DE2744196A1

DE2744196A1 - Verfahrensmassnahme bei der rueckpolarisation piezoelektrischer keramik

Info

Publication number: DE2744196A1
Application number: DE19772744196
Authority: DE
Inventors: Wolfram Dipl Phys Wersing
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1979-04-05
Also published as: DE2744196C3; DE2744196B2

Description

Verfahrensmaßnahmen bei der Rückpolarisation piezoelektri-
scher Keramik.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.
Aus der deutschen Patentschrift 2 235 055 ist ein Verfahren zur genauen Einstellung polarisationsabhängiger Materislwerte bei Körpern aus piezoelektrischer Keramik bekannt. Auf extrem genaue Einstellung derartiger Materialworte kommt es z.B. bei der Verwendung derartiger Keramik in mechanischen Filtern der Fernsprech-Weitverkehrstechnik an. In dieser Technik werden Körper aus diesem Material als elektromechanische Wandler zur Erzeugung mechanischer Schwingungen in einem Resonatorkörper und zur Ruckgewinnung elektrischer Signale aus mechanischer Schwingungsenergie verwendet.
Bei der bekannten RUckpolarisation zuvor bereits bis zur Sättigung polarisierter Jeweiliger Körper aus der piezoelektrischen Keramik ist es erforderlich, eine von der Koerzitivfeldstärke des Keramikmaterials abhängige elektrische Spannung anzulegen.
Dabei kann es nicht nur zu erkennbaren Hochspannungs-Überschlägen kommen, sondern es können auch zumindest nicht ohne weiteres kontrollierbare Sprühentladungen auftreten, die u.a. Verfälschungen der Verfahrensparameter bewirken.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wie voranstehend erwähnte, insbesondere nicht ohne weiteres bemerkbare oder kontrollierbare Hochspannungsübergänge während der Vornahme der Rückpolarisation auszuschließen.
Diese Aufgabe wird mit einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß gekennzeichnet ist, wie dies im Kennzeichen des Anspruches 1 angegeben ist.
Ausgestaltungen dieses Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Zur Polarisation einer piezoelektrischen Keramik mit hoher Eoerzitivfeldstärke ist es erforderlich, relativ hohe elektrische Spannung an Körper aus dieser Keramik anzulegen. Um nicht übermäßig hohe elektrische Spannungen anwenden zu müssen, ist es üblich, diese Polarisations;aßnahme bei erhöhter Temperatur durchzufUhren. Es ist auch durchaus Praxis, die zu polarisierenden Körper in Silikonöl einzutauchen, das nicht nur eine gute elektrische Oberflächenisolation der Keramikkörper bewirkt, sondern das außerdem auch einen guten Wärmekontakt für die Erwärmung der Keramikkörper bewirkt.
Bei der Durchführung der flückpolarisation stößt die Anwendung dieser bekannten Maßnahmen jedoch insoweit auf Schwierigkeiten, als die zur Kontrolle gemessenen charakteristischen Materialgrößen, z.LRes# u#t###izfrequenz, durch den Körper umgebendes Öl in nicht hinzunehmendem Maße und unkontrollierbar beeinflußt wird.
Der Erfinder hat festgestellt, daß diese Schwierigkeiten dadurch in technisch sehr einfacher Weise umgangen werden können, indem man die Rückpolarisation der Körper in einer Atmosphäre mit einem derart großen Gehalt an Schwefelhexafluorid durchführt, der bereits ausreichend ist, elektrische Entladungsvorgänge über die Oberfläche des Körpers aus Piezokeramik zu unterbinden.
Dabei hat sich als vorteilhaft die Maßnahme erwiesen, den Körper mit einem Gasstrom aus Schwefelhexafluorid anzublasen. Als zweckmä#ig hat sich dabei erwiesen, zwei Gasströme vorzusehen, die aus zwei weitgehend entgegengesetzten Richtungen den Körper anblasen.
Die Beeinflussung der Meßgröße durch den Gesstrom ist wenigstens solange vernachlässigbar klein, als dieser Gasstrom nur gerade so stark gemacht wird, wie dies zu einem ausreichenden Umspülten des zu messenden Körpers erforderlich ist.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, den Körper aus der Piezokersmik während des Anlegens der Rückpolarisationsspannung in eine einen Sumpf bildende Atmosphäre aus Schwefelhexafluorid einzutauchen, der in einer ausreichend großen Wanne aufrechterhalten wird. Das Schwefelhexafluorid ist vergleichsweise zur Luft sehr schwer und die Herausdiffusion des Gases aus einer solchen Wanne ist relativ gering, die eine nur gerade für das Eintauchen des Körpers in das Innere der Wanne ausreichende Öffnung hat. Gerade diese Ausgestaltung der Erfindung bedingt einen nur sehr geringen Verbrauch an Schwefelhexafluorid und damit keine störende Umweltbelastung.
