瓷的性能，测得本发明极化压电陶瓷的压电性能如表1所示。
表1 10个极化压电陶瓷性能测试结果
| 压电陶瓷 | 压电常数(pC/N) |
| 1 | 1150 |
| 2 | 1080 |
| 3 | 1164 |
| 4 | 1132 |
| 5 | 1087 |
| 6 | 1145 |
| 7 | 1170 |
| 8 | 1177 |
| 9 | 1165 |
| 10 | 1139 |
1-10号极化压电陶瓷的压电常数均高于1000pC/N，由表1可知，本发明压电陶瓷具有很高的压电常数，且性能稳定。
3、超声传感器的制备：
(1)制备盖板：在20MPa、1500℃条件下进行热压烧结得到氧化铝陶瓷，通过外圆和平面磨床对氧化铝陶瓷进行机加工，得到直径18cm、厚度2mm的光滑平整原片。
(2)极化压电陶瓷焊接：利用同心圆工装控制在氧化铝陶瓷盖板一面，低温焊极化压电陶瓷(本实施例采用8号极化压电陶瓷)，65℃热烘枪预干10min，后放入恒温烘箱65℃烘干2hour，注意极化压电陶瓷的正负极标志，正极设置在远离盖板的一侧。
(3)外壳加工：仿真计算获得外壳尺寸，设计如图4所示的超声传感器外壳，外壳用材质304不锈钢，表面应处理光滑，加工高度27.00mm，外径19.50mm，外壳厚度为2.75mm，尺寸公差均小于±0.05mm的传感器外壳。
(4)外壳预处理：酒精浸泡外壳，擦拭干净，清除碎屑。烘干后称重待用。
(5)分拣打标：称量外壳质量，偏差控制在0.5g以内。将满足要求的壳体用激光打标机进行标注，标注生产时间、生产批次、产品型号等信息。
本实施例的外壳重量为29.0±0.5g。
(6)接头焊接：采用固定工装固定SMA接头，将单根引线与SMA接头采用点焊机焊接。焊接时间0.6s，焊接电流14kA，留出来的引线长度应合适，一般为实际需要长度的1.3～1.5倍。然后将SMA接头装配入传感器外壳，用螺母固定。
(7)接头封胶：热熔胶棒3cm长*直径7mm，融化后灌入外壳，保证水密性。
(8)电极焊接：将引线另一端焊接在无氧铜片上，无氧铜片直径8mm(实心圆)*0.3mm，采用点焊焊接，焊接时间0.6s，焊接电流14kA。无氧铜片和极化压电陶瓷正极低温焊接，焊接完成后，再在无氧铜片焊接有引线的一面以及无氧铜片与极化压电陶瓷涂接触面的边缘缝隙处涂一些银浆，将无氧铜片边缘1mm范围内与极化压电陶瓷表面的银电极接触。
(9)侧缘保护：将极化压电陶瓷的弧形侧面缠绕一层柔性绝缘生料带9。
(10)整体封装：在氧化铝陶瓷盖板内缘交替涂银浆11和粘结剂10(本实施例中90度范围内设置银浆，相邻的90度范围内设置粘结剂，如图5所示)，涂好后装入壳体，插入过程中极化压电陶瓷不要触碰外壳壁，得到GIS局部放电超声传感器。
实施例3
本实施例提供了一种GIS局部放电检测超声传感器的制备方法，包括以下步骤：
1、制备压电陶瓷：
按照化学计量配比分别称取Pb3O4 21.9620g、BaCO3 0.3694g、La2O3 0.3304g、ZrO24.7096g、TiO2 3.1776g、Nb2O51.9492g、ZnO 0.1357g、Ni2O3 0.4134g、Sb2O3 0.0972g，各原料的纯度高于99％。
每种成分均采用一次称量，可避免分多次称量总克数相加造成误差叠加。
(2)一次球磨：一次球磨的球磨珠为大小不同的玛瑙球。在球磨原料之前，先装入纯水球磨至液体清澈，再装入酒精球磨半小时，以保证球磨罐干净无杂质。然后将(1)中称取的原料全部混合，放入球磨罐中，并倒入约球磨罐体积1/3的无水乙醇，略微浸没样品。此处一次球磨转速为450r/min，时间为8个小时。
(3)一次烘干：将球磨好的样品倒入培养皿，培养皿加盖滤纸，放入烘箱中烘干5小时左右，至酒精挥发样品表面龟裂。
(4)煅烧：将烘干的粉末倒入研钵研磨至较细粉末，压紧入小坩埚中。在箱式炉中先垫锆板，放上小坩埚，再盖上锆板进行煅烧。煅烧的温度为1000℃，时间是3小时。
(5)二次球磨：将煅烧后的陶瓷样品敲碎重新研磨成细粉，进行第二次球磨，在此之前将玛瑙球更换为大小相同的氧化铝球磨珠。二次球磨转速为450r/min，时间为6个小时。
(6)二次烘干：将球磨好的样品倒入培养皿，培养皿加盖滤纸，放入烘箱中烘干5小时左右，至酒精挥发样品表面龟裂。
(7)预压：将烘干的粉末倒入研钵研磨至较细粉末，装入冷等静压磨具中，用压片机12MPa预压1.5分钟，脱模装入乳胶袋中依次排列，成型的样品间需留有一定的空间；然后将乳胶袋抽真空。
