Ультразвуковой способ определения пьезоэлектрических постоянных пьезокерамики
Союз Советских
Сощиалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕИЛЬСТВУ (») 530279 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заянлено14.11.72 (21) 1846044/10 (51) М. Кл.е
G 01 и 29/22
G04 29/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Государственный комитет
Совета Министров СССР
IIo делам изооретений
H OTKPblTHH (43) Опубликоваио30,09.76.Бюллетень №36 (53) УДК 537. 228.
:621.317,3 (088,8) (45) Дата опубликования описания 10.11.76 (72) Авторы изобретения
Л. А. Яковлев и О, П. Зобнин (1) 38HBHT ПЬЕЗОЗЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ ПЬЕЗОКЕРАМИКИ Изобретение относится к области ультраакустики и измерительной техники и может быть использовано для;исследования и контроля качества пьеэокерамических материалов. 5 Известен способ определения пьезоэлектрических постоянных пьезокерамики, основанный на измерении частот резонансе и антирезонанса (1j. Такой способ ке обесттечивает измерения всех пьезопостоянных и ip имеет малую точность иэ-=a сильной зависимости параметров пьезокерамики от технологии изготовления и формораэмеров образцов. Из известных способов наиболее близ- т5 ким к предлагаемому является ультразвуковой способ определения пьеэо электрических постоянных пьезокерамики, эеключаюшийся в измерении скоростей распространения продольной и двух поперечных ультра- 20 звуковых волн в направлениях вдоль и перпендикулярно к остаточной поляризации испытуемого образца, имеюшего форму прямоугольного параллелепипеда, с последуюшим перешлифованием двух граней образца, пер- 25 2 пендикулярных к остаточной поляризации, о под углом 45 к их исходному положению, измерении скоростей распространения квазипродольной и кваэипоперечной волн в новых направлениях и расчете искомых постоянных по результатам всех измерений (2). Для.этого способа характерны малая точность измерений из-за боьшой зевисимости значений пьезопостоянных от скоросFH ультразвуковых волн. Цель изобретения — повышение точности из мере ний. Зто достигается тем, что по предлагаемому способу до перешлифования образца замеряют его емкости в направлении остаточной поляризации на частотах 1 1 кГц иб 1 мгц. На низких частотах, как известно, реализуются условия отсутствия Механических напряженнй в испытуемом обреэце, а на высоких частотах — условия отсутствия деформаций. По результатам измерения емкостей удается получить отношение диэлектрических про ицаемостей E.>> свободного и 530279 В уравнениях (7) и (8) Пьезоэлектрическая постоянная 6 y находится в явном виде их уравнения (4),пьезопостоЯнные Фз и Ез4 — пУтем РещеииЯ на ЭВМ системы четырех уравнений (2), (6), (7) и (8). В уравнения (1) — (8) входят следуюС С44 г C(Z) для направления y Х С4(Р чg(g) (>) и 7. Н 15 4% Р (, г(у) 44 СE ? 4 Х(у) 1 30 Затем измеряют емкости испытуемого образца в направлении остаточной поляри,зации на частотах (1 1000 гц) и (5> :> 1 мгц) и находят связь между Р и 6" 33 - зз35 =6 +41Е(2е 5 +2е +4е е + 6 и 2 з 2 зз зз н з и м зз1з зз (6) После этого перешлифовывают две грани образца, перпендикулярные к остаточной поляризации под углом 45 к исходному положению и в новом направлении проводят измерения скоростей квазипродольной и .квазипоперечной.ультразвуковых волн. Оля направления & =45 получают Х,Х,-2Х,Х,Х4 гЕ„(X,Х,-Х,Х -Х,Х,) 2С Х )("— (Е +E )Х .+С )((С + 44 з 4 4)(И Зз Z. 44 з и 4С44) Х +((с .с ) — (e +a ) е 1ХЕ 2 E E < и U 44 4 И 44 41(Н ЗЗ I5 1 50 E 1 и и E -2СC (Е +E )+е )Х +2.Ñ е Х + 44 4)7 и зз I$2 н 15 4 te С +(С,+С -4(з ч цб(47 )ч gt(45 )). (с е )-о, (7) зажатого материала, определяемое пьезоэлектрическими постоянными. Ю з з и E з <. Исключение операции перешлифовывания о образца под углом 30 облегчает процесс 5 подготовки образца к измерениям. Способ осуществляют следующим образом,. В испытуемом образце, имеющем форму прямоугольного параллелепипеда, иэ: .еряют скорости всех ультразвуковых волн в направле" 10 : ниях, параллельном (направление L 6 = 0 ) и перпендикулярном (направление f, Ö =90 С) о остаточной поляризации. Найденные скорости позволяют определить следующие величины: l6 для направления U 3) ззсзз 4)(- зз=) че(2) зз +2e + — ((+E }(6 +2C -2p(vga(45o)+ 4g н зз н 44 зvд((45 ))1 =0 (8) E Х С )(-С Х е Х е ЗЗ И "З М "4 ЗЗ. шие величины: С. - модули упругости при постоянном 1К электрическом поле; E, — диэлектрические проницаемости 1К при постоянной деформации; () плотность материала; 8 — угол между осью и направлением распространения " C(Z) скорост распространения поперечной волны в направлении оси L Vq(Z)- скорость распространения продольной волны в направлении оси К ч (Y) — скоФ рость поперечной волны со смещением вдоль оси 2, для направления Y, vC)((Y) - скорость поперечной волны со смешением вдоль оси Х для направления Y; Vg5 (45о) — скорость кваэипродольной волны для направления о о 45, Ч (45 ) — скорость квазипоперечо ной волны для направления 45 Формула изобретения Ультразвуковой способ определения пьезоэлектрических постоянных пьезокерамики, заключающийся в измерении скоростей распространения продольной и двух поперечных ультразвуковых волн в направлениях вдоль и перпендикулярно к остаточной поляризации испытуемого образца, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда, с последующим лерещлифованием двух граней образца, перпендикулярных к остаточной о поляризации, под углом 45 к их исходному положению, измерении скоростей распространения квазипрсдол ной и кваэипоперечной ультразвуковых волн в новом направлении и расчете искомых постоянных по результатам всех измерений, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, до перешлифования образца замеряют его емкости в наI правлении остаточной поляризации на частотах f. 1 кГц и $ > 1 мГц. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1. Глазман И. А. Пьезокерамика. М„ "Энергия", 1 97 2, с. 64. 2. Лвт.св. %316480, B 06 В 1/06, 20,1 0.69.
