JPH06160193A - 焦電係数簡易測定装置 - Google Patents
焦電係数簡易測定装置Info
- Publication number
- JPH06160193A JPH06160193A JP13194592A JP13194592A JPH06160193A JP H06160193 A JPH06160193 A JP H06160193A JP 13194592 A JP13194592 A JP 13194592A JP 13194592 A JP13194592 A JP 13194592A JP H06160193 A JPH06160193 A JP H06160193A
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- JP
- Japan
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- pyroelectric
- temperature
- pyroelectric body
- coefficient
- electrodes
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 焦電体を２つの異なる温度に順次保持し、そ
の際に焦電体電極上に生じる焦電電荷をコンデンサに蓄
積し、そのコンデンサ電極間の電圧値から焦電係数を求
めることを特徴とする焦電係数簡易測定装置。 【効果】 焦電体の焦電係数を従来に比べて極めて短時
間で測定できる。
の際に焦電体電極上に生じる焦電電荷をコンデンサに蓄
積し、そのコンデンサ電極間の電圧値から焦電係数を求
めることを特徴とする焦電係数簡易測定装置。 【効果】 焦電体の焦電係数を従来に比べて極めて短時
間で測定できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は赤外線センサ、温度セン
サ等に用いる焦電体の性能として重要な焦電係数を、短
時間で大量に検査選別するための検査方法に関する。
サ等に用いる焦電体の性能として重要な焦電係数を、短
時間で大量に検査選別するための検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の焦電係数の測定方法は次のように
なる。即ち、表面に電極対を設けた焦電体を一定の昇温
または冷却速度で加熱または冷却し、その際に電極上に
発生する焦電電荷を外部検出回路を流れる電流として取
り出し、この電流値から焦電係数を求めている。この測
定回路例を図１に示す。焦電係数ｄＰ／ｄＴは数１で与
えられる。
なる。即ち、表面に電極対を設けた焦電体を一定の昇温
または冷却速度で加熱または冷却し、その際に電極上に
発生する焦電電荷を外部検出回路を流れる電流として取
り出し、この電流値から焦電係数を求めている。この測
定回路例を図１に示す。焦電係数ｄＰ／ｄＴは数１で与
えられる。
【数１】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の測定方法によれ
ば精密な焦電係数の値を得ることができるものの、温度
変化に要する時間が長くかかり、１回の測定について少
なくとも数分程度を要する。このため例えば生産ライン
上で大量の焦電体について焦電係数を測定することは非
常に困難であり、品質管理上重大な障害となっていた。
ば精密な焦電係数の値を得ることができるものの、温度
変化に要する時間が長くかかり、１回の測定について少
なくとも数分程度を要する。このため例えば生産ライン
上で大量の焦電体について焦電係数を測定することは非
常に困難であり、品質管理上重大な障害となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の内容は、焦電体
を２つの異なる温度に順次保持し、その際に焦電体電極
上に生じる焦電電荷をコンデンサに蓄積し、そのコンデ
ンサ電極間の電圧値から焦電係数を求めることを特徴と
する焦電係数簡易測定装置に関するものである。
を２つの異なる温度に順次保持し、その際に焦電体電極
上に生じる焦電電荷をコンデンサに蓄積し、そのコンデ
ンサ電極間の電圧値から焦電係数を求めることを特徴と
する焦電係数簡易測定装置に関するものである。
【０００５】
【作用】焦電係数の測定時間を短縮するためには、焦電
体を温度の異なる２つの恒温槽間を移動させて、その際
に発生する焦電電荷量を測定することが望ましい。この
場合には焦電体を一定の昇温速度で昇温させたときのよ
うに各温度における焦電係数を逐一決定することはでき
ないが、２点の温度の間の焦電係数の平均値を知ること
