DE10064183A1

DE10064183A1 - Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Keramikelements

Info

Publication number: DE10064183A1
Application number: DE10064183A
Authority: DE
Inventors: Masato Ikuta; Toshinari Tabata; Masao Nishimura
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2020-12-23
Also published as: CN1177218C; US20020024346A1; CN1303012A; DE10064183B4; US6480010B2; JP2001242110A; JP3551918B2

Abstract

Ein piezoelektrisches Keramikelement bzw. eine piezoelektrische Keramikvorrichtung wird erwärmt, so daß die Temperatur auf eine Temperatur in der Nähe der maximalen Temperatur erhöht wird, bei der die Vorrichtung, wenn die Temperatur auf eine gewöhnliche Temperatur zurückgeführt wird, im wesentlichen auf die gleiche piezoelektrische Keramikvorrichtung wie vor dem Erwärmen zurückgeführt wird. In dem Zustand, bei dem die piezoelektrische Keramikvorrichtung erwärmt wird und die Temperatur erhöht wird, wird zumindest entweder die piezoelektrische Phasencharakteristik oder die Impedanzcharakteristik der piezoelektrischen Keramikvorrichtung gemessen. Die Messung wird mit einer Standardcharakteristik verglichen, wobei ein innerer Defekt der piezoelektrischen Keramikvorrichtung auf der Grundlage von Ergebnissen des Vergleichs erfaßt wird. Für das Erwärmen und Temperaturerhöhen sowie für das Messen wird ein Hochfrequenzmeßsignal mit einem Leistungspegel, der höher als der Nennpegel der piezoelektrischen Keramikvorrichtung ist, angewendet, und gleichzeitig, während die piezoelektrische Keramikvorrichtung selbst durch die Anwendung des Hochfrequenzsignals dielektrisch erwärmt wird, wird zumindest entweder die piezoelektrische Phasencharakteristik oder die Impedanzcharakteristik gemessen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum zerstörungsfreien Überprüfen bzw. Untersuchen von inne ren Defekten, wie beispielsweise mikroskopischen Rissen bzw. Mikrorissen, oder anderen Defekten, die in einer pie zoelektrischen Keramikvorrichtung bzw. einem piezoelektri schen Keramikelement, wie beispielsweise einem Oszillator, einem Filter, oder anderen derartigen Vorrichtungen, auf treten, wobei die Defekte die Qualität und Eigenschaften bzw. Charakteristika des piezoelektrischen Keramikelements beeinflussen.

Bei einem herkömmlichen Verfahren zum zerstörungsfreien Un tersuchen eines inneren Defekts einer piezoelektrischen Ke ramikvorrichtung bzw. eines piezoelektrischen Kermaikele ments wird die Impedanz und/oder das Phasenverhalten bzw. die Phasencharakteristik einer piezoelektrischen Keramik vorrichtung gemessen, wird das Kurvenmuster, das die Cha rakteristik repräsentiert, mit einem Standardkurvenmuster verglichen und, falls die Kurvenmuster voneinander ver schieden sind, wird entschieden, daß Mikrorisse bei dem piezoelektrischen Keramiksubstrat vorhanden sind, wie es in der Veröffentlichung Nr. 6-3305 der ungeprüften japanischen Patentanmeldung beschrieben ist.

Gemäß einem derartigen Untersuchungsverfahren ist eine au tomatische Entscheidung möglich. Somit kann vorteilhafter weise eine Entscheidung, ob viele piezoelektrische Keramik vorrichtungen nicht mit Defekten behaftet oder mit Defekten behaftet sind, schnell und effizient durchgeführt werden. Ferner ist die Untersuchungsgenauigkeit hoch, da die Unter suchung nicht visuell bzw. sichtbar durchgeführt wird.

Gemäß dem oben beschriebenen Untersuchungsverfahren wird eine elektrische Charakteristik bzw. Eigenschaft bei einer gewöhnlichen Temperatur gemessen und mit einer Standardcha rakteristik bzw. Eigenschaft verglichen. Es gibt jedoch viele Fälle, bei denen eine Differenz zwischen nicht mit Defekten behafteten Komponenten und mit Defekten behafteten Komponenten klein ist oder bei gewöhnlichen Temperaturen nicht vorhanden ist. Somit ist es unter Verwendung des oben beschriebenen Untersuchungsverfahrens nicht möglich, einen inneren Defekt, wie beispielsweise einen Mikroriß oder an dere Defekte, vollständig zu erfassen.

Bei einem Beispiel wurde jeder einer Mehrzahl von kerami schen Oszillatoren bzw. Schwingern (Oszillationsfrequenz bzw. Schwingungsfrequenz: 25 MHz) in einer Oszillations schaltung bzw. einem Schwingkreis vorgesehen, wurde der Os zillator in einer Atmosphäre bei einer Temperatur von 200°C angeordnet, während der Oszillator in Schwingungen versetzt wurde, und dann wurden die Charakteristika der Oszillati onsspannung bzw. Schwingungsspannung gemessen. Fig. 1 zeigt die Meßergebnisse. Die Charakteristika dieser Oszillatoren sind bei einer gewöhnlichen Temperatur nicht verschieden.

Wie es in Fig. 1 zu sehen ist sind die Oszillationsspannun gen mit der Zunahme der Temperatur geringfügig verringert. Einige der Oszillatoren (NG) sind auf ungefähr 0 V verrin gert, und die Oszillation ist gestoppt bzw. angehalten. Bei den anderen Oszillatoren (G) ist die Oszillation bzw. Schwingung nicht gestoppt, sogar bei 200°C oder höher.

Diese Oszillatoren wurden geöffnet und die inneren Vorrich tung wurden mit einem Mikroskop beobachtet bzw. untersucht. Bei den Oszillatoren (NG), die ihre Oszillation bei einer niedrigen Temperatur gestoppt bzw. angehalten haben, wurde es bestimmt, daß sich Mikrorisse innerhalb der Vorrichtung ausgebildet haben. Folglich ist es entdeckt worden, daß ei nige Oszillatoren, die bei gewöhnlichen Temperaturen normal oszillieren und normale Charakteristika zeigen, in ihrem Inneren Mikrorisse aufweisen, und daß ein innerer Defekt durch Messen der Charakteristik der Oszillatoren erfaßt werden kann, während sie gemäß bevorzugter Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung, wie es unten beschrieben ist, erwärmt bzw. erhitzt werden.