Von besonderem Vorteil ist die Kombination der Maßnahme des oben beschriebenen Anströmens des Körpers mit SF6 mit dem Eintauchen desselben in einen aus diesem Gas gebildeten Sumpf.
Das zuströmende SF6 nützt dabei nicht nur dazu, den Körper möglichst gut zu umhüllen, sondern dient auch dazu, die anderen aus dem Sumpf verlorengehende SF6-Gasmenge zu ersetzen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genU#z.B. bereits ein Aufwand von 8 1 SF6 pro Stunde.
Vorteilhafterweise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren ohne jede Schwierigkeiten auch bei bereits seit Jahren verwendeten Rtlckpolarisations-Automaten anwenden, ohne diese umbauen zu müssen. Darüber hinaus kann aber auch eine Dosierungssteuerung entsprechend den Impulszeiten des zur Rückpolarisation verwendeten Gerätes durchgeführt werden. Damit läßt sich sogar noch eine Einsparung gegenüber dem oben angegebenen Gasverbrauch erzielen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend eine lediglich schematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Vorrichtung beschrieben.
Fig.1 zeigt dabei eine Seitenansicht aus einer Richtung und Fig.2 eine dazu um 900 geklappte Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig.1.
Mit 1 ist der Körper der rückzupolarisierenden Piezokeramik bezeichnet. Der Körper 1 ist mit dem Resonanzkörper 2 verbunden.
Es wird ein Kontaktdruck angewendet. Dieser Druck P wird von einem Kontakthebel 4 ausgeübt. Für den Gegendruck ist der Körper 6 vorgesehen. Die elektrische Rückpolarisationsspannung wird über diesen Kontakthebel 4 und diesen Körper 6 dem Keramikkörper 1 zugeführt.
Mit 8 sind Zuführungsrohre für das Gas SF6 bezeichnet. Sie sind in wie ersichtlicher Weise auf den Keramikkörper 1 ausgerichtet.
Mit 10 ist schematisch ein Trog bezeichnet, in dem sich der oben erwähnte Sumpf aus SF6-Gas befindet. Die Gaszuführung über die Leitungen 8 ergänzt ständig diesen Sumpf. Im übrigen sei erwähnt, daß dieser Behälter 10 in der Darstellung der Fig.2 der Ubersichtlichkeit halber weggelassen ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle des Schwefelhexafluorid auch ein für Hochspannungsisolation entsprechend geeignetes anderes Schutzgas verwendet werden kann. Das SF6 hat unter den Schutzgasen den Vorzug, daß es nicht umweltbelastend ist. Für die Verfahrensmaßnahme mit dem Sumpf ist zu beachten, daß das verwendete Gas möglichst schwer im Vergleich zu Luft ist.
5 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren, anzuwenden bei der Durchführung der Rückpolari sation zur Einstellung genauer, polarisationsabhängiger Materialwerte einer piezoelektrischen Keramik, insbesondere nach Patent 2 235 055, wobei zwischen einzelnen Rückpolarisationsvorgängen zur Kontrolle eine charakteristische Materialgröße an einem Körper aus dieser Keramik gemessen wird, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, daß für Körper (1) aus Keramik mit hoher Koerzitivfeldstärke diese Rückpo larisation der Körper (1) in einer Atmosphäre mit großem Gehalt an Schutzgas durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Schutzgas Schwefelhexafluorid (sF6) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, daß der Körper mit einem Gasstrom (8) des Schutzgases umspült wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, daß der Körper (1) in eine Wanne eingetaucht wird, in der ein Sumpf des Schutzgases aufrechterhalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n z e i c h n e t dadurch, daß der Körper (1) in eine Wanne (10) eingetaucht wird, in der ein Sumpf aus dem Schutzgas vorhanden ist und daß der Körper (1) zusätzlich mit einem Gasstrom (8) dieses Schutzgases umspült wird, wobei das zum Umspülen verwendete Gas die Verluste an Schutzgas des Sumpfes ausgleicht.