(8)冷等静压：将抽真空的乳胶袋密封后，装入冷等静压机，在200MPa液压下压制5分钟，这样的样品与干压法制得样品相比更加致密。
(9)烧结：将压制成型的圆柱样品采用埋烧的方式用箱式炉进行烧结。烧结温度为1250℃，烧结时间为3小时。
2、制备极化压电陶瓷：
(1)机加工：通过外圆和平面磨床对压电陶瓷进行机加工，得到直径10cm、厚度12mm的光滑平整的圆柱样品。
(2)涂银：取加工好的的圆柱样品，均匀涂上松节油稀释了的银浆，烘干后重复三次确保银层的平整与完整。
(3)烧银：将烘干样品放入箱式炉再次升温，烧银温度为700℃，时间36分钟。
(4)极化：烧完银样品在80℃，1kV/mm的直流电场下极化30min。
3、超声传感器的制备：
(1)制备盖板：在20MPa、1500℃条件下进行热压烧结得到氧化铝陶瓷，通过外圆和平面磨床对氧化铝陶瓷进行机加工，得到直径18cm、厚度2mm的光滑平整原片。
(2)极化压电陶瓷焊接：利用同心圆工装控制在氧化铝陶瓷盖板一面低温焊极化压电陶瓷，65℃热烘枪预干10min，后放入恒温烘箱65℃烘干2h，注意极化压电陶瓷的正负极标志，正极设置在远离盖板的一侧。
(3)外壳加工：设计如图4所示的超声传感器外壳，外壳用材质304不锈钢，表面应处理光滑，加工高度27.00mm，直径19.50mm，外壳厚度为2.75mm，尺寸公差均小于±0.05mm的传感器外壳。
(4)外壳预处理：酒精浸泡外壳，擦拭干净，清除碎屑。烘干后称重待用。
(5)分拣打标：称量外壳质量，偏差控制在0.5g以内。将满足要求的壳体用激光打标机进行标注，标注生产时间、生产批次、产品型号等信息。
本实施例的外壳重量为29.0±0.5g。
(6)接头焊接：本实施例中输出端子为SMA接头，采用固定工装固定SMA接头，将单根引线与SMA接头采用点焊机焊接，焊接完了试拉一下需满足强度要求。焊接时间0.6s，焊接电流14kA，留出来的引线长度应合适，一般为实际需要长度的1.3～1.5倍。然后将SMA接头装配入传感器外壳，用螺母固定。
(7)接头封胶：热熔胶棒4cm长*直径7mm，融化后灌入外壳，保证水密性。
(8)电极焊接：将引线另一端焊接在无氧铜片上，无氧铜片直径8mm(实心圆)*0.3mm，采用点焊焊接，焊接时间0.6s，焊接电流14kA。无氧铜片和极化压电陶瓷正极低温焊接，焊接完成后，再在无氧铜片焊接有引线的一面以及无氧铜片与极化压电陶瓷涂接触面的边缘缝隙处涂一些银浆，将无氧铜片边缘1mm范围内与极化压电陶瓷表面的银电极接触。
(9)侧缘保护：将极化压电陶瓷的弧形侧面缠绕一层柔性绝缘生料带9。
(10)整体封装：在氧化铝陶瓷盖板内缘交替涂银浆和粘结剂(本实施例中90度范围内设置银浆，相邻的90度范围内设置粘结剂)，涂好后装入壳体，插入过程中极化压电陶瓷不要触碰外壳壁，得到GIS局部放电超声传感器。
对比例1
本对比例提供了一种GIS局部放电检测超声传感器的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中压电陶瓷原料用量不同，按照化学计量配比分别称取Pb3O421.9620g、BaCO3 0.3694g、La2O3 0.3304g、ZrO2 3.8444g、TiO2 3.7384g、Nb2O5 1.9492g、ZnO 0.1357g、Ni2O3 0.4134g、Sb2O3 0.0972g，制得的压电陶瓷为0.78Pb0.95Ba0.024La0.026(Zr0.4Ti0.6)O3-0.05Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.15Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.02Pb(Sb1/3Nb2/3)O3，其压电系数d33为920pC/N。
试验例
传感器测试：采用接触式超声传感器测试平台测试实施例1、对比例1、PAC-R6、PAC-R15的灵敏度。
由图6可知，本发明GIS局部放电检测超声传感器相对于现有的PAC-R6、PAC-R15灵敏度更高、更稳定，峰值灵敏度对应的频带与GIS局部放电的频带重合，可提高局部放电检测的准确性。