Um nun die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Untersuchen einer piezoelektrischen Keramikvorrichtung bzw. eines piezoelektrischen Keramikelements zu schaffen, durch das ein innerer Defekt bzw. Fehler, der bei einer ge wöhnlichen Temperatur nicht erfaßbar wird, genau und ver läßlich auf zerstörungsfreie Weise erfaßt werden kann.

Ferner soll ein Verfahren zum Untersuchen einer piezoelek trischen Keramikvorrichtung bzw. eines piezoelektrischen Keramikelements geschaffen werden, durch das ein innerer Defekt mit einer hohen Geschwindigkeit unter Verwendung ei nes einfachen Instruments erfaßt werden kann.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Keramikelements nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Untersuchen einer piezo elektrischen Keramikvorrichtung bzw. eines piezoelektri schen Keramikelements die folgenden Schritte: Erwärmen und Erhöhen der Temperatur einer piezoelektrischen Keramikvor richtung auf eine erhöhte Temperatur, die in der Nähe einer maximalen Temperatur liegt, bei der die piezoelektrische Keramikvorrichtung, wenn die Temperatur der Vorrichtung auf eine gewöhnliche Temperatur zurückgeführt wird, auf die im wesentlichen gleiche piezoelektrische Charakteristik zu rückgeführt wird, wie die vor dem Erwärmen; Messen von zu mindest entweder der piezoelektrischen Phasencharakteristik oder der Impedanzcharakteristik der piezoelektrischen Keramikvorrichtung, während die Vorrichtung erwärmt wird und die Temperatur von ihr erhöht wird; Vergleichen von zumin dest entweder der gemessenen piezoelektrischen Phasencha rakteristik oder der gemessenen Impedanzcharakteristik mit einer Standardcharakteristik; und Erfassen des Vorhanden seins oder des Nichtvorhandenseins eines inneren Defekts der piezoelektrischen Keramikvorrichtung auf der Grundlage der Ergebnisse des Schritts des Vergleichens.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung wird zuerst die piezoelektrische Keramikvorrichtung erwärmt, so daß die Temperatur von ihr erhöht wird.

Anschließend zeigt sich, wenn zumindest die Phasencharakte ristik oder die Impedanzcharakteristik der piezoelektri schen Keramikvorrichtung sich in einem Zustand des Erwär mens und Erhöhens der Temperatur befinden, eine große Ände rung, wobei die piezoelektrische Keramikvorrichtung innere Defekte in Übereinstimmung mit der Temperaturerhöhung auf weist, wobei eine derartige große Änderung sich bei der normalen Temperatur nicht zeigt. Dann wird die gemessene Phasencharakteristik oder die gemessene Impedanzcharakteri stik mit der Standardcharakteristik verglichen. Die Stan dardcharakteristik kann von der Phasencharakteristik oder der Impedanzcharakteristik einer guten piezoelektrischen Keramikvorrichtung (ohne innere Defekte) beispielsweise er halten werden.

Als Ergebnis des oben beschriebenen Vergleichs wird, wenn die gemessene Charakteristik derart von der Standardcharak teristik verschieden ist, um einen vorbestimmten Bereich der Charakteristik zu übersteigen, es entschieden, daß die piezoelektrische Keramikvorrichtung einen inneren Defekt aufweist.

Zusätzlich dazu können gemäß der bevorzugten Ausführungs formen der vorliegenden Erfindung nicht nur Mikrorisse, sondern auch Fremdmaterialien, die an einer Elektrode an haften, erfaßt werden.

Es wäre wünschenswert, die erhöhte Temperatur beim Erwärmen auf die Temperatur einzustellen, die sich in der Nähe der maximalen Temperatur befindet, bei der die piezoelektrische Charakteristik der piezoelektrischen Keramikvorrichtung auf im wesentlichen die gleiche wie diejenige vor dem Erwärmen zurückkehrt, wenn die piezoelektrische Keramikvorrichtung zurück bei der normalen Temperatur nach dem Erwärmen ist. Die inneren Defekte, die bei der normalen Temperatur nicht untersucht werden können, können durch Erwärmen bei einer so hoch wie möglichen Temperatur sicher untersucht werden, so lange die piezoelektrische Charakteristik wieder zurück kehren kann. Wenn die piezoelektrische Keramikvorrichtung auf eine bzw. bei einer höheren Temperatur als die oben be schriebene Temperatur erwärmt wird, wird die piezoelektri sche Charakteristik der piezoelektrischen Keramikvorrich tung selbst nicht reversibel bzw. nicht umkehrbar geändert, wodurch sie nicht zu bevorzugen ist.

Bevorzugterweise wird als die zu messende Phasencharakteri stik ein maximaler Phasenwinkel θ_max verwendet. Bei einer gewöhnlichen Temperatur zeigt die piezoelektrische Keramik vorrichtung bzw. das piezoelektrische Keramikelement die Phasencharakteristik, die durch die durchgezogene Linie P₁ in Fig. 2 gezeigt ist. Bei einer höheren Temperatur wird die Phase verringert, wie es durch die gestrichelte Linie P₂ gezeigt ist. Je größer der innere Defekt der piezoelek trischen Keramikvorrichtung wird, desto mehr wird der Be trag der Phasenverringerung erhöht. Bevorzugterweise wird ein innerer Defekt durch Verwenden der Phasenverringerung beurteilt bzw. entschieden.

Fig. 3 zeigt die Ergebnisse, die erhalten werden, wenn Vor richtungen NG, die einen inneren Defekt aufweisen, und Vor richtungen G, die keinen inneren Defekt aufweisen, in der gleichen Weise erwärmt werden, und die maximalen Phasenwinkel in der Nähe der Oszillationsfrequenz f_OSC gemessen wer den. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, zeigen die Vorrichtungen NG, die einen inneren Defekt aufweisen, eine größere Ver ringerung bezüglich des maximalen Phasenwinkels, im Ver gleich zu den Vorrichtungen G, die keinen inneren Defekt aufweisen. Somit kann erkannt werden, daß eine Wechselbe ziehung zwischen dem inneren Defekt und dem maximalen Pha senwinkel besteht.