ができる。実用に供される焦電体は使用温度範囲では焦
電係数が連続的に変化しているものが大半であり、各温
度における焦電係数値を細かに求める必要はなく、使用
温度範囲付近での焦電係数の平均値が求まれば品質管理
用の測定方法としては十分であると考えられる。試料に
瞬間的な温度変化を与えて発生する焦電電荷量を測定す
る際に、従来のように低インピーダンスの電流計を接続
して電流を検知する方法では問題が多い。なぜなら焦電
体の昇温速度は焦電体が恒温槽中に入るときの速度、焦
電体の形状、恒温槽中の熱媒体の熱伝導度及びその攪拌
の仕方などによって大幅に変化するため、焦電電流の時
間変化が極めて大きいからである。このため焦電電流を
積分して電荷として蓄えてやる必要が生じる。それには
外部検出回路としては非常にインピーダンスの高い電圧
計を使用し、焦電体及び焦電体と並列に接続したコンデ
ンサに蓄積された電荷を電圧として検出してやればよ
い。この等価回路を図２に示す。図２でＣ0，Ｒ0は１−
焦電体の容量及び抵抗、Ｃ1，Ｒ1は４−コンデンサの容
量及び抵抗、Ｃ2，Ｒ2は５−電圧計の入力容量及び入力
インピーダンスを表す。コンデンサの容量Ｃ1は焦電体
の容量Ｃ0の１００倍以上にしたほうがよい。これは例
えば焦電体としてＰＺＴセラミックスを用いた場合に
は、コンデンサを付けない場合、温度差△Ｔ＝１０℃，
試料厚み０.１〜１.０mmのとき発生電圧Ｖ=Ｑ/Ｃ=Ａ・
（ｄＰ/ｄＴ）・△Ｔ／Ｃ0は数百Ｖから数千Ｖの高電圧
となり、測定が困難となるからである。Ｃ1をＣ0の１０
０倍にすれば発生電圧はＣ1＝０のときの約１／１００
となり、高入力インピーダンスの直流電圧計であれば簡
単に測定できる。また焦電体の容量Ｃ0のバラツキの影
響を回避するためにもＣ1は大容量であるほうがよい。
測定の具体的な手順は例えば次のようになる。 （１）焦電体試料の電極に検出回路を接続し、焦電体を
低温側の恒温槽に入れる。 （２）焦電体の温度が低温側恒温槽の温度と等しくなっ
たのち、焦電体の両電極間を短絡させる。 （３）焦電体を低温側恒温槽から取り出し、ただちに高
温側恒温槽に入れ、発生電圧の変化を測定する。 発生電圧の時間変化の例を図３に示す。この電圧の時間
変化は数２で表すことが出来る。
体を温度の異なる２つの恒温槽間を移動させて、その際
に発生する焦電電荷量を測定することが望ましい。この
場合には焦電体を一定の昇温速度で昇温させたときのよ
うに各温度における焦電係数を逐一決定することはでき
ないが、２点の温度の間の焦電係数の平均値を知ること
ができる。実用に供される焦電体は使用温度範囲では焦
電係数が連続的に変化しているものが大半であり、各温
度における焦電係数値を細かに求める必要はなく、使用
温度範囲付近での焦電係数の平均値が求まれば品質管理
用の測定方法としては十分であると考えられる。試料に
瞬間的な温度変化を与えて発生する焦電電荷量を測定す
る際に、従来のように低インピーダンスの電流計を接続
して電流を検知する方法では問題が多い。なぜなら焦電
体の昇温速度は焦電体が恒温槽中に入るときの速度、焦
電体の形状、恒温槽中の熱媒体の熱伝導度及びその攪拌
の仕方などによって大幅に変化するため、焦電電流の時
間変化が極めて大きいからである。このため焦電電流を
積分して電荷として蓄えてやる必要が生じる。それには
外部検出回路としては非常にインピーダンスの高い電圧
計を使用し、焦電体及び焦電体と並列に接続したコンデ
ンサに蓄積された電荷を電圧として検出してやればよ
い。この等価回路を図２に示す。図２でＣ0，Ｒ0は１−
焦電体の容量及び抵抗、Ｃ1，Ｒ1は４−コンデンサの容
量及び抵抗、Ｃ2，Ｒ2は５−電圧計の入力容量及び入力
インピーダンスを表す。コンデンサの容量Ｃ1は焦電体
の容量Ｃ0の１００倍以上にしたほうがよい。これは例
えば焦電体としてＰＺＴセラミックスを用いた場合に
は、コンデンサを付けない場合、温度差△Ｔ＝１０℃，
試料厚み０.１〜１.０mmのとき発生電圧Ｖ=Ｑ/Ｃ=Ａ・
（ｄＰ/ｄＴ）・△Ｔ／Ｃ0は数百Ｖから数千Ｖの高電圧
となり、測定が困難となるからである。Ｃ1をＣ0の１０
０倍にすれば発生電圧はＣ1＝０のときの約１／１００
となり、高入力インピーダンスの直流電圧計であれば簡
単に測定できる。また焦電体の容量Ｃ0のバラツキの影
響を回避するためにもＣ1は大容量であるほうがよい。
測定の具体的な手順は例えば次のようになる。 （１）焦電体試料の電極に検出回路を接続し、焦電体を
低温側の恒温槽に入れる。 （２）焦電体の温度が低温側恒温槽の温度と等しくなっ
たのち、焦電体の両電極間を短絡させる。 （３）焦電体を低温側恒温槽から取り出し、ただちに高
