SE438578B - Piezoelektrisk givare med atminstone ett aktivt element, samt sett att framstella ett dylikt aktivt element - Google Patents

Description

7910712-1 härrör från den störning som åstadkommes på den mekaniska jäm- vikten då den ovannämnda dragningen företagas ovanför polymerens smälttemperatur bör det också nämnas att de former som vanligt- vis erhålles från polyvinylidenfluorid uppfyller dåliga meka- niska krav. ' För att övervinna dessa nackdelar föreslås i enlighet med uppfinningen ett framställningssätt som innebär att en formad produkt polariseras elektriskt så att den bibehåller sina ur- sprungliga elastiska egenskaper. Detta hindrar inte utveckling av piezoelektriska och pyroelektriska egenskaper eftersom den elektriska anisotropi som induceras genom polariseringen endast är involverad i den omvandling som äger rum. Genom det faktum att endast den önskade anisotropin är elektrisk och att denna se- nare åstadkqmmes av ett elektriskt fält med en riktning som är vinkelrät mot polymerfilmens ytor är givar- eller omvandlarver- K kan besläktad med verkan hos vissa kristallsystem som har rota- tionssymmetri i avseende på normalen till ytorna hos den fram- ställda produkten.

Kännetecknen på en piezoelektrisk givare enligt uppfin- ningen framgår av kraven 1 - 3 och kännetecknen på ett sätt att framställa ett aktivt element till dylik givare framgår av kraven 4 - 11.

Uppfinningen avser även ett sätt att framställa det i det föregående nämnda givarelementet.

En bättre förståelse av uppfinningen erhålles från följan- de detaljbeskrivning under hänvisning till de bifogade ritninge- figurerna.

Fig. l och 2 är förklarande diagram, Pig. 3 åskådliggör ett fragment av ett givarelement enligt uppfinningen, " Pig. H är ett förklarande diagram, Pig. 5 är en sektionsvy av en formningsanordning, -Fig. 6 är en vy i isometperspektiv som åskådliggör en giva- re i enlighet med uppfinningen, tig. 7 visar en elektrisk polarisationsanordning, och Pig. 8 visar en känslighetskurva hos givaren enligt fig. 6 som användes såsom högtalare. _.--.-.-__.,.-.__.__.....__........____. _ 7910718-1 l fig. 1 är visat ett cylindriskt element 1% som är utsku- ret ur ett polymermaterial såsom polyvinylidenfluorid (PVF2).

Strukturen hos PVF2 utgöres av sfäriska kristaller i en amorf fas. De makroskopiska mekaniska egenskaperna är desamma som hos ett isotropt ämne. Denna polymer har tre distinkta kristallina former a, B och y. u-formen är den som erhålles från smältpoly- mer. Molekylkedjorna är lindade i en spiral 18 såsom är visat med (a) i fig. 2. Det observeras att a-formen har en uppsätt- ning kolatomer 16, väteatomer 17 och fluoratomer 15 så att de elektriska dipolmomenten kompenserar varandra längs kedjan. ß- formen svarar mot en molekylkedja som är visad vid (b) i fig. 2.

Denna B-form och Y-formen som liknar B-formen är mindre stabila än a-formen. De kännetecknas av en sick-sack-kedja och av elektriska dipolmoment i vilka effekterna adderas.

Uppbyggnaden avdeti fig. l visade elementet kan därför an- ges schematiskt med hjälp av ett system av kedjor H,5,6,7,8,9, 10 och ll som vid (a) representerar en icke polär solid fas TI (u-fas) samt med hjälp av några kedjor 12 och 13 som represente- rar en kraftigt polär, solid fas I (B- och y-faserna). Via (a) har polymermaterialet inte utsatts för någon påkänning efter stelnandet, varför ingen riktning hos molekylkedjan har undergått någon ändring i förhållande till den ursprungliga i avseende på XYZ-axlarna. Elementet 14 vid (a) i fíg. l ges god mekanisk sta- bilitet och kan betraktas såsom elektriskt isotropt ur makrosko- pisk synvinkel eftersom det inte har polariserats elektriskt.

