壓電極化裝置及方法
2023-05-25 16:01:56 2
專利名稱：壓電極化裝置及方法
技術領域：
本發明涉及壓電陶瓷材料的極化技術，特別是壓電陶瓷在50KW超高壓條件下的極化設備及方法。
背景技術：
壓電陶瓷是一種機械能和電能互相轉換的功能性材料，廣泛應用於移動通訊、衛星廣播、電子設備、儀器儀表、生物及航空航天等高新技術領域。隨著科學技術的發展，對壓電器的性能及功能要求越來越高，研製壓電常數更大，機械強度更高的新型複合壓電器件成為當務之急。在壓電器件的研製過程中，極化是必不可少的一道工序。與大規模工業生產不同，實驗室對壓電器件的極化，需要對不同的材料和工藝進行大量的試驗，而原有普遍採用的單極和直流電壓較低的人工直接接觸的試驗裝置自然無法滿足極化量大，超高壓極化的要求。同時如何在50KW超高壓條件下安全試驗也成為一項值得研究的必需技術。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，客服現有實驗室自製設備的缺陷或不足，提供一種9 級片式壓電陶瓷在50KW直流超高壓下的極化方法及裝置，以滿足實驗室壓電陶瓷技術的特殊實驗要求。為解決技術問題，本發明的解決方案是提供一種壓電極化裝置，包括極化主機；所述極化主機包括電氣控制箱、極化油槽、極化電極和九路高壓分配板；所述極化油槽設於電氣控制箱上部，並通過升降裝置連接至電機；極化油槽中設電加熱器，極化油槽上側蓋板的下方設有若干個極化電極；極化電極的下端設有用於夾持待極化試件的夾具，極化電極通過電纜連接至九路高壓分配板；九路高壓分配板與50KW高壓直流電源相連接；50KW高壓直流電源通過電纜連接至遠程高壓控制儀；電加熱器和電機均連接至電氣控制箱，電氣控制箱通過電纜連接至遠程極化控制儀；遠程高壓控制儀和遠程極化控制儀設於離開極化主機至少I. 5米的距離之外。本發明中，所述50KW高壓直流電源與電氣控制箱、極化油槽、極化電極以及九路高壓分配板裝配為一體式的極化主機。本發明中，還包括一個紅外檢測儀，通過電纜連接至高壓直流電源的開關。本發明中，所述極化電極和夾具各有9個。進一步地，本發明還提供了一種基於前述裝置的壓電極化方法，包括以下步驟(I)將壓電陶瓷試件裝入夾具內，通過遠程極化控制儀啟動電機升起極化油槽，使極化電極伸入極化油槽中，裝有試件的夾具浸入極化油槽內的矽油中；(2)通過遠程極化控制儀啟動電加熱器的溫控開關，控制極化油槽中矽油的溫度在150 200。。之間；(3)通過遠程高壓控制儀接通50KW高壓直流電源，調節電壓在5KW 50KW之間；(4)通過遠程高壓控制儀控制極化電路，對壓電陶瓷試件進行極化處理；
(5)極化處理完成後，關閉極化主機，切斷高壓直流電源，關斷電加熱器的溫控開關，啟動電機降下極化油槽，使裝有試件的夾具離開極化油槽。在極化過程中，如紅外檢測器檢測到有人員誤入限定區域，立即向高壓直流電源的開關發送信號，切斷供電。本發明的有益效果在於本發明能夠讓操作人員在安全範圍內遙控操作極化主機，避免操作人員的不安全因素；不需極化油槽冷卻，用電機控制油槽使夾具與油槽脫開；取出試件裝入新試件後，無需再長時間升溫即可立即進行新試件的極化，具有節能高效的特點；由於採用了紅外傳感技術，若極化過程中，有人員意外接近矽油槽，主機將會自動切斷電源，終止極化過程，保證人員的安全。
圖I是本發明的極化裝置的結構示意圖(正面)；圖2是本發明的極化裝置的結構示意圖(側面)；圖3是本發明的極化裝置的異地操作示意圖。附圖標記為1、九路高壓分配板；2、極化電極；3、極化油槽；4電氣控制箱；5、 50KW高壓直流電源；6、遠程高壓控制儀；7、遠程極化控制儀；8、臺桌。
