Способ неразрушающего контроля качества пьезоэлементов
Союз Советских
Социалистических
Республик (и>716135
>. .Дт
9
3 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 261277 (21) 2567138/18-23 (51)М. Кл. с присоединением заявки ¹
03 Н 3/02
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК621 315 434
:621.372.412 (088. 8) Опубликовано 150280 Бюллетень №
Дата опубликования описания 1802.80 (72) Авторы изобретения
В. И. Кириллов, Ю. П. МежевитинОв и Л, Н. Сыр(син (71) Заявитель (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАОЩЕГО КОНТРОЛЯ
КАЧЕСТВА ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ
Изобретение относится к радиоэлектронике.
В производстве изделий из пьезоэлектрических, в частности, пьезокерамических материалов необходимо контролировать качество пьезоэлементов. Этот критерий определяется коэффициентом электромеханической свя-, зи К, пьезомодулем Д, механической добротностью Q и др. Иекоторые комбинации из этих параметров непосред- ственно характеризуют качество пьезоэлементов, йаиболее важным и универсальным оценочным критерием качества пьезоэлементов, работающих на рабочей (резонансной) частоте, явля ется показатель качества, равный
М = К Q.
Известны различные способы нераэрушающего контроля качества пьезоэлемента по отдельным параметрам, Известен способ, основанный на измерении тока через пьезоэлемент на его рабочей частоте и расчете мехаии-25 ческой добротности (1) .
Однако этот способ не дает информации о пьезоактивности пьезоэлемента. Кроме того, он требует одновременного измерения тока и электрического напряжения на пьезоэлементе.
Вследствие механической нелинейности пьезоэлемента при сильных полях возникают значительные искажения формы кривой тока или напряжения. Это существенно увеличивает погрешность измерений.
Известен также способ неразрушающего контроля качества пьезоэлемента, при котором возбуждают в пьезо-, элементе механические колебания с помощью импульсного электрического напряжения и наблюдают переходный электрический процесс, по параметрам которого судят о качестве пьезоэлемента (2). Такой способ обеспечивает получение оценочной информации о показателе качества пьезоэлемента. Однако невозможно получить количественные данные о показателе качества.
Целью изобретения является повышение точности определения показателя качества.
Это достигается,тем, что по описываемому способу неразрушающего контроля качества пьезоэлементов в качестве импульсного электрического напряжения используют радиоимпульсы с несущей частотой, равной рабочей!
71б135 частоте пьезоэлемента, и измеряют отношение начальной амплитуды напряжения свободных колебаний,пьезоэле* мейта к "амплитуде напряжения радиоимпульса.
Указ анная последовательность операций обеспечивает получение полной информации о велйчине показателя качества М пьезоэлемента, а также о ,величине амплитуды механического на пряжения, при которой ведут испытания.
На фиг. 1 показана форма возбуждающего импульса 1 и огибающей 2 свободных колебаний; на фиг. 2 схема .устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.
Устройство содержит задающий»генератор 3, усилитель 4 мощности, ключевой элемент 5, к выходу которого подключен испытуемый пьезоэлемент б, схему управления 7 ключевым элементом и электронный осциллограф 8.
° Задающий генератор 3 создает незатухающие электрические колебания, которые усиливаются усилителем 4 мощности. Электронный ключ (или ме ханический прерыватель) 5 формирует радиоимпульсы на пьезоэлементе б.
Для регулировки частоты следования и - скважности радиоимпульсов используют схему управления 7 ключевым элементОм. Переменное электрическое напряжение поступающее с выхода усилителя 4 на пьезоэлемент б, возбуждает в нем упругие колебания. B некоторйй момент времени 1 = Ь.( ключевой элемент 5 размыкает выходную цепь и вынуждающая сила уменьшается до нуля. Так как колебательная система в этот момент имеет запас энергии и колебательная скорость отлична от нуля, а выходная цепь уси лителя 4 отключена и не оказывает демпфирующего воздействия,- то пьезо элемент начинает совершать свободные колебания, затухание которых обусловлено внутреннйм трением в пьезоэлементе. Так как в процессе колебаний в пьезоэлементе возникают динамические упругие напряжения, то в результате прямого пьезоэффекта
"на экране осциллографа 8 в промежутках между возбуждающими импульсами наблюдаются затухающие электрические колебания, соответствующие свободным колебаниям пьезоэлемента. Показатель качества определяют по формуле: М= Б t 0 „, ãäå Un - амплитуда напряжения возбуждающего радиоимпульса, 0„ — начальная амплиту да напряжения свободных колебаний., ПредлаГаемый способ обеспечивает измерение показателя качества пьезоэлементов при воэможности автоматизации процесса измерения и позволяет совместить неразрушающий контроль на наличие дефектов в пьезоэлементе с испытаниями на динамическую прочность.
2О
Формула изобретения
Способ неразрушающего контроля качества пьезоэлементов, при котором возбуждают в пьезоэлементе механические колебания с помбщью импульс,ного электрического напряжения и нат блюдают переходный электрический проЗр цесс, по параметрам которого судят о качестве пьезоэлемента, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью
\ повышения точности определения пока- зателя качества, в качестве импульсного электрического напряжения используют радиоимпульсы с несущей частотой, равной рабочей частоте пьезоэлемента, и измеряют отношение начальной амплитуды напряжения свободных колебаний пьезоэлемента к амплитуде напряжения радиоимпульса, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Яффе Б. и др. Пьезоэлектрическая керамика. М., Мир, 1974, с
45 с. 272-273.
2. Лв«торское свидетельство СССР
9 406154, кл. 6 01 N 29/04, 1972 (прототип).
Составитель В. Банков
Редактор М.Харитонова Техред N.Êåëåìåø Корректор B.j óòÿãà
Заказ 9541/47 Тираж 995 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Р ушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4