För âstadkommande av piezoelektriska och pyroelektriska egenskaper i polyvínylidenfluorid är det känt att utsätta elemen- tet lü för kraftig dragning som är avsedd att åstadkomma en om- vandling av den icke polära fasen II till en-polär fas T. Denna mekaniska påverkan är visad vid (b) i fig. 1, varvid det obser- veras att elementet lü dragits likformigt i planet XY genom en runtom verkande dragkraft 0. Diametern hos elementet 14 har ökat och dess tjocklek har avtagit.

En av konsekvenserna av denna dragning som företages under polvmerens smältpunkt är att kedjorna 5 till l3 har flyttats till- baka mot riktningen för planet XY med den påföljd att del vid (b) förekommer en mekanisk anisotropi som elementet lH inte besitter vid (a), Vidare har de ursprungligen sfäriska kropparna antagit 7910718-1 linsform inom den amorfa fasen. Den andra påföljden är att vis- sa icke polära kedjor 9,10 och ll har blivit polära vilket fram- går klart när man jämför strukturerna (a) och (b) i fig. 2. 7 För åstadkommande av den elektriska anisotropi som är nöd- vändig för att de piezoelektriska och pyroelektriska effekterna skall uppträda ntsättes enligt ett annat känt förfarande det drag- na elementet 14 vid (b) i fig. 1 för ett elektriskt fält med riktningen Z. För detta ändamål överdrages de cirkulära ytorna hos elementet 14 med elektroder mellan vilka pålägges en hög lik- strömsspänning. Denna behandling medför att elementet lä vid (b) bildar tillsammans med sina elektroder ett givarelement som ger en proportionell elektrisk spänning när det uppvärmes eller utsät- tes för en yttre påkänning. Omvänt ger en elektrisk spänning som pålägges mellan elektroderna proportionella mekaniska deformatio- ner längs axeln Z i planet XY.

Det framgår av det föregående att i syfte att underlätta den elektriska polariseringen har denna gjorts beroende av en förbehandling som ändrar polymerens mekaniska isotropi. Detta medför brist på stabilitet i dimensionsavseende vilket kräver att försiktighetsåtgärder vidtages för att förhindra modifiering av den form som givaren givits.

Funktionen hos en piezoelektrisk givare av polymermate- rial kan analyseras på enkelt sätt med hjälp av den generella typ av givare som âskådliggöres såsom modell i fig. 3. Den icke be- arbetbara formen innefattar en skiva lä av polyvinylidenfluorid som är försedd med elektroder 19 och 20. En elektrisk generator 21 som är ansluten till elektroderna 19 och 20 inducerar en pola- risationsvariation EP mot vilken svarar i fråga om elementet 22,. som har en krökningsradie p, en deformation BZ i tjocklek och tillhörande tvärgående deformationer. Poissons koefficient v för materialet relaterar dessa deformationer såsom åskådliggöres medelst pilar till den direkta deformationen BZ. Under tillverk- ningen har en elektrisk polarisation P etablerats i polymermate- rialet och uttryckes medelst sambandet: P = N. p. i vilken N representerar volymkoncentrationen av dipolerna i mole- kylkedjorna, u representerar dipolmomentet och dragsfaktor som är beroende av inklinationen 6 hos dipolmomentet ' i förhållande till z-axeln. 79107184 Den piezoelektriska effekten som är karaktäristisk för tjockleksmodus kan representeras medelst en koefficient d = g *U k! Éftersom p och d = u . som kan skrivas under formen: d = - u . íggšïgz . gå . n f (3) där n representerar antalet dipoler som kan deltaga i polarisa- tionen, v representerar volymen hos elementet 22.

Sambandet (3) kan skrivas: __ ldl d - P . V dz (H) och med hänsyn tagen till att volymeftergiften är exakt lika med % . gå , erhålles följande enkla resultat: d 2 - P . sv (5) med, enligt definition: _ 3 (1-2v) Sv _ E där E är elasticitetsmodulen för polymermaterialet.

Vad beträffar den pyroelektriska effekten kan man förfara på ett liknande sätt genom definition av en koefficient _ gg .. .. - P ' dT dar T ar temperaturen.

Vi erhåller då det enkla sambandet: p = P . av (6) där av är volymvärmeexpansionskoefficienten.

Sambanden (5) och (6) anger summariskt men på ett korrekt sätt de piezoelektriska och pyroelektriska effekterna hos poly- mermaterial som har utsatts för elektrisk polarisatíon P.