Bei den Vorrichtungen NG, die einen inneren Defekt aufwei sen, betragen die Phasen nicht mehr als ungefähr 60°. Auf der anderen Seite betragen die Phasen bei den Vorrichtungen G, die keinen inneren Defekt aufweisen, nicht weniger als ungefähr 70°. In dem Fall dieser Vorrichtungen kann es si cher erfaßt werden, ob ein innerer Defekt vorhanden ist, oder nicht, indem die erhöhte Temperatur zur Verwendung bei der Entscheidung, ob kein Defekt vorliegt oder ob ein De fekt vorliegt, bei ungefähr 150°C oder höher eingestellt wird, und ferner indem der maximale Phasenwinkel als eine Schwelle bzw. ein Schwellenwert für die Entscheidung ge setzt wird, ob eine Vorrichtung keinen Defekt aufweist oder, ob sie einen Defekt aufweist.

Vorzugsweise wird als die zu messende Impedanzcharakteri stik die Differenz Za - Zr zwischen einer Antiresonanzimpe danz Za und einer Resonanzimpedanz Zr verwendet. Bei einer gewöhnlichen Temperatur kann die Impedanzcharakteristik dargestellt werden, wie es durch die durchgezogene Linie 11 in Fig. 2 gezeigt ist. Bei einer höheren Temperatur wird sowohl der Antiresonanzpunkt als auch der Resonanzpunkt auf die Seite der höheren Frequenz hin verschoben, und ferner wird die Impedanzdifferenz Za - Zr verringert. Vorzugsweise wird ein innerer Defekt durch die Verwendung dieser Charak teristik beurteilt bzw. entschieden.

Zusätzlich zu Za - Zr können die Werte von Za und Zr für sich allein genommen, ein Frequenzwechselverhältnis bzw. ein Frequenzänderungsverhältnis (dZa/df) bei einem Antiresonanzpunkt, ein Frequenzänderungsverhältnis (dZr/df) bei ei nem Resonanzpunkt, eine Oszillationsfrequenz f_OSC, eine An tiresonanzfrequenz f_a, und eine Resonanzfrequenz f_r verwen det werden.

Es sei zu erwähnen, daß die zu messende Phasencharakteri stik und die zu messende Impedanzcharakteristik nicht auf die oben erwähnten beschränkt sind. Andere geeignete Mes sungen können ebenso verwendet werden.

Bezugnehmend auf ein Verfahren zum Erwärmen der piezoelek trischen Keramikvorrichtung, um die Temperatur zu erhöhen, wird die Vorrichtung beispielsweise in einer Atmosphäre mit hoher Temperatur angeordnet oder über einen Heizer von au ßen erwärmt. Gemäß diesen Verfahren dauert es jedoch zumin dest mehrere Sekunden, um die Temperatur der Vorrichtung zu erhöhen. Die Wirksamkeit ist sehr gering und ferner ist ei ne Anlage in großem Maßstab zum Erwärmen erforderlich. Folglich wird das Erwärmen und die Temperaturerhöhung vor zugsweise dadurch durchgeführt, daß ein Hochfrequenzmeßsi gnal mit einem Pegel, der höher als der Nennpegel der pie zoelektrischen Keramikvorrichtung ist, auf die piezoelek trische Keramikvorrichtung angewendet wird, wobei die pie zoelektrische Keramikvorrichtung selbst durch die Anwendung des Hochfrequenzsignals eine dielektrische Erwärmung bzw. eine kapazitive Hochfrequenzerwärmung erfährt, und wird der Schritt des Messens dadurch durchgeführt, daß zumindest die Phasencharakteristik oder die Impedanzcharakteristik der piezoelektrischen Keramikvorrichtung in Übereinstimmung mit der Anwendung des Hochfrequenzsignals gemessen wird.

Das bedeutet, daß die Erfinder der vorliegenden Erfindung erkannt haben, daß durch Erhöhen des Leistungspegels des Meßsignals die Vorrichtung über eine dielektrische Erwär mung schnell erwärmt wird. In diesem Fall wird, wenn das Leistungsniveau bzw. der Leistungspegel übermäßig hoch ist, die Temperatur zu hoch, was in einer Beeinträchtigung bzw. Verschlechterung der Charakteristika der Vorrichtung resultiert. In einem derartigen Fall des Überhitzens bzw. Übererwärmens kann die piezoelektrische Keramikvorrichtung, wenn die Temperatur auf eine gewöhnliche Temperatur zurück geführt wird, nicht zu der piezoelektrischen Charakteristik vor dem Erwärmen zurückgeführt werden. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, ein Hochfrequenzmeßsignal auszuwählen, das einen Pegel aufweist, der höher als der Nennpegel der Vorrichtung ist und der der möglich höchste Pegel in dem Temperaturbereich ist, bei dem die piezoelektrische Charak teristik zu der Charakteristik zurückgeführt werden kann, die vorhanden war, bevor die Vorrichtung erwärmt wurde. Ferner haben Vorrichtungen, die verschiedene Oszillations frequenzen aufweisen, verschiedene Dicken. Folglich ist es notwendig, den Leistungspegel entsprechend zu derartigen Dicken auszuwählen.

Wie es oben beschrieben worden ist, können der Schritt des Erwärmens und der Temperaturerhöhung und der Schritt des Messens gleichzeitig unter Verwendung derselben Vorrichtung bzw. Anlage durchgeführt werden. Als Folge davon ist die Zeit des Erwärmens und des Messens in hohem Maße verrin gert. Ferner ist es nur nötig, den Leistungspegel eines be stehenden Meßinstruments zu erhöhen und zu steuern. Somit können diese Schritte unter Verwendung einer sehr einfach und relativ kostengünstigen Vorrichtung bzw. Anlage durch geführt werden.

Fig. 4 zeigt Temperaturanstiegskurven (Berechnungswerte), die erhalten werden, indem die Vorrichtung durch eine die lektrische Erwärmung erwärmt wird. Die jeweiligen Kurven werden erhalten, indem der Leistungspegel von ungefähr 30 dBm bis auf ungefähr 40 dBm schrittweise verändert wird. Wie es in Fig. 4 zu sehen ist, erreicht die Temperatur an nähernd die maximale Temperatur, wenn eine Zeitperiode bzw. ein Zeitintervall von ungefähr 400 Millisekunden von dem Start des Anwendens der Wärme an verstreicht.