温側恒温槽に入れ、発生電圧の変化を測定する。 発生電圧の時間変化の例を図３に示す。この電圧の時間
変化は数２で表すことが出来る。
【数２】 電気的時定数τEは図２の等価回路からほぼＣ1／（１／
Ｒ0＋１／Ｒ1＋１／Ｒ2）に等しい。τEが小さいと発生
電圧の減衰が速くはじまり測定上好ましくないため、コ
ンデンサの抵抗Ｒ1及び電圧計の入力インピーダンスは
できるだけ高抵抗にしておくべきである。恒温槽の熱媒
体としてはシリコンオイル，フッ素系液体など絶縁性の
液体を攪拌しながら用いるのがよい。これらを用いた場
合、熱時定数τTは厚さ１mm以下の試料で数秒程度とな
る。空気など気体を熱媒体として使用する場合には試料
の熱的ゆらぎが大きくなるので十分な注意が必要であ
る。市販の高入力インピーダンスの電圧計を用いればτ
Eを数百秒から数千秒の値に設定することができる。τT
は数秒程度であるので図３のピーク電圧値ＶPは数２か
ら数３に近似できる。
Ｒ0＋１／Ｒ1＋１／Ｒ2）に等しい。τEが小さいと発生
電圧の減衰が速くはじまり測定上好ましくないため、コ
ンデンサの抵抗Ｒ1及び電圧計の入力インピーダンスは
できるだけ高抵抗にしておくべきである。恒温槽の熱媒
体としてはシリコンオイル，フッ素系液体など絶縁性の
液体を攪拌しながら用いるのがよい。これらを用いた場
合、熱時定数τTは厚さ１mm以下の試料で数秒程度とな
る。空気など気体を熱媒体として使用する場合には試料
の熱的ゆらぎが大きくなるので十分な注意が必要であ
る。市販の高入力インピーダンスの電圧計を用いればτ
Eを数百秒から数千秒の値に設定することができる。τT
は数秒程度であるので図３のピーク電圧値ＶPは数２か
ら数３に近似できる。
【数３】 逆に、数３から平均焦電係数（ｄＰ／ｄＴ）を求めれば
数４を得る。
数４を得る。
【数４】 このように発生電圧のピーク値を読み取ることで、平均
の焦電係数を算出することが可能である。以上述べた測
定方法は、特許請求の範囲で述べたように、特に焦電体
を恒温槽間を移動させることに限定されるべきものでは
ない。例えば、図４に示すように、焦電体を一定温度の
物体上に接触させて熱平衡に到達させたのち、この焦電
体を別の異なる温度の物体上に移動させて発生電圧を測
定してもよい。この場合、物体を金属片として焦電体と
検出回路の間の電気的接触の役割を兼ねさせることも可
能である。また図４の場合には、焦電体を移動させる
間、焦電体と検出回路の間の電気的接続は切れている
が、このような場合でも測定値の正確さは失われない。
焦電体の移動は、断熱性のよいプラスチック等の治具で
はさんで空気中を移動させるのであれば、数秒程度の時
間を要しても測定値に大きな影響は与えず、移動手段は
人力によっても、あるいは空気圧を利用した自動機器等
によってもよい。
の焦電係数を算出することが可能である。以上述べた測
定方法は、特許請求の範囲で述べたように、特に焦電体
を恒温槽間を移動させることに限定されるべきものでは
ない。例えば、図４に示すように、焦電体を一定温度の
物体上に接触させて熱平衡に到達させたのち、この焦電
体を別の異なる温度の物体上に移動させて発生電圧を測
定してもよい。この場合、物体を金属片として焦電体と
検出回路の間の電気的接触の役割を兼ねさせることも可
能である。また図４の場合には、焦電体を移動させる
間、焦電体と検出回路の間の電気的接続は切れている
が、このような場合でも測定値の正確さは失われない。
焦電体の移動は、断熱性のよいプラスチック等の治具で
はさんで空気中を移動させるのであれば、数秒程度の時
間を要しても測定値に大きな影響は与えず、移動手段は
人力によっても、あるいは空気圧を利用した自動機器等
によってもよい。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。図５
に厚さ約０.３mmのＰＺＴのセラミックス焦電体につい
て、本発明方法による２５℃〜３５℃間の焦電係数平均
値と、同じ試料群を従来の焦電係数測定方法によって測
定したときの３０℃における焦電係数測定値との間の相
関グラフを示す。ここでコンデンサの容量は０.２７μ
Ｆであり、焦電体容量の約２００倍であった。両測定方
法の間の相関は極めてよく、測定値がほとんど一致して
おり、本発明方法の精度が従来の測定方法なみに高いこ
とを示している。
に厚さ約０.３mmのＰＺＴのセラミックス焦電体につい
て、本発明方法による２５℃〜３５℃間の焦電係数平均
値と、同じ試料群を従来の焦電係数測定方法によって測
定したときの３０℃における焦電係数測定値との間の相
関グラフを示す。ここでコンデンサの容量は０.２７μ
Ｆであり、焦電体容量の約２００倍であった。両測定方
