Przedmiotem wynalazku jest sposób Kontroli ja¬ kosci materialów piezoelektrycznych.Znane sa sposoby kontroli jakosci materialów piezoelektrycznych, oparte na okreslaniu parametru, -charakteryzujacego jakosc tych materialów, pole¬ gajace na wykonywaniu z materialów piezoelektry¬ cznych próbek o wysokiej jakosci polerowania po¬ wierzchni.Podstawowa wada tych znanych sposobów jest ich duza czasochlonnosc i pracochlonnosc wyko¬ nania takich próbek. Dodatkowa ich wada polega na braku obiektywnosci w ocenie parametru, ce¬ chujacego jakosc materialów piezoelektrycznych, spowodowanym niemoznoscia uzyskania identycz¬ nej jakosci powierzchni próbek materialów piezo¬ elektrycznych. Wada jest równiez nieodtwarzalnosc wyników kontroli jednej próbki, zwiazana z wiel¬ ka wrazliwoscia powierzchni próbki na warunki srodowiska.Znany jest takze inny sposób kontroli jakosci ma¬ terialów piezoelektrycznych, pozbawiony wymienio¬ nych powyzej wad. Przy stosowaniu tego znanego sposobu kontroli jakosci materialów piezoelektrycz¬ nych mierzy sie temperaturowo-czestotliwosciowa zaleznosc tangensa kata strat dielektrycznych pie¬ zoelektrycznego materialu przy niezmiennym je¬ dnym z parametrów (czestotliwosci) i ustala z tej zaleznosci parametr, przy którym wartosc tangensa kata strat dielektrycznych jest maksymalna (tem¬ peratura), na podstawie którego ocenia sie jakosc piezoelektrycznego materialu. Jednakze wada tego sposobu kontroli jakosci materialu piezoelektrycz¬ nego jest dlugotrwalosc procesu dokonywania kon¬ troli w zaleznosci od temperatury, poniewaz dla okreslenia Tm niezbedne jest nagrzewanie kazdej próbki materialu piezoelektrycznego w bardzo róz¬ nych temperaturach.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wymienio¬ nych wad i stworzenie sposobu kontroli jakosci materialów piezoelektrycznych, wybór parametrów zaleznosci pomiedzy temperatura i czestotliwoscia, który pozwolilby na szybkie i równoczesnie obiekty¬ wne okreslanie z dostateczna dokladnoscia parame¬ tru charakteryzujacego jakosc piezoelektrycznego materialu.Zadanie to rozwiazano dzieki temu, ze w sposobie kontroli jakosci materialu piezoelektrycznego, opie¬ rajacym sie na pomiarze temperaturowo-czestotli- wosciowej zaleznosci tangensa kata strat dielektry¬ cznych materialu piezoelektrycznego przy niezmien¬ nym jednym z parametrów i ustalaniu wedlug tej zaleznosci drugiego^parametru, przy którym war¬ tosc tangensa kata strat dielektrycznych jest maksy- malna i wedlug którego ocenia sie parametr cha¬ rakteryzujacy jakosc piezoelektrycznego materialu, w charakterze parametru, przy którym wartosc tan¬ gensa kata strat dielektrycznych jest maksymalna, wystepuje czestotliwosc, zas w charakterze parame- tru niezmiennego, temperatura.S8 7558 Zastosowanie sposobu wedlug wynalazku kontroli jakosci materialów piezoelektrycznych w piezotech¬ nice daje mozliwosc dokladnego i obiektywnego okreslania parametru, charakteryzujacego jakosc piezoelektrycznego materialu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia zaleznosc tgó od czestotliwosci dla róznych próbek i calego kry¬ sztalu materialu piezoelektrycznego, fig. 2 — wzor¬ cowy wykres okreslania parametru, charakteryzu¬ jacego jakosc materialu piezoelektrycznego wedlug czestotliwosci maksimum tgó, i fig. 3 — wzorcowy wykres okreslania drugiego parametru charaktery* zujacego jakosc piezoelektrycznego materialu we¬ dlug czestotliwosci maksimum.Sposób kontroli jakosci materialu piezoelektrycz¬ nego omówiono na przykladzie kontroli piezokwar¬ cu. Jak wiadomo, parametrem charakteryzujacym jakosc piezokwarcu jest trwalosc. W celu przepro¬ wadzenia kontroli jakosci piezokwarcu wycina sie z krysztalu reprezentujacego dana partie niezbedna ilosc próbek, które sie nastepnie szlifuje lub obra¬ bia innymi znanymi sposobami, mozna takze sto¬ sowac próbki nieobrobione i cale krysztaly bez roz¬ cinania ich na próbki.Sposób kontroli jakosci materialu piezoelektrycz¬ nego jest nastepujacy. Próbke piezokwarcu, umoco¬ wana w oprawce, umieszcza sie w termostacie za¬ pewniajacym niezmienna temperature w procesie kontroli. Nastepnie znanym mostkowym sposobem podstawienia mierzy sie tgó w zaleznosci od cze¬ stotliwosci i przedstawia wyniki pomiarów