Wie es oben beschrieben worden ist, kann die Temperatur, wenn die Vorrichtung durch eine dielektrische Erwärmung er wärmt wird, auf eine Solltemperatur in ungefähr mehreren hundert Millisekunden erhöht werden. Somit wird die Tempe raturanstiegszeit bedeutend verringert, und außerdem wird die Zeit, die für die Erfassung eines inneren Defekts er forderlich ist, in hohem Maße verringert. Ferner kann die Temperatur der Vorrichtung vorteilhafterweise schnell auf ihren Anfangswert zurückgeführt werden, da das Erwärmen lo kal und spontan bzw. plötzlich erfolgt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die piezoelektrische Keramikvorrichtung unter Verwendung der dielektrischen Er wärmung durch Anwenden des Hochfrequenzsignals mit einem hohen Pegel von der Innenseite bzw. von dem Inneren her er wärmt. Es sind ungefähr 400 Millisekunden zum Untersuchen der Defekte erforderlich. Dann kann gleichzeitig zu dieser inneren Erwärmung, wenn die piezoelektrische Keramikvor richtung extern bzw. von außen erwärmt wird, die Meßzeit weiter verkürzt werden, weil die piezoelektrische Keramik vorrichtung schnell auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt werden kann. So ist es zu bevorzugen, die innere Erwärmung und die äußere Erwärmung zu kombinieren, um die Meßzeit zu verringern.

Bei der inneren Erwärmung (dielektrische Erwärmung) erzeugt die piezoelektrische Keramikvorrichtung Wärme bei Abschnit ten von Vibrationselektroden und die erzeugte Wärme wird an die äußeren Randabschnitte bzw. Peripherieabschnitte über tragen. Auf der anderen Seite wird bei der externen bzw. äußeren Erwärmung die erzeugte Wärme von der piezoelektri schen Keramikvorrichtung von den äußeren Randabschnitten bzw. Peripherieabschnitten zu dem Inneren bzw. der Innen seite übertragen. Somit kann, wenn die innere Erwärmung und die äußere Erwärmung zur gleichen Zeit verwendet werden, nicht nur die Meßzeit verringert werden, sondern die piezo elektrische Keramikvorrichtung kann auch erwärmt werden, um die Temperatur gleichförmig über die Vorrichtung zu erhö hen.

Als ein Verfahren zum äußeren Erwärmen kann ein Verfahren unter Verwendung der Konvektion, ein Verfahren unter Ver wendung der Wärmestrahlung, ein Verfahren unter Verwendung der Wärmeleitung, usw. vorgesehen werden. Um ein Erwärmen und ein Erhöhen der Temperatur in einem kurzen Intervall und mit einer einfachen Vorrichtung bzw. Anlage durchzufüh ren, ist das Wärmeleitungsverfahren bevorzugt.

Wenn die Phasencharakteristik und die Impedanzcharakteri stik der piezoelektrischen Keramikvorrichtung in einem Zu stand, bei dem die Vorrichtung erwärmt ist, gemessen wer den, können die Defekte, die bei der normalen Temperatur nicht untersucht werden könnten, untersucht werden. Es gibt jedoch einige piezoelektrische Keramikvorrichtungen, deren Phasencharakteristik den Standardwertbereich in Überein stimmung mit der Temperaturerhöhung überschreitet, und in den Standardwertbereich zurückkehrt, nachdem die inneren Defekte untersucht werden, wenn die Temperatur weiter er höht wird. Derartige piezoelektrische Keramikvorrichtungen sind auch Defektprodukte.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur und dem maximalen Phasenwinkel θ_max bei dem Erwärmungsprozeß, wenn die piezoelektrische Keramikvorrichtung bzw. das piezoelek trische Keramikelement von außen erwärmt wird.

In Fig. 5 bezeichnet G eine gute Durchschnittsphasencharak teristik. NG1 und NG2 sind Phasencharakteristika der De fektprodukte, die innere Defekte aufweisen. Bei den Fällen von NG1 und NG2 weichen die Phasencharakteristika von der Standardcharakteristik (der Charakteristik von G) bei einer vorbestimmten Temperatur (70°C oder 120°C) ab, und die in neren Defekte können untersucht bzw. beobachtet werden. Wenn jedoch die Temperatur weiter erhöht wird, dann unter scheiden sich die Phasencharakteristika hiervon nicht von der Standardcharakteristik, und die inneren Defekte können nicht untersucht werden.

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der verstrichenen Zeit und dem maximalen Phasenwinkel θ_max, wenn die piezoelektri sche Keramikvorrichtung dielektrisch erwärmt wird.

Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, wird der Defekt bei der ver strichenen Zeit von ungefähr 150 Millisekunden untersucht bzw. beobachtet und danach kehrt die Charakteristik in dem Fall von NG1 zu dem normalen Wert zurück. Bei NG2 ist die Charakteristik vor der verstrichenen Zeit von 300 Millise kunden normal, wobei danach jedoch der Defekt untersucht bzw. beobachtet wird.

Es sei festzustellen, daß die piezoelektrischen Keramikvor richtungen von NG1 und NG2 in Fig. 6 die gleichen wie NG1 und NG2 in Fig. 5 sind.

Es wird ferner angenommen, daß der Grund, warum der Zustand der Defekte von NG1 verschieden zu dem von NG2 ist, in den Unterschieden beim Erzeugen von Positionen von Mikrorissen liegt.

Auf diese Weise kann, wenn die Untersuchung nur bei einer vorbestimmten Temperatur und bei einer vorbestimmten ver strichenen Zeit durchgeführt wird, ein Defekt der piezo elektrischen Keramikvorrichtung, dessen Charakteristik zu dem Standardwert zurückkehrt, nicht untersucht werden.

Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest ent weder die Phasencharakteristik oder die Impedanzcharakteri stik der piezoelektrischen Keramikvorrichtung bei einer Mehrzahl von verschiedenen Temperaturen innerhalb der Vor richtung gemessen. Wenn die Messung bei der Mehrzahl von Temperaturwerten durchgeführt wird, können innere Defekte der piezoelektrischen Keramikvorrichtung, deren Charakteristik von dem Standardwert abweicht und zu dem Standardwert zurückkehrt, untersucht werden.

Bezugnehmend auf das Temperaturintervall für die Messung ist es unter Bezugnahme auf Fig. 5 bevorzugt, das Intervall kleiner als 50°C einzustellen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Charakteristika bei verschiedenen Temperaturwerten innerhalb der piezoelek trischen Keramikvorrichtung gemessen. Wenn jedoch die pie zoelektrische Keramikvorrichtung intern bzw. von innen her durch Anwenden des Hochfrequenzsignals erwärmt wird, würde es schwierig sein, die innere Temperatur der piezoelektri schen Keramikvorrichtung direkt zu untersuchen. In einem derartigen Fall werden die Charakteristika bei einer Mehr zahl von verstrichenen Zeiten bzw. Zeitpunkten gemessen, nachdem das Hochfrequenzsignal angewendet wird, das höher als der Standardpegel ist.

