新型压电陶瓷极化装置说明_锆钛酸铅陶瓷片,压电晶体,山东新鸣电子有限公司

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新型压电陶瓷极化装置说明

压电陶瓷工艺中最重要的是预烧，烧结痛苦个人工极化三个关键工序。它是在高电场下，使铁电体电畴的取向性尽量一致，从而获得压电性，极化的优劣很大程度上影响陶瓷的压电特性及老化特性。要充分挖掘其压电性能，必须选定合适的极化电场，极化温度和极化时间进行极化。所以研制一个性能较好，操作方便的极化装置对提高压电陶瓷性能有很大意义。
    本装置通过89S52单片机，采用脉宽调制技术（PWM）来控制极化槽温度，可为极化提供可靠精确的恒温条件。采用同时同向方式极化压电陶瓷，保证了压电陶瓷同向分区特性的一致性，操作简便。
    极化装置主要技术参数如下：
    控制范围：0--110度
    温控精度：正负1度
    控时范围：0--15分钟
    输入电压：交流220V
    高压输出：直流0-50000V(连续可调）
    * 极化设备结构
    极化设备主要由两部份组成：（1）加热电路。主要是基于单片机的温度控制器，极化油槽构成。（2）高压发生电路。主要由定时继电器，调压变压器和极化高压发生电路组成。

* 温度控制器的硬件电路

    本装置中的极化槽温度控制器是以89S52单片机为核心进行整个控制器的管理，协调。它采用LM35电路作为测温元件，V/F电路作为A/D转换，抗干扰能力强。采用PID控制和PWM脉宽调制技术相结合，提高了测量精度。在该温度控制器中，温度和时间的设置，控制参数的设置，运行等功能由键盘及显示电路完成。
测温电路由温度传感器LM35和运算放大器LM358组成。LM35为电压输出型温度传感器，输出电压等于10mv/度，温度测量范围为-55度至150度，精度可达0.5度，线性好。
    由于V/F变换与单片机的接口方便（只有一根线），抗干扰性好，易采用光电隔离，本控制器采用V/F转换作为A/D转换。通过V/F转换将电压信号转换成一定频率的脉冲信号，送入单片机的T0口，T0为计数器，T1为定时器，在定时时间内接受脉冲信号，实现了高精度的A/D转换，最后将数据送入单片机进行分析处理。
    对强电的控制采用的是带过零触发的双向可控硅触发电路，通过单片机输出的高低电平控制光藕MOC3061(含有过零检测电路）的关断和导通，从而控制双向可控硅的关断和导通。
    输出控制采用PWM方式实现，通过PID控制规则调节输出信号在一定周期内的占空比，从而调节了在一定时间循环周期内的供电时间比你例，达到控制温度的目的。
    * 控制程序设计

    在本温度控制器中，采用PID控制算法。PID控制原理是先求出所测的极化槽温度与所需温度的偏差值进行处理而获得控制信号去调节输出信号的占空比，从而调节在一定周期内的加热时间比例，实现对极化槽温度的控制。
    本装置采取同时同向方式极化电压陶瓷。即对压电陶瓷进行分区，将市电通过调压变压器，升压变压器后得到正弦交变高压，再经过整流后得到所需直流高压，如图4所示，将其同时加到对应的分区上进行同向极化。可保证压电陶瓷同向分区特性的一致性，操作简便。
    而极化时间的设定和控制则通过定时继电器来完成。到达设定时间，立刻关断高压发生电路。

* 结束语：本文提出的新型压电陶瓷极化装置操作方便，性能较好。通过单片机控制极化槽温度，采用同时同向极化方式提高了压电陶瓷的性能，可供研制和生产压电陶瓷的相关人员参考。
本工作对压电陶瓷极化方法作了一定探讨，这方面的工作还有待于进一步深入，以提高压电陶瓷的性能。

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