法の間の相関は極めてよく、測定値がほとんど一致して
おり、本発明方法の精度が従来の測定方法なみに高いこ
とを示している。
【０００７】
【発明の効果】以上で述べたように、本発明によって焦
電体の焦電係数を短時間で大量に測定できるようにな
り、工業的価値が非常に大きい。
電体の焦電係数を短時間で大量に測定できるようにな
り、工業的価値が非常に大きい。
【０００８】
【図１】従来の技術による焦電係数の測定回路例を示す
図である。
図である。
【図２】本発明の測定系の等価回路を示す図である。
【図３】本発明測定系による測定電圧の時間変化の例を
示す図である。
示す図である。
【図４】恒温槽を用いることなく本発明測定方法を実施
するための一例を示す図である。
するための一例を示す図である。
【図５】従来測定方法と本発明測定方法により得た焦電
係数測定値の相関を示す図である。
係数測定値の相関を示す図である。
１ 焦電体 ２ ヒーター ３ 微小電流計 ４ コンデンサ ５ 電圧計 ６ 温度Ｔ1の金属片 ７ 温度Ｔ2の金属片 ８ 空気圧シリンダ ９ 短絡用電極 １０ 検出回路電極 １１ ストッパー
Claims (1)
- 【請求項１】 表面に電極対を設けた焦電体を最初ある
一定の温度に保ったのち、別の温度に保たれた槽中に、
または別の温度に保たれた物体の表面上に移動させ、そ
の際発生する焦電電荷をコンデンサに蓄積し、そのコン
デンサ電極間の電圧値から焦電係数を求めることを特徴
とする焦電係数簡易測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13194592A JPH06160193A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 焦電係数簡易測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13194592A JPH06160193A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 焦電係数簡易測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160193A true JPH06160193A (ja) | 1994-06-07 |
Family
ID=15069885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13194592A Pending JPH06160193A (ja) | 1992-04-23 | 1992-04-23 | 焦電係数簡易測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06160193A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100424503C (zh) * | 2006-05-16 | 2008-10-08 | 华中科技大学 | 热释电系数测量装置 |
| CN106443273A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-02-22 | 湖北民族学院 | 热释电能量收集器电性能参数测试系统 |
| JP2017152494A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 株式会社リコー | 圧電体評価装置 |
-
1992
- 1992-04-23 JP JP13194592A patent/JPH06160193A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100424503C (zh) * | 2006-05-16 | 2008-10-08 | 华中科技大学 | 热释电系数测量装置 |
| JP2017152494A (ja) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 株式会社リコー | 圧電体評価装置 |
| CN106443273A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-02-22 | 湖北民族学院 | 热释电能量收集器电性能参数测试系统 |
| CN106443273B (zh) * | 2016-11-03 | 2019-05-24 | 湖北民族学院 | 热释电能量收集器电性能参数测试系统 |
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