En mycket mera signifikant formulering erbjudes genom ten- sor-representation i anslutning till de teckensystem som användes inom kristallografin. Genom införande av de index l, 2 och 3 som framgår vid (a) i fig. l resulterar framställningssättet medelst riktad dragning åtföljt av polarisering i polär fas i en piezo- elektrisk effekt som kan beskrivas med hjälp av tensorn dijk avg tredje rang på följande sätt: 7910718'1e 6 O O O O dls dijk = 0 O O dzu 0 _ O (7) d d d O O O 31 32 33 Variationen i polarisation dPí(vektor) står i relation till deformationen dXjk (tensor av andra rangen) genom tensorssamban- det: dPi = aijk;a Xjk Den pyroelektriska effekten definieras medelst föliande ten- sorformelza dPi = P. dT 1 varvid dT är temperaturvariationen (skalär) och P- = 0 <8) Ett studium av sambanden (7) och (8) visar att polyvinyl- idenfluorid (PVF2) som drages och sedan polariseras i enlighet med sättet enligt dagens teknik förefaller falla i klassen 2 mm, vilket betyder att den uppträder såsom en pyramidformad ortorom- bisk kristall. Eftergivlighetstensorn av fjärde ordningen i denna klass omfattar nio differentierade koefficienter. Den mekaniska jämvikten är kraftigt störd och detta förklarar det faktum att den produkt som erhålles har en tendens att krympa eller att skrynklas ihop.

För att man skall uppnå fördelen med goda såväl piezoelek- triska som pyroelektriska egenskaper utan att man drabbas av sam- ma nackdelar föreslås enligt uppfinningen inducering av piezo- elektriska egenskaper på sådant sätt att koefficienterna d3l och d32 är lika liksom koefficienternaldzu och dls.

Den piezoelektriska effekt som erhålles kan därför uttryckas medelst tensorn: o o o o dzq o aijk = o o ' o d2u o o <9) a d a o o o 31 31 33 Eftergivlighetstensorn är: 79107184 7 S11 S12 S12 0 0 0 S12 S11 S12 O 0 O s = S12 S12 S11 0 0 O O 7 O 0 2(sll slz) 0 O O 0 O 0 , 2(sll-slg) O o o o o Msn-sn) Polymermaterialet har makroskopiska, mekaniska egenskaper som är liknande desamma hos en isotropsubstans.

Emellertid kan ett mellanstadium av anísotropi också bli kvar vid nivån för de kristallina massorna. Detta svarar mot den isomorfism som karaktäriserar tvärisotropi och de kristallogra- fiska klasserna U mm (pyramidformad ditetragonal) och 6 mm (pyra- midformad dihexagonal). De båda sistnämnda klasserna är fördel- aktiga när det gäller att erhålla en pyroelektrisk givare efter- som tensorn Pi är av formen: Det är lämpligt att erinra sig att alla pyroelektriska gi- vare också är piezoelektriska givare men att det motsatta inte är fallet.

I fig. U åskådliggöres skillnaden i funktionssätt hos en piezoelektrisk givare med cylinderform beroende på huruvida den är framställd ur en film av polymermaterial som har utsatts för en dragning eller huruvida anísotropin inducerats enbart på elek- trisk väg, Den vid (a) visade givaren är framställd av en plan- film som har dragits i riktningen 2H. Denna film tänjes över en elastisk kärna 23 med cylinderform och antar således i vila den form som är visad med heldragna linjer. Genom att en växelströms- spänning pålägges på elektroderna som täcker de båda huvudsidorna eller -ytorna hos filmen som är lindad runt kärnans 23 periferi observeras en växelvis radiell expansion hos givaren. Dess cy- lindriska yta vibrerar mellan de former som är visade med strecka- de linjer. Det observeras att den volym som förflyttas av givaren först och främst är beroende av den förlängning som sker i rikt- ningen 24.