Wenn das Hochfrequenzsignal mit höherem Pegel angewendet wird, steigt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, die innere Tem peratur der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der verstri chenen Zeit. Wenn deshalb die Charakteristika bei einer Mehrzahl von verstrichenen Zeiten bzw. Zeitpunkten gemessen werden, können die inneren Defekte der piezoelektrischen Keramikvorrichtung, deren Defekte sich nur in einem be stimmten Temperaturbereich befinden, sicher inspiziert bzw. untersucht werden. Wenn ferner das Timing bzw. die Zeitab stimmung für die Messung durch die verstrichene Zeit be stimmt wird, ist es nicht notwendig, die innere Temperatur der Vorrichtung zu untersuchen, wodurch die Messung verein facht wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die weitere Merkmale, Elemente, Charakteristika und Vortei le der Erfindung darstellen, werden nachfolgend bezugneh mend auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das die Änderungen bezüglich einer Oszillationsspannung der Oszillatoren mit und oh ne einem inneren Defekt darstellt, wobei die Än derungen bewirkt werden, wenn die Temperaturen der Oszillatoren erhöht werden;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Impedanz- und Phasencharak teristika eines keramischen Oszillators dar stellt;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Änderungen bezüglich des maximalen Phasenwinkels von Vorrichtungen mit und ohne einem inneren Defekt darstellt, wobei die Änderungen bewirkt werden, wenn die Temperaturen der Vorrichtungen erhöht werden;

Fig. 4 ein Diagramm, das die zeitabhängigen Änderungen zeigt, die bewirkt werden, wenn die Temperatur der Vorrichtungen über ein dielektrisches Erwär men bzw. kapazitives Hochfrequenzerwärmen erhöht wird;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Schwankung von maximalen Phasenwinkeln der Vorrichtungen mit und ohne ei nem inneren Defekt darstellt, wenn die Temperatur aufgrund der äußeren Erwärmung erhöht wird.

Fig. 6 ein Diagramm, das die Schwankung von maximalen Phasenwinkeln der Vorrichtungen mit und ohne ei nem inneren Defekt darstellt, wenn die Temperatur aufgrund der dielektrischen Erwärmung erhöht wird;

Fig. 7 die Konfiguration eines Instruments zum Durchfüh ren des Untersuchungsverfahrens gemäß einer be vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung; und

Fig. 8 ein Diagramm, das eine Korrelation bzw. Wechsel beziehung zwischen den Oszillationsstopptempera turen bzw. Oszillationsanhaltetemperaturen der Vorrichtungen mit und ohne einem inneren Defekt und den maximalen Phasenwinkeln der Vorrichtungen darstellt, wenn diese durch Anwenden eines Si gnals mit hohem Pegel dielektrisch erwärmt wer den;

Fig. 9 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Unter scheiden darstellt, ob die Vorrichtungen gut bzw. in Ordnung sind, oder nicht, indem mehrere Zeiten bzw. Zeitpunkte untersucht werden;

Fig. 10 eine Ansicht, die ein Untersuchungsverfahren dar stellt, wenn sowohl die innere Erwärmung als auch die äußere Erwärmung durchgeführt werden;

Fig. 11 ein Diagramm, das die Schwankung der Phasenwinkel im Bezug zur Zeit von den Vorrichtungen mit und ohne Defekte darstellt, wenn sowohl die innere Erwärmung als auch die äußere Erwärmung durchge führt werden.

Es sei nun auf Fig. 7 verwiesen, die ein Beispiel eines Un tersuchungsinstruments zur Verwendung bei der Durchführung des Untersuchungsverfahrens gemäß bevorzugten Ausführungs formen der vorliegenden Erfindung darstellt. In Fig. 5 wird als die piezoelektrische Keramikvorrichtung vorzugsweise ein keramischer Oszillator 2 verwendet.

Es ist ein Netzwerkanalysator 1 gezeigt, der eine elektri sche Charakteristik als eine Funktion von einer Frequenz des keramischen Oszillators 2 mißt und analysiert. Es wird ein Hochfrequenzmeßsignal von einem Ausgangsanschluß 1a ei nes Sinuswellen-Kippschwingungsoszillators ("sine wave sweep oscillator"), der in dem Instrument vorgesehen ist, ausgegeben, und wird über Meßanschlüsse 3a und 3b auf den keramischen Oszillator 2 angewendet, wodurch die Phasen- oder Impedanzcharakteristik des keramischen Oszillators ge messen wird. In Fig. 7 ist das Untersuchungsinstrument ent sprechend einem Kanal dargestellt. Das Untersuchungsinstru ment kann jedoch für eine Mehrzahl von Kanälen angepaßt werden.

Ein RF-Leistungsverstärker 4 ist zwischen den Ausgangsan schluß 1a des Netzwerkanalysators 1 und den Meßanschluß 3a geschaltet. Die verstärkte Leistung wird dem keramischen Oszillator 2 über den Meßanschluß 3a zugeführt. Genauer ge sagt beträgt ein Signalpegel, der gewöhnlicherweise für die Messung der Impedanzcharakteristik verwendet wird, ungefähr 0 dBm. Bei bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegt der Ausgangspegel des Leistungsverstärkers 4 vorzugsweise bei ungefähr 20 dBm bis ungefähr 40 dBm. Ein Signal, das durch den keramischen Oszillator 2 fließt, wird von dem Meßanschluß 3b zu einem Dämpfungsglied 5 übertragen bzw. geleitet und wird über das Dämpfungsglied 5 auf die ursprüngliche Leistung abgeschwächt, und in einen Eingangs anschluß 1b des Netzwerkanalysators 1 eingegeben.

