關于PZT-JH系列的(de)一種壓電極化(huà)裝置的(de)技術動态

關于PZT-JH系列的(de)一種壓電極化(huà)裝置工作原理(lǐ)的(de)動态

  一、技術前沿： 

壓電陶瓷作爲機械性能和(hé)電性能互相轉換的(de)功能性材料，被廣泛應用(yòng)與通(tōng)訊、測量、生物(wù)、航天等各個(gè)領域。對(duì)于材料專業的(de)專業來(lái)說，壓電材料綜合實驗是比較好的(de)實驗項目，就實驗内容來(lái)說，該實驗可(kě)以掌握陶瓷類設計配比燒結的(de)全部過程，其性能也(yě)包括了(le)材料中常用(yòng)的(de)介電常數、損耗（JKZC-YDZK03型壓電阻抗分(fēn)析儀可(kě)以獲得(de)）、電滞回線（ZT-4A鐵電測試儀獲得(de)）等内容，并且該實驗使用(yòng)儀器簡單，制備過程隻需要高(gāo)溫爐，性能檢測主要部分(fēn)d33(ZJ-3型壓電系數D33測試儀獲得(de)）、機電耦合系數、介電常數、損耗所用(yòng)的(de)d33測定儀、壓電阻抗分(fēn)析儀、。但是壓電材料從制備到性能測試中間有一的(de)步驟-極化(huà)，極化(huà)後的(de)壓電陶瓷才能使材料中的(de)電疇保持同一方向，從而使陶瓷具有宏觀壓電性以進行性能測試或者使用(yòng)。根據極化(huà)的(de)條件，需要壓電極化(huà)設備具有可(kě)加熱(rè)至200℃并以進行溫度測量、可(kě)以多(duō)樣品同時(shí)極化(huà)、更換樣品方便，最重要的(de)是，極化(huà)一般都需要幾千伏的(de)電壓，而目前市場(chǎng)上并的(de)可(kě)供實驗室使用(yòng)的(de)極化(huà)設備主要是PZT-JH系列。

二、儀器的(de)原理(lǐ)内容
主要目的(de)：在于解決上述現有技術存在的(de)缺陷，提供一種極化(huà)試驗過程中可(kě)靠的(de)極化(huà)裝置。
方案實施：
1、一種壓電極化(huà)裝置，包括：高(gāo)壓電源、多(duō)通(tōng)道電流測量裝置、極化(huà)夾具、加熱(rè)裝置、控溫裝置、安全防護裝置；
2、高(gāo)壓電源與極化(huà)夾具連接用(yòng)于極化(huà)夾具上固定的(de)試樣；
3、多(duō)通(tōng)道電流測量裝置與極化(huà)夾具連接用(yòng)于測量極化(huà)夾具中各個(gè)極化(huà)支路的(de)
電流；
4、加熱(rè)裝置用(yòng)于爲極化(huà)夾具加熱(rè)；
5、安全防護裝置與高(gāo)壓電源串聯，用(yòng)于控制高(gāo)壓電源的(de)通(tōng)斷。
6、 進一步地，如上所述的(de)壓電極化(huà)裝置，所述安全防護裝置爲一個(gè)門控開關，所述門控開關包括行程開關SQ和(hé)接觸器KM。
7、進一步地，如上所述的(de)壓電極化(huà)裝置，所述極化(huà)夾具包括：黃(huáng)銅底闆、上木(mù)闆、設置在黃(huáng)銅底闆與上木(mù)闆之間的(de)銅棒；所述銅棒包括設置在黃(huáng)銅底闆四個(gè)角的(de)支撐銅棒以及設置在四個(gè)支撐銅棒之間的(de)若幹夾具銅棒；所述夾具銅棒的(de)上端設置有用(yòng)于固定試樣的(de)彈簧；
8、多(duō)通(tōng)道電流測量裝置與所述若幹夾具銅棒分(fēn)别連接；
9、多(duō)通(tōng)道電流測量裝置爲與夾具銅棒連接的(de)微安表。
10、如上所述的(de)壓電極化(huà)裝置，所述加熱(rè)裝置爲将極化(huà)夾具浸泡在其中的(de)
油浴裝置，所述油浴裝置中采用(yòng)二甲基矽油作爲加熱(rè)油浴。
11、爲什(shén)麽要對(duì)壓力陶瓷進行高(gāo)溫高(gāo)壓極化(huà)原理(lǐ)探討(tǎo)：
電疇方向與外加電場(chǎng)一緻，此後陶壓電陶瓷作爲壓電材料，具有壓電效應
及逆壓電效應，可(kě)以完成電能和(hé)機械能的(de)相互轉化(huà)。但是沒有極化(huà)過的(de)壓電陶瓷，其内部的(de)電疇排布方向是散亂沒有規律的(de)，陶瓷整體并不表現出壓電性。壓電陶瓷在測試、使用(yòng)前，必須預先給陶瓷加上電場(chǎng)，使得(de)各個(gè)電瓷即表現出壓電性，可(kě)以作爲壓電材料使用(yòng)。極化(huà)的(de)電場(chǎng)需要超過壓電陶瓷的(de)矯頑電場(chǎng)，一般的(de)壓電陶瓷材料，需要的(de)極化(huà)電場(chǎng)爲3000-7000V/mm，而有時(shí)爲了(le)達到更好的(de)極化(huà)效果，同時(shí)避免極化(huà)電壓太高(gāo)，需要對(duì)在極化(huà)的(de)同時(shí)對(duì)樣品進行加熱(rè)。
12、對(duì)于一般性壓電陶瓷材料電壓如何設置電壓的(de)問題。
極化(huà)系統中高(gāo)壓電源采用(yòng)成品的(de)高(gāo)壓電源，可(kě)輸出10000V直流電壓，溫控系統利用(yòng)恒溫油浴實現，因爲極化(huà)時(shí)電壓較高(gāo)，大(dà)于空氣的(de)擊穿強度(大(dà)約2000V/mm)，所以極化(huà)過程樣品及夾具需要浸泡的(de)絕緣油中，同時(shí)可(kě)使用(yòng)恒溫油浴實現極化(huà)的(de)溫度測量控制。對(duì)于壓電陶瓷極化(huà)來(lái)說，因其常用(yòng)極化(huà)電壓可(kě)以達到3000-7000V，所以安全措是使用(yòng)的(de)前提。對(duì)于極化(huà)設備的(de)安全措施，首先整套極化(huà)裝置放置于8mm厚的(de)絕緣墊上；其次，裸露的(de)低壓金屬部分(fēn)都要進行接地處理(lǐ)；考慮到夾具需要在油浴中加熱(rè)，高(gāo)壓部分(fēn)難以絕緣遮擋，本發明(míng)使用(yòng)門控開關來(lái)控制高(gāo)壓電源的(de)通(tōng)斷。所述加熱(rè)裝置爲将極化(huà)夾具浸泡在其中的(de)油浴裝置，所述油浴裝置中采用(yòng)二甲基矽油作爲加熱(rè)油浴。