Den vid (b) i fig. 4 visade givaren är framställd i enlig- het med uppfinningen genom att polymermaterialet formats i varmt 79"i0718-1 tillstånd. Det sålunda erhållna, formade elementet göres piezo-_ elektriskt endast under inverkan av en elektrisk dipolorientering utmed normalen till den formade filmen. Elementet ser ut som en cylindrisk box med en öppen bottenände, en cylindrisk vägg 25 och en ändvägg 28 som är formade i ett enda stycke. Det inre hos det- ta element är tomt eftersom elementet är självbärande. Elementet 25, 28 i fig. H (b) är utvändigt och invändigt överdragen med elektroder. När en växelströmsspänning pålägges på elektroderna börjar elementet vibrera såväl radiellt som axiellt. Den volym som översvepes genom denna vibration är åskådliggjord medelst de båda konturer som är visade med streckade linjer. Expansionen påverkar likformigt såväl cylinderväggen 25 som ändväggen'28 hos givaren. De periferideformationer 26 och 29 som är förbundna med den axiella deformationen 27 och med den radiella deforma- _ tionen 30 åstadkommer en variation i volym hos givaren och orsa- kar därigenom strålning över hela givarens yta. Den jämförelse som har gjorts ovan är avsedd att visa att piezoelektriska egen- skaper som induceras i en film av polymermaterial såsom följd en- bart av lämplig elektrisk polarisation kan användas lika bra som de som har uppnåtts hittills och som krävt en föregående drag- ning av filmen. U Genom det faktum att den tidigare, föregående dragningen av polymermaterialet kan uteslutas i enlighet med uppfinningen förenklas framställningen avsevärt eftersom man endast behöver företa en formningsoperation utan någon dragning som sedan föl- jes av den elektriska polariseríngsoperationen.

I det enklaste fallet är det möjligt att utgå från en lösning av PVF2í. ettlösningsmedel såsom dimetylformamid.

Genom överdragning av ytan hos en form med ett skikt av denna lösning och genom förångning av lösningsmedlet vid en temperatur under 80oC erhålles en film av PVF2 i polär fas I. Denna film överdrages sedan med elektroder på sina båda sidor. En hög spänning pålägges mellan de båda elektroderna för åstadkommande av dipolär orientering i riktningen av normalen mot de nämnda sidorna. Eftersom PVF2 är i den polära fasen I kräves över hu- vud taget ingen dragning för säkerställande av att den elektris- ka polarisationen åstadkommas utan svårigheter. Ett annat till- verkningssätt innebär att PVF2 formas genom en varmformningsope- ration. När PVF7 stelnar från det smälta tillståndet erhålles 79107184 den icke polära fasen II. I detta kristallisationstillstånd som svarar mot den kristallografiska klassen 2/m har materialet inte något dipolmoment u (se kedjestrukturen (a) i fig. 2). Erfaren- heten har emellertid visat att under förutsättning att ett kraf- tigt elektriskt fält av storleksordningen 1 MV/cm eller mera på- lägges sker det en övergång från fas II till en polär fas som kan betecknas såsom "pseudo-I-fas". Denna omvandling sker när den *elektriska polarisationen hos den smälta polymeren åstadkommas vid rumstemperatur eller vid en högre temperatur. För åstadkom- mande av en fasomvandling är det således möjligt att utelämna den dragningsoperation som hittills har ansetts vara nödvändig för elektrisk polarisering av smält PVF2. Det faktum att piezoelek- triska-egenskaper kan induceras i smält PVF2 enbart under inver- kan av ett mycket kraftigt elektriskt fält har avsevärd praktisk betydelse. 'V En förbättring av denna teknik kan åstadkommas genom fram-' ställning av det formade elementet ur en sampolymer som förenar molekylkedjor av polytetrafluoretylen (PTFE) med molekylkedjor av PVP2. Denna sampolymer i vilken koncentrationen av PTFE lig- ger mellan nâgra få procent och cirka 30% ger en polär fas med f kedjor av sick-sack-typ. Denna omvandling kan man förstå om man jämför kedjorna för PVF2 med kedjorna för PTFE vilka är åskådlig- gjorda medelst (a) respektive (c) i fig. 2. Molekylkedjan för PTFE har inte något elektriskt dipolmoment eftersom fluoratomer 15 har insatts istället för samtliga väteatomer 17 hos molekyl- kedjan för polyetylen. Hur~son1helst är molekylkedjan för PTFE av sick-sack-typ och kan länkas till PVF2-kedjorna. Denna länk- ning har den effekten att de spiralformade kedjorna för PVF2 om- vandlas till sick-sack-kedjor liknande desamma som är visade med (b) i fíg. 2. Genom stelnande från det smälta tillståndet har sampolymeren PVF2-PTFE slutligen en polär fas som är lättare att polarisera elektriskt än om PVF2 vore den enda beståndsdelen.

