SU1638807A1 - Method for piezo element polarization - Google Patents

Method for piezo element polarization Download PDF

Info

Publication number
SU1638807A1
SU1638807A1 SU884486127A SU4486127A SU1638807A1 SU 1638807 A1 SU1638807 A1 SU 1638807A1 SU 884486127 A SU884486127 A SU 884486127A SU 4486127 A SU4486127 A SU 4486127A SU 1638807 A1 SU1638807 A1 SU 1638807A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
voltage
change
polarization
rate
piezoceramic
Prior art date
Application number
SU884486127A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Федорович Мельканович
Геннадий Валентинович Пябус
Олег Иванович Касьянов
Original Assignee
Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов filed Critical Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов
Priority to SU884486127A priority Critical patent/SU1638807A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1638807A1 publication Critical patent/SU1638807A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к ультразвуковому контролю, может быть использовано при создании ультразвуковых пьезокерамических преобразователей . Цель изобретени  - повышение качества пьезокерамических элементов - заключаетс  в ток, что подают электрическое напр жение на электроды пьезо- элемента от источника питани , мен ют напр жение от 0 до U0, где U „„1 Епр- электрическа  прочность пьезо- керамического материала; 1 - наименьшее рассто ние между электродами. Изменение напр жени  выполн ют со скоростью , не превосход щей скорости установившегос  равновесного процесса в пьезоматериале. После установлени  U U0 плавно снижают напр жение вновь до 0 также со скоростью, не превышающей скорости установившегос  равновесного процесса в пьезоматериа- ле. Повтор ют изменение напр жени  п раз, где п 5. 4 ил. с &This invention relates to ultrasonic testing and may be used to create ultrasonic piezoceramic transducers. The purpose of the invention — improving the quality of piezoceramic elements — consists in the current supplying electrical voltage to the electrodes of the piezoelectric element from the power source, changing the voltage from 0 to U0, where U is “1” and is the electrical strength of the piezoceramic material; 1 is the shortest distance between the electrodes. The voltage change is performed at a rate not exceeding the speed of the steady state equilibrium process in the piezo material. After setting U U0, the voltage is again gradually reduced to 0 also at a rate not exceeding the speed of the steady state equilibrium process in the piezomaterial. The voltage change is repeated n times, where n 5. 4 Il. c &

Description

Изобретение относитс  к технике ультразвукового неразрушающего контрол  и может быть использовано при создании ультразвуковых пьезокерамических преобразователей.The invention relates to an ultrasonic non-destructive testing technique and can be used to create ultrasonic piezoceramic transducers.

Цель изобретени  - повышение качества пьезоэлементов.The purpose of the invention is to improve the quality of piezoelectric elements.

На фиг. 1 представлено схематически устройство дл  реализации предлагаемого способаJ на фиг. 2 - зависимость коэффициента электромеханиче - ской св зи от напр жени  пол ризации дл  различных скоростей изменени  пол ризующего напр жени  (зависимость а относитс  к скорости изменение цр- FIG. 1 shows schematically a device for implementing the proposed method J in FIG. 2 - dependence of the electromechanical coupling coefficient on the polarization voltage for different rates of change of the polarizing voltage (the dependence of a refers to the rate of change

л ризующего напр жени , не превосход щей скорости установившегос  равновесного процесса в пьезоматериале);, на фиг. 3 - модули электрического сопротивлени  пол ризуемого пьезоэле- мента: а) пьезоэлемент не пол ризован (U 0), б) напр жение пол ризации прин то равным Ut (11 11,), в) напр жение пол ризации прин то равным Uj (U U2) , при этом , на фиг. 4 - наблюдаемые эхо-импульсы, прин тые пол ризуемым пьезоэлемен- том при различных напр жени х пол ризации: a) U - 0, б) U и, в) U иг.of the applied voltage, not exceeding the speed of the steady-state equilibrium process in the piezo material); in FIG. 3 - modules of electrical resistance of the polarized piezoelement: a) the piezoelectric element is not polarized (U 0), b) the polarization voltage is taken to be Ut (11 11,), c) the polarization voltage is taken to be Uj (U U2), in this case, in FIG. 4 - the observed echo pulses received by the polarized piezoelement at different polarization voltages: a) U - 0, b) U and, c) U ig.

