本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓電極化裝置。

背景技術(shù)：

壓電陶瓷作為機(jī)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(cè)量、生物、航天等各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)于材料專業(yè)的專業(yè)來(lái)說(shuō)，壓電材料綜合實(shí)驗(yàn)是比較好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)說(shuō)，該實(shí)驗(yàn)可以掌握陶瓷類設(shè)計(jì)配比燒結(jié)的全部過(guò)程，其性能也包括了材料中常用的介電常數(shù)、損耗、電滯回線等內(nèi)容，并且該實(shí)驗(yàn)使用儀器簡(jiǎn)單，制備過(guò)程只需要高溫爐，性能檢測(cè)主要部分d33、機(jī)電耦合系數(shù)、介電常數(shù)、損耗所用的d33測(cè)定儀、阻抗分析儀、lcr電橋價(jià)格都比較便宜。但是壓電材料從制備到性能測(cè)試中間有一個(gè)必不可少的步驟-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(jìn)行性能測(cè)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℃并可以進(jìn)行溫度測(cè)量、可以多樣品同時(shí)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，實(shí)驗(yàn)的安全性至關(guān)重要，而目前市場(chǎng)上并無(wú)合適的可供實(shí)驗(yàn)室使用的極化設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的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(yàn)過(guò)程中安全可靠的極化裝置。

一種壓電極化裝置，包括：高壓電源、多通道電流測(cè)量裝置、極化夾具、加熱裝置、控溫裝置、安全防護(hù)裝置；

所述高壓電源與極化夾具連接用于極化夾具上固定的試樣；

所述多通道電流測(cè)量裝置與極化夾具連接用于測(cè)量極化夾具中各個(gè)極化支路的電流；

所述加熱裝置用于為極化夾具加熱；

所述安全防護(hù)裝置與高壓電源串聯(lián)，用于控制高壓電源的通斷。

進(jìn)一步地，如上所述的壓電極化裝置，所述安全防護(hù)裝置為一個(gè)門控開(kāi)關(guān)，所述門控開(kāi)關(guān)包括行程開(kāi)關(guān)sq和接觸器km。

進(jìn)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(gè)角的支撐銅棒以及設(shè)置在四個(gè)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；

所述多通道電流測(cè)量裝置與所述若干夾具銅棒分別連接；

所述多通道電流測(cè)量裝置為與夾具銅棒連接的微安表。

進(jìn)一步地，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。

有益效果：

本申請(qǐng)?zhí)峁┑膲弘姌O化裝置，由于將，門控開(kāi)關(guān)與高壓電源連接，從而使得該裝置使用更安全，而且該裝置便于搭建、使用方便；另外，本申請(qǐng)通過(guò)將多通道電流測(cè)量裝置與極化夾具連接，從而可以便于發(fā)現(xiàn)極化時(shí)被擊穿的陶瓷片。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明壓電極化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明極化夾具結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種壓電極化裝置，包括：高壓電源、多通道電流測(cè)量裝置、極化夾具、加熱裝置、控溫裝置、安全防護(hù)裝置；

所述高壓電源與極化夾具連接用于極化夾具上固定的試樣；

所述多通道電流測(cè)量裝置與極化夾具連接用于測(cè)量極化夾具中各個(gè)極化支路的電流；

所述加熱裝置用于為極化夾具加熱；

所述安全防護(hù)裝置與高壓電源串聯(lián)，用于控制高壓電源的通斷。

所述安全防護(hù)裝置為一個(gè)門控開(kāi)關(guān)，所述門控開(kāi)關(guān)包括行程開(kāi)關(guān)sq和接觸器km。

具體地，電疇方向與外加電場(chǎng)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(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化。但是沒(méi)有極化過(guò)的壓電陶瓷，其內(nèi)部的電疇排布方向是散亂沒(méi)有規(guī)律的，陶瓷整體并不表現(xiàn)出壓電性。壓電陶瓷在測(cè)試、使用前，必須預(yù)先給陶瓷加上電場(chǎng)，使得各個(gè)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(chǎng)需要超過(guò)壓電陶瓷的矯頑電場(chǎng)，一般的壓電陶瓷材料，需要的極化電場(chǎng)為3000-7000v/mm，而有時(shí)為了達(dá)到更好的極化效果，同時(shí)避免極化電壓太高，需要對(duì)在極化的同時(shí)對(duì)樣品進(jìn)行加熱。

基于上述的需要，壓電極化裝置需要包含以下部分：高壓電源、多通道電流測(cè)量裝置、極化夾具、加熱裝置、控溫裝置、安全防護(hù)裝置。為了便于整套設(shè)施的搭建，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(shí)現(xiàn)，因?yàn)闃O化時(shí)電壓較高，大于空氣的擊穿強(qiáng)度(大約2000v/mm)，所以極化過(guò)程樣品及夾具需要浸泡的絕緣油中，同時(shí)可使用恒溫油浴實(shí)現(xiàn)極化的溫度測(cè)量控制。

對(duì)于壓電陶瓷極化來(lái)說(shuō)，因其常用極化電壓可以達(dá)到3000-7000v，所以安全措施是使用的前提。對(duì)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(jìn)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(kāi)關(guān)來(lái)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。

因極化電壓高，極化時(shí)樣品及夾具下半部分都浸泡在硅油中。需要加熱時(shí)，加熱裝置對(duì)硅油進(jìn)行加熱，控溫置控制加熱溫度，本發(fā)明使用的是一個(gè)油浴裝置實(shí)現(xiàn)控溫及加熱。電流測(cè)量裝置為幾個(gè)微安表，分別測(cè)量每個(gè)極化支路的電流。高壓電源是提供極化時(shí)的高壓。

如圖2所示，所述極化夾具包括：黃銅底板1、上木板2、設(shè)置在黃銅底板1與上木板2之間的銅棒；所述銅棒包括設(shè)置在黃銅底板四個(gè)角的支撐銅棒31以及設(shè)置在四個(gè)支撐銅棒31之間的若干夾具銅棒32；所述夾具銅棒32的上端設(shè)置有用于固定試樣的彈簧321；

所述多通道電流測(cè)量裝置與所述若干夾具銅棒32分別連接；

所述多通道電流測(cè)量裝置為與夾具銅棒32連接的微安表。

具體地，夾具系統(tǒng)是整個(gè)極化裝置的核心，按照極化的需要，夾具系統(tǒng)需要便于安裝更換試樣、操作安全、可加熱、并且可同時(shí)對(duì)幾個(gè)試樣進(jìn)行極化。極化夾具主體由下面黃銅板及上面厚電木板組成，四角用四根m10銅螺桿作為支撐，黃銅板使用時(shí)浸泡在硅油中，連接極化電源的高壓端，厚電木板作為支撐絕緣材料，同時(shí)厚板子可以更好限定連接低壓端的銅棒的位置。樣品通過(guò)帶彈簧的低壓端連接棒來(lái)固定，根據(jù)不同需要以及加熱油浴裝置的大小，可設(shè)計(jì)不同數(shù)目的夾頭數(shù)量，同時(shí)極化的樣品數(shù)目可根據(jù)連接線路的線夾來(lái)調(diào)節(jié)。此夾具油浴中部分全部為黃銅材料，極化時(shí)可加熱到的最高溫度可達(dá)到硅油的最高使用溫度(大約300℃)，比常用的聚四氟乙烯絕緣材料使用溫度更高。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。