DE2744196C3 - Verfahrensmaßnahmen bei der Rückpolarisation piezoelektrischer Keramik - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Aus der deutschen Patentschrift 22 35 055 ist ein Verfahren zur genauen Einstellung poiarisationsabhängiger Materialwerte bei Körpern aus piezoelektrischer Keramik bekannt. Auf extrem genaue Einstellung derartiger Materialwerte kommt es z. B. bei der Verwendung derartiger Keramik in mechanischen Filtern der Fernsprech-Weiterverkehrstechnik an. In dieser Technik werden Körper aus diesem Material als elektromechanische Wandler zur Erzeugung mechanischer Schwingungen in einem Resonatorkörper und zur Rückgewinnung elektrischer Signale aus mechanischer Schwingungsenergie verwendet.

Bei der bekannten Rückpolarisation 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, für ein Verfahren nach der deutschen Patentschrift 22 35 055 Maßnahmen anzugeben, mit deren Hilfe im Zusammenhang mit reproduzierbarer Durchführung des Verfahrens unter ungünstigen Umständen auftetretene Mangel ausgeschlossen werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches I angegebenen Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß gekennzeichnet ist, wie dies im Kennzeichen des Anspruches I angegeben ist.

Ausgestaltungen dieses Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Zur Polarisation einer piezoelektrischen Keramik mit hoher Koerzitivfeldstärke 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 Polarisationsmaßnahme bei erhöhter Temperatur durchzuführen. Es ist auch durchaus Praxis, die zu

ίο 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 Rückpolarisation stößt die Anwendung dieser bekannten Maßnahmen jedoch insoweit auf Schwierigkeiten, als die zur Kontrolle gemessenen charakteristischen Materialgrößen, z. B. Resonanz- und Antiresonanzfrequenz, durch den

Körper umgebendes öl in nicht hinzunehmendem Maße und unkontrollierbar beeinflußt werden.

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 zweckmäßig hat sich dabei erwiesen, zwei Gasströme vorzusehen, die aus zwei weitgehend entgegengesetzten Richtungen den Körper anblasen.

Die Beeinflussung der Meßgröße durch den Gasstrom ist wenigstens solange vernachlässigbar klein, als dieser Gasstrom nur gerade so stark gemacht wird, wie dies zu einem ausreichenden Umspulen des zu messenden Körpers erforderlich ist.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, den Körper aus der Piezokeramik 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 SFb-Gasmenge zu ersetzen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt z. B. bereits ein Aufwand von 8 I SF₆ pro Stunde.

Vorteilhafterweise läßt sich daß erfindungsgemäße

Verfahren ohnf? jede Schwierigkeiten auch bei bereits seit Jahren verwendeten Rückpolarisations-Automaten anwenden, ohne diese umbauen zu müssen. Darüber hinaus kann aber auch eine Dosierungssteuerung entsprechend den Impulszeiten des zur Rückpolarisa-

tion 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 scnematische Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Vorrichtung beschrieben.

F i g. 1 zeigt dabei eine Seitenansicht aus einer Richtung und

F i g. 2 eine dazu um 90° geklappte Seitenansicht der Verrichtung nach F i g. 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 ausgeüb'. Für den Gegendruck ist der Körper 6 vorgesehen. Die elektrische Rückpolarisationsspannung wird über diesen 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 SF₀ 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 SFe-Gas befindet. Die Gaszuführung über die Leitungen 8 ergänzt ständig diesen Sumpf. Im übrigen sei erwähnt, daß dieser ίο Behälter 10 in der Darstellung der Fig.2 der Übersichtlichkeit halber weggelassen ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle des Schwefelhexafluorid auch ein für Hochspannungsisolation entsprechend geeignetes anderes Schutzgas verwendet werden kann. Das SFe 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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur permanenten Polarisation von piezoelektrischem keramischem Material, das in einem Gleichfeld zunächst bis zu einem über dem Polarisationswert liegenden Wert polarisiert wird und anschließend durch Anlegen eines gegengerichteten Gleichfeldes bis zum vorgegebenen Polarisationswert depolarisiert wird, nach Patent 22 35 055, dadurch gekennzeichnet, daß die Depolarisation in einer Atmosphäre mit großem Gehalt an Schutzgas erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgas Schwefelhexafluorid (SF₆)ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, der Körper mit einem Gasstrom (8) des Schutzgases umspült wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (i) in eine Wanne eingetaucht wird, in der ein Sumpf des Schutzgases aufrechterhalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (1) in eine Wanne (10) eingetaucht wird, in der «in Sumpf aus dem Schutzgas vorhanden ist und daß der Körper (1) zusätzlich mit einem Gasstrom (8) dieses Schutzgases umspült wird, wobei das zum Umspulen verwendete Gas die Verluste an Schutzgas des Sumpfes ausglicht.