С&WITH&

соwith

00 0000 00

«-J"-J

J1638807J1638807

Устройство (фиг.I) содержит источник 1 напр жени  , соединенный с электродом 2 через ограничительноеThe device (Fig. I) contains a voltage source 1 connected to electrode 2 via a restrictive

прх Е пр прочность пьезокерамическогоprx E pr strength of piezoceramic

Jo ека Jo Eka

материалаЈ 1 - наименьшее рассто ние между электродами. Изменение напр жени  выполн ют со скоростью, не превосход щей скорости установившегос  равновесного процесса в пъезомате- риале как электромеханической системе , после установлени  напр жени  U U0 плавно снижают напр жение вновь до 0, при этом уменьшение напр жени  выполн ют со скоростью, не превышающей скорости установившегос  равновесного процесса в пъезома- териале. Описанные изменени  напр жени  выполн ют не менее п ти раз.material Ј 1 is the smallest distance between the electrodes. The voltage change is performed at a speed not exceeding the speed of the steady-state equilibrium process in the piezoelectric material as an electromechanical system, after the voltage U U0 is established, the voltage gradually decreases again to 0, while the voltage reduction is performed at a speed not exceeding the speed steady-state equilibrium process in the piezomaterial. The described voltage changes are made at least five times.

Дл  осуществлени  способа необходимо определить численное значение скорости установившегос  равновесного процесса в пьеэоматериале. Это может быть выполнено различными пут ми . Например, на фиг.Зд-Ь показа- ны наблюдаемые формы модул  электрического сопротивлени  пьезоэлекента в области частот резонанса f« и антиресопротивление Zorp и электродом 3. Между элтектродами 2 и 3 установлен пол ризуемый пьезоэлемент А, параллельно которому установлен измерительный вольтметр 5. Между электродом 2 и источником I напр жени  включено ограничительное сопротивление 6.To implement the method, it is necessary to determine the numerical value of the rate of the steady-state equilibrium process in the pieematerial. This can be done in various ways. For example, in Fig. 3d-b, the observed forms of the electric resistance module of the piezoelectric element in the frequency range of the resonance f ′ and the antiresistance Zorp and electrode 3 are shown. Between the electrodes 2 and 3 there is a polarized piezoelectric element A, parallel to which a measuring voltmeter 5 is installed. 2 and a source of voltage I included limiting resistance 6.

Источник 1 пол ризующего напр жени  должен иметь возможность плавного изменени  напр жени  пол ризации U. Вольтметр 5 допжен иметь большое входное сопротивление (например, электростатический ) .The source 1 of the polarizing voltage must be able to smoothly change the voltage of the polarization U. Voltmeter 5 must have a large input resistance (for example, electrostatic).

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

Подают электрическое напр жение на электроды 2 и 3 пьезоэлемента от источника 1 питани  через ограничительное сопротивление 6, мен ют напр жение источника питани  от 0 до и„, где U EnDl; Е пй электриче10An electrical voltage is applied to the electrodes 2 and 3 of the piezoelectric element from the power source 1 through the limiting resistance 6, the voltage of the power source varies from 0 to and, where U EnDl; E py electric 10

1515

2020

2525

наблюдаемого имуплъса. Дл  определени  допустимой скорости изменени  II необходимо в какой-то момент времени, например при t t4, прекратить изменение у и наблюдать за значени ми fp, fq или U «U1. Если амплитуда импульса U или частоты f p, f Q остаютс  практически неизменными, то скорость изменени  Д считаетс  допустимой дл  обеспечени  хода равновесного процесса . Практически неизменными значени  fp, fg или U считаютс  тогда, когда по истечении 3 мин значени  f p, fg, U отличаютс  от исходных не более чем на 0,25%.observable immunity. To determine the allowable rate of change II, it is necessary at some point in time, for example, at t t4, stop the change in y and observe the values of fp, fq or U "U1. If the amplitude of the pulse U or the frequency f p, f Q remain almost unchanged, then the rate of change of D is considered acceptable to ensure the progress of the equilibrium process. The values of fp, fg or U are practically unchanged when, after 3 minutes, the values of f p, fg, U differ from the initial values by no more than 0.25%.

