CS223325B1 - Způsob polarizace piezokeramického měniče - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu polarizace piezokeramického měniče daného složení. Řeší problém optimalizace vlastností piezokeramických měničů a zmenšení rozptylu jejich vlastností. Podstatou vynálezu je, že po vypnutí ohřevu lázně při chladnutí na pokojovou teplotu se na měnič přiloží elektrické polarizační pole o intenzitě 30 až 98 % nižší, než je napětí při ohřevu měniče daného složení. Vynálezu může být využito v elektrokeramice, elektrotechnice zejména elektronice.

Description

Vynález se týká způsobu polarizace piezokeramického měniče daného složení.

Různé aplikace piezokeramických materiálů na bázi pevných roztoků (PbTiO3 — — PbZrOj), dále jen piezokeramických materiálů, vyžadují různé hodnoty permitivlty e33, elastického koeficientu su, teplotního koeficientu resonančního kmitočtu Tkf_r a teplotního koeficientu permitivity (TK33). Až dosud byl tento problém řešen změnou složení piezokeramického materiálu. Vzhledem k omezené reprodukovatelnosti vlastností piezokeramických materiálů je možno tímto způsobem ovládat hodnoty ε33, su, TKf_r, ΤΚε33 jen ve velmi hrubé škále a nelze tak dosáhnout přesného nastavení optimálních hodnot potřebných pro danou aplikaci.

V současné době jsou měniče polarizovány tak, že jsou vyhřáty na stanovenou teplotu, je připojeno polarizační pole a po určité době je vypnut ohřev. Pak je buď vypnuto polarizační pole a měniče jsou ihned vyjmuty z lázně, nebo polarizační pole není vypnuto a měniče jsou ponechány v lázni zchladnout na pokojovou teplotu při přiložení elektrického pole o stejné intenzitě.

Nevýhody současného stavu techniky jsou odstraněny vynálezem způsobu polarizace piezokeramického měniče, jehož podstatou je, že po vypnutí ohřevu lázně při chladnutí na pokojovou teplotu je na měnič přiloženo elektrické polarizační pole o intenzitě 30 až 98 % nižší, než je napětí při ohřevu měniče daného složení.

Výhody způsobu polarizace podle vynálezu spočívají v tom, že na rozdíl od dosud používaného způsobu polarizace po vypnutí ohřevu je během chladnutí na pokojovou teplotu přiloženo na měniče polarizační pole o nižší intenzitě, než během zapnutí ohřevu, takže měniče dosahují zvolených hodnot ε33· nebo sil, případně TKf,. nebo TK ε33. Příslušné intenzity polarizačního pole při chladnutí jsou odečítány z křivek závislosti ε33, sil, TKf_v, ΤΚε33 na intenzitě polarizačního pole při chladnutí, které se určují pro každé složení individuálně.

Vynález je blíže vysvětlen a popsán na příkladu možného provedení za pomoci čtyř obr., kde obr. č. 1 představuje grafickou závislost hodnot ε33 na intenzitě polarizačního pole při chladnutí, graf č. 2 zmiňovanou závislost pro su, graf č. 3 závislost pro TKf_r a graf č. 4 závislost pro ΤΚε33.

Piezokeramické měniče o složení 12 mol % Pb (Cd_1/3 Nb_2/3)O3 + 44 mol % PbTiO3 + 44 mol % PbZrO3 + 0,8 hmot. % Mn02 slinované při 1160 °C byly polarizovány v lázni zahřáté na 100 °C po dobu 30 minut s přiložením elektrického pole o intenzitě 3 MV m^_1. Po vypnutí ohřevu, tj. při chladnutí, bylo přiloženo polarizační pole o intenzitě 2 MV m^_1. Jeden den po polarizaci byly změněny hodnoty ε33, su, TKf_r a ΤΚε33.

Další měniče o uvedeném složení a uvedené slinovací teplotě byly polarizovány výše popsaným způsobem s tím rozdílem, že pole při chladnutí mělo intenzitu 3,0 MV m^_1, 1,0 MV m^-1, 0,5 MV m-¹, 0,3 MV m'¹ a 0,0 MV m^-1.

Takto polarizované vzorky byly rovněž změřeny jeden den po polarizaci a ze získaných hodnot ε33, su, TKf_r33 byly sestrojeny grafy čís. 1 až 4.

Volbou intenzity polarizačního pole při chladnutí je možno pro uváděný příklad •měnit ε33 v mezích 1420 až 1480 sil v mezíoh 1,2010 až 1,2190.10“ (m²Ni) TKf_r v mezích 120 až — 20.10-⁶ (K^_1)

TKf_r v mezích 3950 až 5100 . 10⁶ (K¹)

Z takto získaných grafů čís. 1 až 4 je možno k požadované hodnotě ε33 nebo su nebo TKf_r nebo ΤΚε33, které leží ve zjištěných mezích, zvolit potřebnou hodnotu polarizačního pole při chladnutí.

Jestliže tedy piezokeramické měniče mají mít hodnotu kupříkladu: ε33 — 1450, musí se při chladnutí přiložit elektrické pole o intenzitě 0,5 MV m^_1. Hodnoty dalších parametrů budou následující:

(odečteno z grafů v obr. 2 až 4) su — 1,2125 TKf,. = 66 TK30 = 4. 125

Jestliže má být kupříkladu sil určité hodnoty, užije se analogickým způsobem graf podle obr. 2 a další hodnoty jsou doplněny ze zbývajících grafů.

Vynálezu může být použito při přesné optimalizaci parametrů piezokeramických měničů nebo při nízkém rozptylu parametrů těchto měničů.

Claims (1)

1. Způsob polarizace piezokeramického měniče daného složení, vyznačený tím, že po vypnutí ohřevu lázně při chladnutí na pokojovou teplotu se na měnič přiloží elektrické vynalezu polarizační pole o intenzitě 30 až 98 % nižší, než je napětí při ohřevu měniče daného složení.