Der Netzwerkanalysator 1 wendet ein Hochfrequenzmeßsignal auf einen keramischen Oszillator 2 für ungefähr mehrere hundert Millisekunden an. Zumindest eine der Impedanzcha rakteristik und der Phasencharakteristik werden gemessen, während der keramische Oszillator 2 durch dielektrische Er wärmung auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird. In dem Fall beispielsweise, in dem der keramische Oszillator 2 auf ungefähr 200°C erwärmt wird, erreicht die Temperatur ungefähr 200°C in ungefähr 200 Millisekunden, wenn der Aus gangspegel des keramischen Oszillators 2 ungefähr 34 dBm beträgt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Phasencharakteri stik ist eine Frequenzcharakteristik der Phasendifferenzen (Phasenwinkel), die die Durchschnitte der Messungen von Phasendifferenzen zwischen Strömen und Spannungen sind. Es wird der maximale Phasenwinkel θ_max in der Nähe von beispielsweise einer Oszillationsfrequenz f_OSC auf der Grundla ge der Phasencharakteristik bestimmt. Wenn der maximale Phasenwinkel θ_max nicht geringer als ein Standardwert ist, wird entschieden, daß die Vorrichtung nicht fehlerhaft ist bzw. keine Defekte aufweist. Wenn maximale Phasenwinkel θ_max geringer als der Standardwert ist, wird entschieden, daß die Vorrichtung eine fehlerhafte Vorrichtung ist, die einen inneren Defekt hat, der mit herkömmlichen Verfahren nicht erfaßbar war.

Fig. 8 veranschaulicht eine Beziehung zwischen den θ_max- Werten in der Nähe von f_OSC, die erhalten werden, wenn ein Meßsignal bei ungefähr 34 dBm auf die Vorrichtung von Fig. 1 angewendet wird, und Oszillationsstopptemperaturen bzw. Oszillationsanhaltetemperaturen. Durch Bezugnahme auf Fig. 1 ist es zu verstehen, daß der Standardwertbereich ungefähr 40°C bis ungefähr 50°C sein kann.

Wie es unter Bezugnahme auf Fig. 5 und auf Fig. 6 erklärt worden ist, gibt es einige piezoelektrische Keramikvorrich tungen, deren Phasencharakteristik oder Impedanzcharakteri stik von dem Standardwertbereich in Übereinstimmung mit der Temperaturerhöhung abweicht und später zu dem Standardwert bereich zurückkehrt. Ein Verfahren zum Untersuchen von ei ner derartigen piezoelektrischen Keramikvorrichtung ist in Fig. 9 gezeigt.

Wenn in Fig. 9 die Messung gestartet wird, wird ein erstes Hochfrequenzmeßsignal auf die piezoelektrische Keramikvor richtung für T₀ Sekunden (Schritt S1) angewendet. Aufgrund dessen wird, da die Temperatur der piezoelektrischen Kera mikvorrichtung durch die dielektrische Erwärmung erhöht wird, der maximale Phasenwinkel θ und der Standardwert θ_s nach T₀ Sekunden (Schritt S2) verglichen. Wenn das Ver gleichsergebnis θ < θ_s ist, wird es bestimmt, daß es sich um ein fehlerhaftes Produkt (Schritt S3) handelt.

In Schritt S2 wird, wenn das Vergleichsergebnis θ ≧ θ_s ist, ein zweites Hochfrequenzmeßsignal auf die piezoelektrische Vorrichtung für T₀ Sekunden (Schritt S4) angewendet.

Aufgrund dessen werden, da die piezoelektrische Keramikvor richtung weiter erwärmt wird, der maximale Phasenwinkel θ und der Standardwert θ_s nach T₀ Sekunden (Schritt S5) ver glichen. Wenn das Vergleichsergebnis θ < θ_s ist, wird es bestimmt, daß es sich um ein fehlerhaftes Produkt handelt (Schritt S6). Danach werden die gleichen Schritte wieder holt.

Schließlich wird das n-te Hochfrequenzmeßsignal auf die piezoelektrische Keramikvorrichtung für T₀ Sekunden (Schritt S7) angewendet. Bei diesem Punkt werden, da die piezoelektrische Keramikvorrichtung auf ungefähr die maxi male Temperatur erwärmt wird, der maximale Phasenwinkel θ und der Standardwert θ_s nach T₀ Sekunden (Schritt S8) ver glichen. Hier wird es bestimmt, wenn das Vergleichsergebnis θ < θ_s ist, daß es sich um einen Defekt handelt (Schritt S9). Wenn das Vergleichsergebnis θ ≧ θ_s ist, wird es be stimmt, daß keine Defekte vorhanden sind (Schritt S10).

Es sei festzustellen, daß es keine Stopperiode bzw. kein Stoppintervall gibt, während das erste bis zu dem n-ten Hochfrequenzsignal angewendet wird, d. h., das Signal wird auf die piezoelektrische Keramikvorrichtung kontinuierlich angewendet.

Obwohl in Fig. 9 die Anwendungszeit (Untersuchungszeit) T₀ des ersten bis zu dem n-ten Hochfrequenzsignal konstant ist, kann die Anwendungszeit T₀ willkürlich verändert wer den. Insbesondere, während die Defekte nicht häufig er scheinen bzw. beobachtet werden, kann die Anwendungszeit T₀ lange sein. Ferner kann, wenn die Defekte häufig auftreten, die Anwendungszeit T₀ kurz sein.

Zusätzlich dazu ist, wenn die Untersuchungszeit T₀ kurz ist, das Untersuchungsergebnis im wesentlichen das gleiche wie bei der kontinuierlichen Untersuchung. Deshalb können die Defekte sicher untersucht werden, sogar wenn der Pha senwinkel der piezoelektrischen Keramikvorrichtung von dem Standardwert bei einer beliebigen Temperatur abweicht.

Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform der Untersu chungsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zur Unter suchung gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Aus führungsform werden sowohl die innere Erwärmung durch die dielektrische Erwärmung als auch die äußere Erwärmung ver wendet, um die Meßzeit zu verkürzen.

Fig. 10 zeigt die piezoelektrische Keramikvorrichtung 2 in dem Zustand, daß die Elektroden 2a und 2b mit einem Paar von Meßanschlüssen 3a und 3b in Kontakt gebracht sind. Wie in Fig. 7 ist einer (3a) der Meßanschlüsse mit dem RF- Leistungsverstärker 4 verbunden, und ist der andere Meßan schluß (3b) mit dem Dämpfungsglied 5 verbunden.

Die piezoelektrische Keramikvorrichtung 2 ist an der wärme übertragenden bzw. wärmeleitenden Platte 6 durch Luftab sorption (nicht dargestellt) aufgenommen. Die wärmeleitende Platte 6 wird auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt.