Определив численное значение скорости пол ризации дл  данного пьезокерамического материала, начинают процесс пол ризации, который заключаетс  в следующем: плавно (с определенной скоростью) увеличивают напр жение пол ризации от 0 до величиныHaving determined the numerical value of the polarization rate for a given piezoceramic material, the polarization process begins, which is as follows: smoothly (with a certain speed) the polarization voltage increases from 0 to

1, где Е „р - электрическа  прочность пьезокерамического материала } 1 - наименьшее рассто ние между электродами, при достижении величины U0 начинают плавно умень301, where E is the electrical strength of a piezoceramic material; 1 is the smallest distance between the electrodes; when the value U0 is reached, they begin to decrease gradually 30

ио Е«Рio E “P

шать напр жение до 0, Цикл 0- повтор ют не менее 5 раз.Shut voltage to 0; Cycle 0- is repeated at least 5 times.

Использование способа позвол ет повысить качество пьезокерамических элементов, используемых дл  изго- зе товлени  пьезокерамических преобразователей .The use of the method improves the quality of the piezoceramic elements used to fabricate piezoceramic transducers.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula 40 Способ пол ризации пьезоэлементов, включающий изменение величины электрического напр жени  на электродах пьезоэлемента от нул  до«предпробойно- го и обратно до нул , отличаю45 Щ и и с   тем, что, с целью повышени  качества пьезоэлементов, предварительно определ ют скорость изменени  электрического напр жени  из услови  изменени  резонансной и антизонанса Ја, а на фиг. 4q- Б- наблюдаемые50 резонансной частот не более чем на импульсы эхо-сигналов в момент вре- 0,25% при выдержке в течение 3 мин мени t - t(, когда пол ризующее на- после последнего изменени  электриче- пр жение U 0, при t t, у U, j ского напр жэни , причем количество при t tj, U иг. С ростом U уве- циклов изменени  электрического наличиваетс  резонансный промежуток$5 пр жени  выбирают больше п ти.40 A method of polarization of piezoelements, including a change in the magnitude of the electric voltage on the electrodes of the piezoelectric element from zero to pre-breakdown and back to zero, is different from 45 to preliminarily determine the rate of change in electrical voltage From the condition of a change in resonance and anti-resonance Ја, and in FIG. 4q-B- observable50 resonant frequencies with no more than echo pulses at a time of 0.25% with a delay of 3 min. T - t (when polarizing U0 after the last change, at tt, for U, j of the skip voltage, and the quantity at t tj, U ig. With increasing U u-cycles of electric variation, a resonant gap of $ 5 runs, more than five are chosen for the voltage. fafa Р R а также разность амплитудand also amplitude difference ii 5five 00 5five наблюдаемого имуплъса. Дл  определени  допустимой скорости изменени  II необходимо в какой-то момент времени, например при t t4, прекратить изменение у и наблюдать за значени ми fp, fq или U «U1. Если амплитуда импульса U или частоты f p, f Q остаютс  практически неизменными, то скорость изменени  Д считаетс  допустимой дл  обеспечени  хода равновесного процесса . Практически неизменными значени  fp, fg или U считаютс  тогда, когда по истечении 3 мин значени  f p, fg, U отличаютс  от исходных не более чем на 0,25%.observable immunity. To determine the allowable rate of change II, it is necessary at some point in time, for example, at t t4, stop the change in y and observe the values of fp, fq or U "U1. If the amplitude of the pulse U or the frequency f p, f Q remain almost unchanged, then the rate of change of D is considered acceptable to ensure the progress of the equilibrium process. The values of fp, fg or U are practically unchanged when, after 3 minutes, the values of f p, fg, U differ from the initial values by no more than 0.25%. Определив численное значение скорости пол ризации дл  данного пьезокерамического материала, начинают процесс пол ризации, который заключаетс  в следующем: плавно (с определенной скоростью) увеличивают напр жение пол ризации от 0 до величиныHaving determined the numerical value of the polarization rate for a given piezoceramic material, the polarization process begins, which is as follows: smoothly (with a certain speed) the polarization voltage increases from 0 to 1, где Е „р - электрическа  прочность пьезокерамического материала } 1 - наименьшее рассто ние между электродами, при достижении величины U0 начинают плавно умень01, where Е „р is the electrical strength of the piezoceramic material} 1 is the smallest distance between the electrodes, when the value U0 is reached, they begin to decrease smoothly ио Е«Рio E “P шать напр жение до 0, Цикл 0- повтор ют не менее 5 раз.Shut voltage to 0; Cycle 0- is repeated at least 5 times. Использование способа позвол ет повысить качество пьезокерамических элементов, используемых дл  изго- е товлени  пьезокерамических преобразователей .The use of the method improves the quality of the piezoceramic elements used to make piezoceramic transducers. Формула изобретени Invention Formula 0 Способ пол ризации пьезоэлементов, включающий изменение величины электрического напр жени  на электродах пьезоэлемента от нул  до«предпробойно- го и обратно до нул , отличаю5 Щ и и с   тем, что, с целью повышени  качества пьезоэлементов, предварительно определ ют скорость изменени  электрического напр жени  из услови  изменени  резонансной и анти0 резонансной частот не более чем на 0,25% при выдержке в течение 3 мин после последнего изменени  электриче- ского напр жэни , причем количество циклов изменени  электрического на0 A method of polarization of piezoelectric elements, including a change in the magnitude of the electrical voltage on the electrodes of the piezoelectric element from zero to “pre-breakdown and back to zero, is different from 5 OA and so that, in order to improve the quality of the piezoelectric elements, from the condition that the resonant and anti0 resonant frequencies vary by no more than 0.25% when exposed for 3 min after the last change in the electric voltage, and the number of cycles of change in the electric 12„112 „1 . 5. five Фиг.11 фиг. IFIG. I uu t-ty,t-ty u оu o aa a a (Y VvVv
SU884486127A 1988-09-26 1988-09-26 Method for piezo element polarization SU1638807A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884486127A SU1638807A1 (en) 1988-09-26 1988-09-26 Method for piezo element polarization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU884486127A SU1638807A1 (en) 1988-09-26 1988-09-26 Method for piezo element polarization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1638807A1 true SU1638807A1 (en) 1991-03-30