w po¬ staci wykresu zaleznosci tgó od czestotliwosci f.Caly krysztal piezokwarcu mocuje sie takze w oprawce, umieszcza w termostacie i znanym most¬ kowym sposobem podstawienia mierzy sie tgo w zaleznosci od czestotliwosci. Wykres zaleznosci dla tgó dla calego krysztalu przedstawia krzywa 1 na fig. i, przy czym wartosc czestotliwosci f maksi¬ mum tg6 jest rózna dla róznych krysztalów piezo¬ kwarcu. Krzywe z, 3, 4, i 5 na fig. 1 przedstawiaja zaleznosci tgó odnoszace sie do próbek wycietych prostopadle do osi „Z" tego krysztalu, odpowiednio dla próbek z powierzchnia nieobrobiona — krzy¬ wa 19 szlifowana — krzywa 3 i polerowana — krzywa 4 i do próbek wycietych pod katem do osi „Z" — krzywa 5. Z wykresów na fig. 1 — krzywe 1—6 widac, Ze ani jakosc obróbki powie¬ rzchni, ani ksztalt i rozmiar próbki nie wplywaja na wartosc czestotliwosci f, maksimum tgó i przy kontroli jakosci piezokwarcu na próbkach, wycie¬ tych w jakimkolwiek innym kierunku, zmienia sie tylko wartosc czestotliwosci f maksimum tgó. Krzy¬ we 6 i 7 przedstawiaja odpowiednio zaleznosci tgó(f) dla próbek szlifowanych, wycietych z innych kry¬ sztalów piezokwarcu. Tu ft i fs sa odpowiednie do czestotliwosci maksimów tgó dla tych próbek.Na wykresie tgó(f) próbki, znajduje sie czestotli¬ wosc fm maksimum tgó i wedlug tej czestotliwosci za pomoca wzorcowego wykresu okresla sie dobroc Q piezokwarcu, bedaca parametrem, charakteryzu¬ jacym jakosc piezokwarcu. Na fig. 2 widacVze dla krysztalów z czestotliwosciami f1 mów tgó wartosci dobroci wynosza odpowiednio Qi 755 4 Wzorcowy wykres uzyskuje .sie w nastepujacy sposób. Wybiera sie krysztaly piezokwarcu o war¬ tosciach dobroci mieszczacych sie w szerokim za¬ kresie wartosci i wykonuje z kazdego krysztalu niezbedna ilosc próbek w postaci dwustronnie wy¬ puklych soczewek, stanowiacych piezoelementy a podstawowej czestotliwosci 1 MHz qraz próbek wy¬ cietych prostopadle do osi „Z" krysztalu — próbek ciecia „Z". W charakterze takich' próbek mozna io takze wykorzystac cale krysztaly piezokwarcu. Na ypróbkach ciecia „Z" lub na calym krysztale mierzy ^ sie czestotliwosc fm maksimum tgó i logarytmy tych wartosci, usrednionych dla próbek kazdego kry¬ sztalu nanosi sie na os odcietych. Na osi rzednych nanosi sie wartosc dobroci Q, usrednione równiez, dla wszystkich soczewek kazdego krysztalu.Uzyskane punkty laczy sie linia wartosci czesto¬ tliwosci fm maksimum tgó i odpowiadajace im war¬ tosci parametru, charakteryzujacego jakosc materia- lu piezoelektrycznego — dobroc Q mozna takze ujac zarówno w tablicach jak i nomogramach. Przy sto¬ sowaniu krysztalu piezokwarcu w urzadzeniach pie¬ zoelektrycznych najbardziej racjonalnym parame¬ trem, charakteryzujacym jego jakosc jest modul a. *5 którego zaleznosc od czestotliwosci maksimum tan- gensa kata strat dielektrycznych pokazuje fig. 3,. przy czym czestotliwosc maksimum okresla sie w opisany powyzej sposób.Kontrole próbek z innego materialu piezoelektry- cznego, piezoceramiki, dielektryka o polaryzacji spontanicznej, przeprowadza sie analogicznie, jesli te materialy zawieraja aktywne elektrycznie domie¬ szki.Proponowany sposób kontroli jakosci piezoelek¬ trycznego materialu mozna stosowac w piezotechni- ce przy kontroli jakosci zarówno naturalnego jak i sztucznego piezokwarcu' oraz innego materialu piezoelektrycznego.M Przewage zastosowania proponowanego sposobu kontroli jakosci materialu piezoelektrycznego zape¬ wnia to, ze na wyniki kontroli nie wplywa ani stan powierzchni, ani ksztalt czy rozmiar próbki, co za¬ pewnia obiektywnosc i odtwarzalnosc tego wyniku. 4B Prostota wykonania próbek oraz wyeliminowanie koniecznosci prowadzenia kontroli w zaleznosci od temperatury skraca znacznie czas niezbedny dc* kontroli materialu piezoelektrycznego.Zalete proponowanego sposobu stanowi równiez.M mozliwosc kontroli jakosci tworzonych sztucznie krysztalów o niewielkiej grubosci warstwy nagro¬ madzonej na osi „Z". I wreszcie mozliwosc doko¬ nania proponowanej kontroli przy uzyciu calegc* krysztalu pozwala na dokonanie dokladnej oceny 56 parametrów tego krysztalu, z którego wykonywane beda elementy piezoelektryczne, co wyklucza ko¬ niecznosc dalszego korygowania parametrów juz: wykonanych wyrobów. 80 PL