由图7可知，采用本发明成分的压电陶瓷制备的GIS局部放电检测超声传感器灵敏度显著升高。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种0.78Pb0.95Ba0.024La0.026(Zr0.49Ti0.51)O3-0.05Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.15Pb(Ni1/ 3Nb2/3)O3-0.02Pb(Sb1/3Nb2/3)O3压电陶瓷。
2.根据权利要求1所述的压电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、选用Pb3O4、BaCO3、La2O3、ZrO2、TiO2、Nb2O5、ZnO、Ni2O3、Sb2O3作为原料，按照化学计量配比计算各个成分重量，进行称量；
步骤2、将称量后的原料混合，加入无水乙醇进行第一次球磨，然后进行第一次烘干；
步骤3、煅烧；
步骤4、将煅烧后的产物加入无水乙醇进行第二次球磨，然后进行第二次烘干；
步骤5、对二次烘干后的产物进行预压；
步骤6、冷等静压；
步骤7、烧结。
3.根据权利要求2所述的压电陶瓷的制备方法，其特征在于，满足条件(1)-(7)中的至少一项：
(1)步骤2中，第一次球磨的转速为450-500r/min，时间为6-8h；
(2)步骤3中，煅烧的温度为970-1000℃，时间为2-3h；
(3)步骤4中，第二次球磨的转速为450-500r/min，时间为6-8h；
(4)步骤5中，所述预压的压力为10-12Mpa，时间为1-2min；
(5)步骤5和步骤6之间还包括，将预压后的产品放入袋中抽真空，然后将袋进行密封；
(6)步骤6中，所述冷等静压的压力为200Mpa，时间为3-5min；
(7)步骤7中，所述烧结的温度为1225-1250℃，时间为2-3h。
4.一种GIS局部放电检测超声传感器，其特征在于，包括极化压电陶瓷、外壳、盖板、输出端子和铜片；
所述极化压电陶瓷为权利要求1所述的压电陶瓷或根据权利要求2或3所述的制备方法制得的压电陶瓷经过涂银、烧银、极化后的产物；
极化压电陶瓷设置在所述盖板上，所述铜片焊接在所述极化压电陶瓷上，所述铜片通过引线与输出端子连接，所述盖板固定在所述外壳上，所述极化压电陶瓷设置在传感器内腔中，所述极化压电陶瓷与所述外壳之间存在间隙。
5.根据权利要求4所述的GIS局部放电检测超声传感器，其特征在于，所述压电陶瓷的厚度为12mm，直径为10cm。
6.根据权利要求4或5所述的GIS局部放电检测超声传感器，其特征在于，满足条件(1)-(6)中的至少一项：
(1)所述外壳高度为27mm，外径为19.5mm，外壳厚度为2.75mm，尺寸公差均小于±0.05mm；
(2)所述盖板为氧化铝陶瓷，所述盖板直径为18cm，厚度为2mm；
(3)所述外壳材质为304不锈钢；
(4)所述输出端子为SMA接头；
(5)所述极化压电陶瓷的弧形侧面设置有绝缘柔性材料；
(6)所述盖板上设置有银浆和粘结剂。
7.一种权利要求4-6任一项所述的GIS局部放电检测超声传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将压电陶瓷通过机加工获得目标尺寸，进行涂银、烧银、极化获得极化压电陶瓷，然后采用低温焊接将其焊接在盖板上，极化压电陶瓷正极设置在远离盖板的一端；
B、采用低温焊接将所述铜片焊接在所述极化压电陶瓷正极面；将引线的两端分别焊接在输出端子和所述铜片上；与外壳进行组装。
8.根据权利要求7所述的GIS局部放电检测超声传感器的制备方法，其特征在于，满足条件(1)-(3)中的至少一项：
(1)所述A中，涂银包括：在压电陶瓷上、下两面均匀涂覆银浆、烘干，重复两-三次；
(2)所述A中，烧银温度为700-800℃，时间30-36min；
(3)所述A中，极化包括：在80℃，1kV/mm的直流电场下极化30min。
9.根据权利要求7所述的GIS局部放电检测超声传感器的制备方法，其特征在于，所述B中的组装包括将输出端子外壁与外壳连接；
将热熔胶加热融化，然后灌入外壳，对输出端子进行封胶。
10.根据权利要求9所述的GIS局部放电检测超声传感器的制备方法，其特征在于，所述B中的组装还包括：在盖板设置有极化压电陶瓷一侧的边缘交替设置银浆和粘结剂，然后与外壳进行装配。
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