Användning av sampolymeren PVF2-PTFE ger fördelen med avsevärd högre mekanisk eftergivlighet än den som erhålles med enbart PVF2.

Fördelen med PTFE såsom länkníngshjälpmedel ligger i det faktum att den har högre oxidationsmotstånd. i Utan att man frångår ramen för uppfinningen kan andra lämp- liga sampolymerer nämnas. Om man utgår från PVF eller med andra ord polyvinylfluorid kan en av sampolymererna PVF-PTFE och PVF- 7910'l718-1 10 PVF2 användas såsom basmaterial. En annan sampolymer som är lämplig att använda är klorerad polyetylen, vars tre bestånds- ”delar är polyetylen PE, polyvinylklorid PVC och polyvinyliden- klorid PVCl2._ Ett polärt material som erhålles från det smälta tillståndet och som är värt att nämna är polyklortrifluoretylen PVClF3.

Ifrâga om material som kan polariseras i ett elektriskt fält kan PVC och PVF läggas till PVF2 som redan omnämnts och är I i huvudsak amorfa om de erhållits från smält tillstånd eller ge- nom förångning av lösningsmedel såsom cyklohexanon eller dime- tylformamid.

I följande tabell sammanfattas egenskaperna hos några po- lymer- och sampolymermaterial av intresse för framställning av piezoelektriska element.

Sam- Sam- Fas I polymer polymer PvP, 96% PVFZ 78% PvE2 PvP Pvc Enhet u% PTFE 22% PTFE sv ux1o"9 7x1o'9 sx1o'9 1o"1° 1o'1Û N'1.m2 P 3-sx1o'2 2.2x1o'2 1.ux10'2 1-2x10'2 5x1o'3 c.m'2 d 10-sox1o'l2 7X10'l2 4x1o'l2 1-sx10"12 1-2x1o'12 c.N“l av 1.sx10'“ 1.5x10'" 1.5x10'“ 2x10“" 2x1o'” K'l p 1-3x10'5 1-2x1o'5 1-2x1o'5 1-5x1o"5 1-2x1o'5 c.m'2.K'l De värden som anges i tabellen är medelvärden av storheter som definieras i det följande. Sambanden d = P.sv and p = P.av leder endast till värden som är approximativt lika med de expe- rimentella värdena.' Pormning av polymermaterial kan utföras med hjälp av alla de metoder som användes inom plastindustrin.

För att man skall få en klarare uppfattning är det möjligt att med hjälp av ett exempel titta på framställningen av ett hög- talarmembran enligt fig. 6 som är en vy i isometriskt perspektiv.

Detta membran utgör en komplett elektroakustísk givare och inne- fattar en skiva 35 av polymermaterial som har givits en icke be- 'arbetbar form bestående av en vulst eller utbuktning. Formen på 7910718-1 ll denna vulst erhålles genom att man gör ett ekvatoriellt snitt i en troidisk yta. En plan, ringformad fläns bildar periferin hos vulsten och dess centrum ligger i plan med den ringformade flänsen. I fig. 6 är de båda huvudsidorna hos membranet 52 överdragna medelst elektroder 36 och 37 för åstadkommande av en kondensator.

När man skall konstruera ett membran med den form som vi- sas i fig. 6 kan en metod utnyttjas som innebär att man fram- ställer en form med två sektioner av det slag som är visat i fig. 5 som är en tvärsektion tagen i ett meridianplan. Denna form består av två halvskal placerade ovanpå varandra. Halvska- let 31 maskinbearbetas så att man får de upphöjda delarna och halvskalet 32 maskinbearbetas så att man får de nedsänkta par- tierna, varvid genom hoppassning av dessa båda halvskal dessa avgränsar ett inre utrymme med den önskade formen och tjockle- ken. En injiceringskanal 33 kommunicerar med det inre utrymmet.

Såsom exempel är kanalen 33 placerad utmed formens rotations- axel. Genom att smält polymer injiceras i kanalen 33 kan det inre utrymmet fyllas helt och ett gjutet membran 35 kan sålunda erhållas sedan den ínjicerade pastan stelnat.