Family

ID=21400765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU884486127A SU1638807A1 (en) 1988-09-26 1988-09-26 Method for piezo element polarization

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1638807A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент GB № 1090037, кл. Н 04 R 17/06, 1967. Патент US № 2928032,кл.317-262, 1960. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Richard et al. Enhanced semi-passive damping using continuous switching of a piezoelectric device on an inductor
Richard et al. Semi-passive damping using continuous switching of a piezoelectric device
CA1070818A (en) Sonic transducer and drive circuit
Mueller et al. Shear response of lead zirconate titanate piezoceramics
Mathieson et al. The influence of piezoceramic stack location on nonlinear behavior of Langevin transducers
US10613159B2 (en) Magnetoelectric magnetic field measurement with frequency conversion
SU1638807A1 (en) Method for piezo element polarization
UA20943U (en) Device for testing a bimorph piezoelectric element
KR20020077260A (en) Parts feeder and method of controlling the same
Stuetzer Multiple reflections in a free piezoelectric plate
Pomirleanu et al. High-field characterization of piezoelectric and magnetostrictive actuators
JPS58500107A (en) Acoustic vibration generation method and acoustic vibration source to achieve this
Lubitz et al. Automatic performance testing of piezoelectric ceramics for power transducers
SU1022750A1 (en) Ultrasonic device for cleaning thermal units from deposits
WO2020190232A1 (en) A piezoelectric material
JPS6055399A (en) Excitation circuit for piezo-electric sound wave generator
SU1226290A1 (en) Method of testing intensity of piezoceramic transducers
SU824025A1 (en) Device for surface roughness checking
JPS61221585A (en) Drive circuit of vibration wave motor
SU1381384A1 (en) Method of controlling piezoceramic transducer
SU953697A1 (en) Piezoelectric trigger
SU115774A1 (en) DC Voltage Regulator
Bansal Bias Electric Field Dependence of High Power Characteristics in PZT Piezoelectric Ceramics
SU961109A1 (en) Piezoelectronic monostable device
SU1753626A1 (en) Method of nondestructive testing of piezoceramic converter