Wenn das Hochfrequenzsignal mit höherem Pegel auf die pie zoelektrische Keramikvorrichtung 2 über die Meßanschlüsse 3a und 3b angewendet wird, wird die Vorrichtung 2 erwärmt und die Vorrichtung 2 wird extern bzw. von außen durch die wärmeleitende Platte 6 erwärmt. In diesem Zustand kann der Phasenwinkel oder die Impedanz durch den Netzwerkanalysator (in Fig. 7 dargestellt), der mit den Meßanschlüssen 3a und 3b verbunden ist, gemessen werden.

Fig. 11 zeigt einen Vorteil der Zeitverringerung, wenn so wohl die innere Erwärmung als auch die äußere Erwärmung durchgeführt werden. Es ist nämlich unter den Atmosphären temperaturwerten von 20°C, 40°C und 60°C ein Hochfrequenz signal (der Signalpegel beträgt 0,9 W) auf gute Produkte G und defekte Produkte NG bei der dielektrischen Erwärmung angewendet worden, um die Phasencharakteristik zu messen.

Bezüglich den guten Produkten G und den defekten Produkten NG wurden jeweils die gleichen piezoelektrischen Vorrich tungen verwendet.

Wie es deutlich in Fig. 11 zu sehen ist, kann, wenn die At mosphärentemperatur steigt, die Untersuchungszeit von De fekten verkürzt werden. Genauer gesagt erscheinen, wenn die Temperatur 20°C beträgt, die Defekte bei 350 Millisekunden. In dem Fall von 40°C erscheinen die Defekte bei 100 bis 150 Millisekunden. Wenn die Temperatur 60°C beträgt, erscheinen die Defekte bei 50 Millisekunden.

Auf diese Weise kann, wenn sowohl die dielektrische Erwär mung als auch die äußere Erwärmung durchgeführt werden, die Meßzeit verkürzt werden, im Vergleich zu dem Fall, wenn nur die innere Erwärmung durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschrie benen Beispiele von bevorzugten Ausführungsformen be schränkt.

Bei einer Ausführungsform von Fig. 9 wurde die Messung meh rere Male unter Vergleichen des Phasenwinkels mit dem Stan dardwert bei der Zeit von T₀ durch Durchführen der dielek trischen Erwärmung durchgeführt. Wenn jedoch die innere Temperatur der piezoelektrischen Keramikvorrichtung gemes sen werden kann, kann die Messung mehrere Male unter Messen des Phasenwinkels bei verschiedenen Temperaturwerten und unter Vergleichen dieser Phasenwinkel mit dem Standardwert durchgeführt werden.

Bei den oben beschriebenen Beispielen wird es entschieden, daß ein innerer Defekt vorliegt, indem der maximale Phasenwinkel, der erhalten wird, wenn eine piezoelektrische Kera mikvorrichtung mit der erhöhten Temperatur erwärmt wird, mit dem Standardwert verglichen wird. Der innere Defekt kann auf der Grundlage der Impedanzen Za und Zr oder auf der Grundlage von sowohl dem Phasenwinkel als auch den Im pedanzen beurteilt bzw. entschieden werden.

Ferner wird als ein Verfahren zum äußeren Erwärmen ein Ver fahren unter Verwendung der Wärmeleitung durch den Kontakt mit einer wärmeübertragenden bzw. wärmeleitenden Platte verwendet. Die piezoelektrische Keramikvorrichtung kann je doch in einer Flüssigkeit oder in einer Atmosphäre angeord net werden, in denen die Temperatur gesteuert wird, oder es kann ein Heizdraht und eine Wärmestrahlung verwendet wer den.

Die piezoelektrische Keramikvorrichtung, die durch die Ver fahren der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung untersucht wird, ist nicht auf einen keramischen Oszillator bzw. Keramikoszillator beschränkt, und kann ein keramischer Filter bzw. Keramikfilter, ein Diskrimenator bzw. Entscheider, ein Fallenfilter bzw. Bandsperrfilter ("trap filter") oder eine andere geeignete elektronische Komponente sein.

Ferner kann ein innerer Defekt unter Verwendung der Verfah ren der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Er findung ungeachtet von verschiedenen Schwingungsmodi, wie einer Dickenausdehnungsschwingung, einer Dickenscherungs schwingung, einer Bereichsschwingung, usw., erfaßt werden.

Wie es anhand der oben dargestellten Beschreibung offen sichtlich wird, wird gemäß den bevorzugten Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung eine piezoelektrische Kera mikvorrichtung erwärmt und wird, während sich die Vorrich tung bei der maximalen Temperatur befindet, zumindest ent weder die piezoelektrische Charakteristik oder die Impe danzcharakteristik der piezoelektrischen Keramikvorrichtung gemessen, und wird die Messung mit einer Standardcharakte ristik verglichen, wodurch entschieden wird, ob die piezo elektrische Keramikvorrichtung einen inneren Defekt hat, oder nicht. Folglich kann ein innerer Defekt, sogar, wenn er bei einer gewöhnlichen Temperatur nicht erfaßt werden kann, genau und zuverlässig auf zerstörungsfreie Weise er faßt werden.

Vorzugsweise wird ein Hochfrequenzmeßsignal mit einem Pe gel, der höher als der Nennpegel der piezoelektrischen Ke ramikvorrichtung ist, angewendet, und gleichzeitig dazu wird, während die piezoelektrische Keramikvorrichtung durch die Anwendung des Hochfrequenzsignals dielektrisch erwärmt wird, zumindest entweder die Phasencharakteristik oder die Impedanzcharakteristik der piezoelektrischen Keramikvor richtung gemessen. Deshalb wird die Zeit, die für das Er wärmen und die Temperaturerhöhung, und für das Messen er forderlich ist, beträchtlich verringert. Zusätzlich dazu kann das Erwärmen, das Erhöhen der Temperatur und das Mes sen unter Verwendung eines einfachen Instruments durchge führt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können, wenn sowohl die innere Erwärmung (dielektrische Erwärmung) als auch die äu ßere Erwärmung bezüglich der piezoelektrischen Keramikvor richtung durchgeführt werden, die inneren Defekte der pie zoelektrischen Keramikvorrichtung in einer kürzeren Zeit untersucht werden.

Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die Phasencharakteri stik oder die Impedanzcharakteristik der piezoelektrischen Keramikvorrichtung bei einer Mehrzahl von Temperaturwerten innerhalb der piezoelektrischen Keramikvorrichtung gemessen wird, kann eine derartige piezoelektrische Keramikvorrich tung, dessen Charakteristik von der Standardcharakteristik abweicht und zu der Standardcharakteristik zurückkehrt, si cher untersucht werden.