Alternativt kan halvskalet 32 användas ensamt och form- ningen eller gjutningen kan utföras genom applicering av en förform av polymer i pastaform. Med hjälp av en behandling som innebär inblåsning av hetluft får förformen bekläda den urgröp- ta delen hos halvskalet 32 och stelnar i kontakt med formens vägg. i Det är också möjligt att använda formpressningsteknik.

Den pulverformiga polymeren placeras inuti halvskalet 32 som upp- hettas till en temperatur över stelningstemperaturen. Halvskalet 31 pressar sedan det smälta pulvret under ett tryck av storleks- ordningen 50 till 100 kp/cm2. Det sålunda erhållna götet kyles sedan under tryck. Om endast det ena av halvskalen 32 eller 31 användes kan götet erhållas genom att polymerpulver sprutas på halvskalet som är upphettat till en temperatur över stelnings- punkten. Denna täckningsoperation kan också utföras genom ned- doppning i en koncentrerad lösning av polymer. Det täckta halv- skalet upphettas något och placeras inuti en vakuuminneslutning eller en kammare med cirkulerande luft för att man skall erhålla -en snabb förångning av lösningsmedlet. 7910718-1 12 Termoformningstekniken faller också inom uppfinningens ram under förutsättning att den utföres med en förform, vilken upphettas till en temperatur som ligger över stelningspunkten.

De båda halvorna av formen har då en temperatur under stelnings- punkten. _ Efter fullbcrdandet av gjutningen kan membranet polarise- ras elektriskt. För detta ändamål måste membranet överdragas med åtminstone en ledande elektrod. Exempelvis kan en metall- lfilm såsom aluminium avsättas in vacuo. Det är också möjligt att använda en icke elektrolytisk kemisk förening av metaller såsom koppar, nickel o.s.v. En silverfärg kan också användas såsom le- dande överdrag. Slutligen kan metallisering erhållas med hjälp av formen i form av tunna skivor som pressas mot föremålet under formningssteget.

I fig. 6 visas polarisering med två elektroder som är av- satta på var sin sida av det gjutna eller pressade föremålet 35.

Dessa elektroder 37 och 36 är anslutna elektriskt till en spän- ningskälla 39. Ett skyddsmotstånd 38 är anordnat för att begrän- sa strömmen och för att verka såsom skydd mot genomslag. Det är exempelvis möjligt att använda en polariseringsspänning mellan några.kV upp till 20 kV och ett begränsningsmotstånd med resistan- sen 107 ä 109 ohm. Provet kan eventuellt upphettas under polari- seringen. Om detta upphettas kan upphettningen bestå i att pro- vet nedsänkes i en olja med hög genomslagsfältstyrka, exempel- vis en dylik som användes för isolering av högspänníngstransfor- matorer. Vanliga betingelser för polarisering är såsom följer: - Polariserande elektriskt fält 300 kV/cm till 2 MV/cm, - Polarisationstemperatur 60 till l00oC, och - Varaktighet av behandling från några sekunder upp till några tiotal minuter. _ I fig. 7 visas en anläggning för elektrisk polarisering av ett membran 35 som är överdraget med en enda elektrod H4. Denna anläggning innefattar en ledande brygga H2. Ett ledande stöd 43 placerat på den ledande bryggan 42 tjänar såsom stöd för membra- nen 35 och såsom jordningskontakt för elektroden 44. En pelare H6 uppbär och förbinder elektriskt en motelektrod 45 med locket H1. En elektrisk generator H8 är jordad vid M och ansluten till 'locket H1 medelst ett skyddsmotstånd 49. En voltmeter 52 tjänar till att mäta den högspänning som alstras av generatorn 48. Åt- 7910718-1 13 gärder kan vidtagas för att säkerställa att inneslutníngen 53 har atmosfärstryck, varvid polarisationen av membranen 35 sker -med hjälp av en koronaurladdníng. Det är också möjligt att minska trycket inuti inneslutníngen 53 med hjälp av en vakuum- pump H7. En behållare 50 för neutralgas och försedd med en reg- leringsventil 51 tjänar till att ge sådana urladdningsbetingel- ser så att man erhåller en plasmabäge mellan elektroden H5 och den fria ytan hos membranen 35.

