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關(guān)于PZT-JH系列的一種壓電極化裝置工作原理的動態(tài)

  一、技術(shù)前沿： 

壓電陶瓷作為機械性能和電性能互相轉(zhuǎn)換的功能性材料，被廣泛應(yīng)用與通訊、測量、生物、航天等各個領(lǐng)域。對于材料專業(yè)的專業(yè)來說，壓電材料綜合實驗是比較好的實驗項目，就實驗內(nèi)容來說，該實驗可以掌握陶瓷類設(shè)計配比燒結(jié)的全部過程，其性能也包括了材料中常用的介電常數(shù)、損耗（JKZC-YDZK03型壓電阻抗分析儀可以獲得）、電滯回線（ZT-4A鐵電測試儀獲得）等內(nèi)容，并且該實驗使用儀器簡單，制備過程只需要高溫爐，性能檢測主要部分d33(ZJ-3型壓電系數(shù)D33測試儀獲得）、機電耦合系數(shù)、介電常數(shù)、損耗所用的d33測定儀、壓電阻抗分析儀、。但是壓電材料從制備到性能測試中間有一的步驟-極化，極化后的壓電陶瓷才能使材料中的電疇保持同一方向，從而使陶瓷具有宏觀壓電性以進行性能測試或者使用。根據(jù)極化的條件，需要壓電極化設(shè)備具有可加熱至200℃并以進行溫度測量、可以多樣品同時極化、更換樣品方便，最重要的是，極化一般都需要幾千伏的電壓，而目前市場上并的可供實驗室使用的極化設(shè)備主要是PZT-JH系列。

二、儀器的原理內(nèi)容
主要目的：在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種極化試驗過程中可靠的極化裝置。
方案實施：
1、一種壓電極化裝置，包括：高壓電源、多通道電流測量裝置、極化夾具、加熱裝置、控溫裝置、安全防護裝置；
2、高壓電源與極化夾具連接用于極化夾具上固定的試樣；
3、多通道電流測量裝置與極化夾具連接用于測量極化夾具中各個極化支路的
電流；
4、加熱裝置用于為極化夾具加熱；
5、安全防護裝置與高壓電源串聯(lián)，用于控制高壓電源的通斷。
6、 進一步地，如上所述的壓電極化裝置，所述安全防護裝置為一個門控開關(guān)，所述門控開關(guān)包括行程開關(guān)SQ和接觸器KM。
7、進一步地，如上所述的壓電極化裝置，所述極化夾具包括：黃銅底板、上木板、設(shè)置在黃銅底板與上木板之間的銅棒；所述銅棒包括設(shè)置在黃銅底板四個角的支撐銅棒以及設(shè)置在四個支撐銅棒之間的若干夾具銅棒；所述夾具銅棒的上端設(shè)置有用于固定試樣的彈簧；
8、多通道電流測量裝置與所述若干夾具銅棒分別連接；
9、多通道電流測量裝置為與夾具銅棒連接的微安表。
10、如上所述的壓電極化裝置，所述加熱裝置為將極化夾具浸泡在其中的
油浴裝置，所述油浴裝置中采用二甲基硅油作為加熱油浴。
11、為什么要對壓力陶瓷進行高溫高壓極化原理探討：
電疇方向與外加電場一致，此后陶壓電陶瓷作為壓電材料，具有壓電效應(yīng)
及逆壓電效應(yīng)，可以完成電能和機械能的相互轉(zhuǎn)化。但是沒有極化過的壓電陶瓷，其內(nèi)部的電疇排布方向是散亂沒有規(guī)律的，陶瓷整體并不表現(xiàn)出壓電性。壓電陶瓷在測試、使用前，必須預(yù)先給陶瓷加上電場，使得各個電瓷即表現(xiàn)出壓電性，可以作為壓電材料使用。極化的電場需要超過壓電陶瓷的矯頑電場，一般的壓電陶瓷材料，需要的極化電場為3000-7000V/mm，而有時為了達(dá)到更好的極化效果，同時避免極化電壓太高，需要對在極化的同時對樣品進行加熱。
12、對于一般性壓電陶瓷材料電壓如何設(shè)置電壓的問題。
極化系統(tǒng)中高壓電源采用成品的高壓電源，可輸出10000V直流電壓，溫控系統(tǒng)利用恒溫油浴實現(xiàn)，因為極化時電壓較高，大于空氣的擊穿強度(大約2000V/mm)，所以極化過程樣品及夾具需要浸泡的絕緣油中，同時可使用恒溫油浴實現(xiàn)極化的溫度測量控制。對于壓電陶瓷極化來說，因其常用極化電壓可以達(dá)到3000-7000V，所以安全措是使用的前提。對于極化設(shè)備的安全措施，首先整套極化裝置放置于8mm厚的絕緣墊上；其次，裸露的低壓金屬部分都要進行接地處理；考慮到夾具需要在油浴中加熱，高壓部分難以絕緣遮擋，本發(fā)明使用門控開關(guān)來控制高壓電源的通斷。所述加熱裝置為將極化夾具浸泡在其中的油浴裝置，所述油浴裝置中采用二甲基硅油作為加熱油浴。