具體實施例方式首先在極化油槽3內加入矽油，再把9片試樣同時裝入夾具，用電機控制極化油槽 3，使得裝有試件的夾具全部浸入矽油中。此時操作人員離開極化主機，到距離主機安全距離外，根據極化工藝要求操作遠程高壓控制儀6和遠程極化控制儀7 :接通高壓電源，設定極化油槽3的加熱溫度，啟動加熱開關，矽油開始加熱，調節極化電壓以及極化時間，進行極化工藝處理。工藝處理完畢無需矽油完全冷卻，可立刻通過遠距離極化控制儀7控制電機使夾具脫離極化油槽3，從而取出試件再極化另一批試件。遙控操作使操作人員在安全範圍內操作極化主機，避免操作人員的不安全因素。
權利要求
1.一種壓電極化裝置，包括極化主機，其特徵在於，所述極化主機包括電氣控制箱、 極化油槽、極化電極和九路高壓分配板；所述極化油槽設於電氣控制箱上部，並通過升降裝置連接至電機；極化油槽中設電加熱器，極化油槽上側蓋板的下方設有若干個極化電極； 極化電極的下端設有用於夾持待極化試件的夾具，極化電極通過電纜連接至九路高壓分配板；九路高壓分配板與50KW高壓直流電源相連接；50KW高壓直流電源通過電纜連接至遠程高壓控制儀；電加熱器和電機均連接至電氣控制箱，電氣控制箱通過電纜連接至遠程極化控制儀；遠程高壓控制儀和遠程極化控制儀設於離開極化主機至少I. 5米的距離之外。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述50KW高壓直流電源與電氣控制箱、極化油槽、極化電極以及九路高壓分配板裝配為一體式的極化主機。
3.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於，還包括一個紅外檢測儀，通過電纜連接至高壓直流電源的開關。
4.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述極化電極和夾具各有9個。
5.一種基於權利要求I所述裝置的壓電極化方法，包括以下步驟(1)將壓電陶瓷試件裝入夾具內，通過遠程極化控制儀啟動電機升起極化油槽，使極化電極伸入極化油槽中，裝有試件的夾具浸入極化油槽內的矽油中；(2)通過遠程極化控制儀啟動電加熱器的溫控開關，控制極化油槽中矽油的溫度在 150 200°C之間；(3)通過遠程高壓控制儀接通50KW高壓直流電源，調節電壓在5KW 50KW之間；(4)通過遠程高壓控制儀控制極化電路，對壓電陶瓷試件進行極化處理；(5)極化處理完成後，關閉極化主機，切斷高壓直流電源，關斷電加熱器的溫控開關，啟動電機降下極化油槽，使裝有試件的夾具離開極化油槽。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在極化過程中，如紅外檢測器檢測到有人員誤入限定區域，立即向高壓直流電源的開關發送信號，切斷供電。
全文摘要
本發明涉及壓電陶瓷材料的極化技術，旨在提供一種壓電極化裝置及方法。該裝置包括極化主機；極化油槽設於電氣控制箱上部，並通過升降裝置連接至電機；極化油槽中設電加熱器，極化油槽上側蓋板的下方設有若干個極化電極；極化電極的下端設有用於夾持待極化試件的夾具；50KW高壓直流電源通過電纜連接至遠程高壓控制儀，電氣控制箱通過電纜連接至遠程極化控制儀；遠程高壓控制儀和遠程極化控制儀設於離開極化主機至少1.5米的距離之外。本發明能夠讓操作人員在安全範圍內遙控操作極化主機，避免操作人員的不安全因素。無需再長時間升溫即可立即進行新試件的極化，具有節能高效的特點。
文檔編號H01L41/24GK102610741SQ20121008137
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者王治, 諸駿, 陳偉球 申請人:浙江大學