När polarisationen är genomförd avsättes ett ledande över- drag på ovansidan av membranen 35 för âstadkommande av det slut- liga givarelementet.

Konstruktionsmässigt har en högtalare framställts med det utseende som framgår av fig. 6, varvid den ringformiga flänsen har en yttre diameter av ll0 mm och en inre diameter av 75 mm.

En plan centrumdel har diametern 25 mm och en utskjutande del el- ler vulst har en höjd av 7,5 mm. Formningen skedde genom använd- ning av en sampolymer sammansatt av H8% PVF2 och 22% PTFE.

En elektroakustisk givare av denna typ har framställts och har en tjocklek av 300 mikron och är polariserad vid 75°C med en elektrisk fältstyrka av 300 kV/cm under en tidrymd av 15 minuter.

Genom att på denna givare pålägges en lågfrekvent växel- strömsspänning på några tiotal volt erhålles en karaktäristisk frekvenskänslighetskurva 5H enligt fig. 8 vid en konstant exci- teringsspänning, varvid Pa anger det akustiska tryck som alstras och f anger frekvensen hos den ljudutstrålning som emitteras.

Uppfinningen kan användas inom alla tillämpningsområden för piezoelektricitet och pyroelektricitet, speciellt vid elektro- akustiska anordningar, ultraljudsändare och -mottagare som använ- des i undervattensakustik,ínfrarödasensorer,Vbläckstråleskrivare, anordningar för initieríng av explosiva laddningar, elektriska reläer och elektromekaniska filter.

Claims (11)

'Z91Û71ê~1 14 Patentkrav

1. Piezoelektrisk givare med åtminstone ett aktivt element som innefattar en film av polymermaterial som på sina båda huvud- sidor eller -ytor är försedd med elektroder som bildar en konden- sator, ik ä n n e t e c k n a d av att filmen har formen av ett självbärande skal med en form som icke kan vecklas ut, varvid anisotropi som är inducerad i polymermaterialet enbart är elek- trisk och ger en dipolär orientering i riktning av normalen till nämnda huvudsidor.

2. Givare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det aktiva elementet har formen av en eller flera vulster.

3. 'Givare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det aktiva elementet har pyroelektriska egenskaper.

4. Sätt att framställa ett aktivt element av polymermate- rial för en piezoelektrisk givare enligt något av kraven 1 - 3, k ä n n e t e c k n a t av att en film av polymermaterial ut- sättes för en formning, varvid denna formning ger filmen formen av ett självbärande skal som icke kan vecklas ut, var-vid filmens huvudsidor eller -ytor förses med elektroder som bildar en kon- densator och filmen polariseras elektriskt genom att den utsät- tes för ett elektriskt fält som är orienterat utmed normalen mot nämnda huvudsidor, varjämte filmen ges piezoelektriska egen- skaper såsom följd av den elektriska polarisationen och materia- let är mekaniskt isotropiskt när den elektriska polarisationen företages.

5. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att 7 formningsoperationen företages med hjälp av en form med två delar in i vilka materialet injiceras i form av en pasta eller deg.

6. Sätt enligt krav 4, k_ä n n e t e c k n a t av att formningsoperationen utföres med hjälp av en form med tvâ delar in-i vilka materialet införes i pulverform, varvid formningsope- rationen företages under tryck och vid en sådan temperatur att smältning av polymermaterialet initieras.

7. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att formningsoperationen utföres inuti en ihålig form genom att luft blåses ovanpå en förform som har blivit mjukgjord.

8. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e o k n a t av att formningen företages genom att en ihålig form överdrages med en 7910718-1 '15 koncentrerad lösning; av polymermaterialet och lösningsmedlet därefter förângas. '

9. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att formningen företages medelst germoformning vid en temperatur över stelníngstemperaturen för polymermaterialet.

10. Sätt enligt krav H, k ä n n e t e c k n a t av att den elektriska polariseríngen av polymermaterialet åstadkommas med hjälp av en koronaurladdning. _

11. Sätt enligt krav U, k ä n n e t-e c k n a t av att den elektriska polaríseringen av polymermaterialet åstadkommes genom att en plasma formas medelst elektrisk urladdning under lågt tryck.