Wenn die Charakteristik bei einer Mehrzahl von verstriche nen Zeitpunkten bzw. Ablaufzeitpunkten gemessen wird, nach dem das Hochfrequenzsignal auf die piezoelektrische Kera mikvorrichtung angewendet wird, kann eine derartige piezo elektrische Keramikvorrichtung, deren Charakteristik von der Standardcharakteristik abweicht und zu der Standardcha rakteristik zurückkehrt, untersucht werden. Da ferner das Timing bzw. die Zeitabstimmung der Messung nur durch die Zeit bestimmt werden kann, wird dadurch die Messung verein facht.

Während die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungs formen von ihr beschrieben worden ist, sind viele Abwand lungen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Licht der vorerwähnten Lehre möglich. Es sei deshalb zu verste hen, daß die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefüg ten Ansprüche, anders als hierin auf spezifische Weise be schrieben, ausgeführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird ein piezoelektrisches Keramikelement bzw. eine piezoelektrische Keramikvorrichtung erwärmt, so daß die Temperatur auf eine Temperatur in der Nähe der ma ximalen Temperatur erhöht wird, bei der die Vorrichtung, wenn die Temperatur auf eine gewöhnliche Temperatur zurück geführt wird, im wesentlichen auf die gleiche piezoelektri sche Keramikvorrichtung wie vor dem Erwärmen zurückgeführt wird. In dem Zustand, bei dem die piezoelektrische Keramik vorrichtung erwärmt wird und die Temperatur erhöht wird, wird zumindest entweder die piezoelektrische Phasencharak teristik oder die Impedanzcharakteristik der piezoelektri schen Keramikvorrichtung gemessen. Die Messung wird mit ei ner Standardcharakteristik verglichen, wobei ein innerer Defekt der piezoelektrischen Keramikvorrichtung auf der Grundlage von Ergebnisses des Vergleichs erfaßt wird. Für das Erwärmen und Temperaturerhöhen sowie für das Messen wird ein Hochfrequenzmeßsignal mit einem Leistungspegel, der höher als der Nennpegel der piezoelektrischen Keramikvorrichtung ist, angewendet, und gleichzeitig, während die piezoelektrische Keramikvorrichtung selbst durch die Anwen dung des Hochfrequenzsignals dielektrisch erwärmt wird, wird zumindest entweder die piezoelektrische Phasencharak teristik oder die Impedanzcharakteristik gemessen.

Claims

1. Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Ke ramikelements mit folgenden Schritten:
Erwärmen und Erhöhen der Temperatur (S1; S4; S7) eines piezoelektrischen Keramikelements (2);
Messen (S1; S4; S7) von zumindest der piezoelektri schen Phasencharakteristik oder der Impedanzcharakte ristik des piezoelektrischen Keramikelements (2), wenn das piezoelektrische Keramikvelement die erhöhte Tem peratur aufweist;
Vergleichen (S2; S5; S8) von zumindest der piezoelek trischen Phasencharakteristik oder der Impedanzcharak teristik, die in dem Schritt des Messens gemessen wird, mit einer Standardcharakteristik; und
Erfassen des Vorhandenseins oder des Nichtvorhanden seins eines inneren Defekts (S3; S6; S9; S10) in dem piezoelektrischen Keramikelement (2) basierend auf den Ergebnissen des Schritts des Vergleichens.

2. Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Ke ramikelements nach Anspruch 1, bei dem die erhöhte Temperatur in dem Schritt des Erwärmens und des Erhö hens der Temperatur in der Nähe der maximalen Tempera tur liegt, bei der die piezoelektrische Charakteristik des piezoelektrischen Elements zu im wesentlichen der gleichen Charakteristik zurückkehrt, die vorhanden war, bevor das piezoelektrische Element (2) erwärmt wurde, wenn das piezoelektrische Element (2) zum Erhö hen der Temperatur erwärmt wird und veranlaßt wird, zu der normalen Temperatur zurückzukehren.

3. Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Ke ramikelements nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die zu messende Phasencharakteristik ein maximaler Phasenwinkel θ_max ist.

4. Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Ke ramikelements nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die zu messende Impedanzcharakteristik eine Diffe renz Za - Zr zwischen der Antiresonanzimpedanz Za und der Resonanzimpedanz Zr des piezoelektrischen Kerami kelements (2) ist.

5. Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Ke ramikelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in dem Schritt des Erwärmens und Erhöhens der Tem peratur ein Hochfrequenzmeßsignal mit einem Pegel, der höher als der Nennpegel des piezoelektrischen Kerami kelements (2) ist, auf das piezoelektrische Keramike lement angewendet wird, wobei während des dielektri schen Erwärmens des piezoelektrischen Keramikelements durch die Anwendung des Hochfrequenzsignals in dem Schritt des Messens zumindest entweder die Phasencha rakteristik oder die Impedanzcharakteristik des piezo elektrischen Keramikelements in Übereinstimmung mit der Anwendung des Hochfrequenzsignals gemessen wird.

6. Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Ke ramikelements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem:
in dem Schritt des Erwärmens und Erhöhens der Tempera tur ein Hochfrequenzuntersuchungssignal, das höher als ein Standardpegel des piezoelektrischen Elements ist, angewendet wird, wobei aufgrund der Anwendung dieses Hochfrequenzsignals das piezoelektrische Keramikele ment (2) selbst dielektrisch erwärmt wird, wobei zur gleichen Zeit das piezoelektrische Keramikelement von außen her erwärmt wird;
in dem Schritt des Messens zumindest entweder die Pha sencharakteristik oder die Impedanzcharakteristik des piezoelektrischen Elements in Übereinstimmung mit der Anwendung des Hochfrequenzsignals gemessen wird.

7. Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Ke ramikelements nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem in dem Schritt des Messens zumindest entweder die Phasencharakteristik oder die Impedanzcharakteristik des piezoelektrischen Keramikelements (2) bei ver schiedenen Temperaturwerten in dem piezoelektrischen Keramikelement gemessen wird.

8. Verfahren zum Untersuchen eines piezoelektrischen Ke ramikelements nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem in dem Schritt des Messens zumindest entweder die Phasencharakteristik oder die Impedanzcharakteristik des piezoelektrischen Keramikelements (2) bei einer Mehrzahl von Ablaufzeitpunkten nach der Anwendung des Hochfrequenzsignals, das höher als der Standardpegel ist, gemessen wird.