壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置；其中，鍵盤輸入模塊用于向控制模塊輸入設(shè)置參數(shù)；溫度測量模塊用于測量極化槽的溫度，將測量到的極化槽的溫度測量值傳遞給控制模塊；控制模塊用于通過對極化槽的溫度測量值和溫度設(shè)定值的比較，經(jīng)由極化槽溫度控制模塊對極化槽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；高壓極化電壓模塊用于在壓電陶瓷的極化過程中為壓電陶瓷提供極化電壓；測試信號提供模塊用于在壓電陶瓷的極化過程中為壓電陶瓷提供交流測試電壓；檢測信號模塊用于檢測壓電陶瓷極化后的交流信號，并通過對交流信號進(jìn)行變頻檢測來獲得壓電陶瓷的電性參數(shù)；顯示模塊用于顯示極化槽的溫度測量值和壓電陶瓷的電性參數(shù)。
【專利說明】壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓電陶瓷極化領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在壓電陶瓷的研制和生產(chǎn)中，經(jīng)過配方設(shè)計、計算、配料、混合、預(yù)壓、預(yù)燒(一次燒結(jié))、粉碎、細(xì)化、造顆粒、成型、排型、燒成、燒后加工、上電極、系列工藝過程之后，要進(jìn)行極化操作。極化對于壓電陶瓷的研制和生產(chǎn)的整個全過程來說是一個極為重要的環(huán)節(jié)，因為壓電材料只有經(jīng)過極化之后才具有壓電性能，才能成為壓電元件。
[0003]目前對壓電陶瓷的極化研究中，大都側(cè)重于壓電陶瓷極化的整體系統(tǒng)裝置。例如，專利文獻(xiàn)CN 102903842A中提供了一種水泥基壓電陶瓷復(fù)合材料的極化系統(tǒng)和極化方法，主要是針對水泥基壓電陶瓷復(fù)合材料提出的一種極化方法及其裝置，對壓電陶瓷復(fù)合材料的極化成功率去得了一定效果。專利文獻(xiàn)CN 203668249 U提供了一種PZT壓電瓷片高電壓極化裝置。但是，目前對于壓電陶瓷的極化裝置都著手于極化的成功率和整體極化效果，而上述現(xiàn)有技術(shù)均沒有提供。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠提高極化的成功效率的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置。
[0005]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置，包括:控制模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、溫度測量模塊、高壓極化電壓模塊、極化槽溫度控制模塊、測試信號提供模塊和檢測信號模塊；其中，鍵盤輸入模塊用于向控制模塊輸入設(shè)置參數(shù)，設(shè)置參數(shù)包括極化槽溫度的溫度設(shè)定值；溫度測量模塊用于測量極化槽的溫度，并且將測量到的極化槽的溫度測量值傳遞給控制模塊；控制模塊用于通過對極化槽的溫度測量值和溫度設(shè)定值的比較，經(jīng)由極化槽溫度控制模塊對極化槽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；高壓極化電壓模塊用于在壓電陶瓷的極化過程中為壓電陶瓷提供極化電壓；測試信號提供模塊用于在壓電陶瓷的極化過程中為壓電陶瓷提供交流測試電壓，其中交流測試電壓的幅值小于直流高壓的幅值；而且，檢測信號模塊用于檢測壓電陶瓷極化后的交流信號，并通過對交流信號進(jìn)行變頻檢測來獲得壓電陶瓷的電性參數(shù)；顯示模塊用于顯示極化槽的溫度測量值和壓電陶瓷的電性參數(shù)。
[0006]優(yōu)選地，測試信號提供模塊周期性地改變交流測試電壓的頻率。
[0007]優(yōu)選地,交流測試電壓發(fā)頻率介于30Khz至40Khz之間。
[0008]優(yōu)選地,交流測試電壓發(fā)頻率介于35Khz至45Khz之間。
[0009]優(yōu)選地，顯示模塊還顯示通過鍵盤輸入模塊輸入的設(shè)置參數(shù)。
[0010]優(yōu)選地，控制模塊將溫度測量值與被控制值進(jìn)行比較，根據(jù)溫度測量值與設(shè)定溫度值之間的溫度偏差值的大小，采用增量式PID控制算法對溫度偏差值進(jìn)行比例積分與微分?jǐn)?shù)值處理以得到控制輸出信號，控制輸出信號用來控制極化槽溫度控制模塊對極化槽的加熱。
[0011]優(yōu)選地，控制模塊采用脈沖寬度調(diào)制來控制極化槽溫度控制模塊對極化槽的加熱，其中控制模塊使得控制加熱的脈沖的占空比與溫度偏差值成正比，而且使得所述占空比隨著溫度偏差值的增大而增大，隨著溫度偏差值的減小而減小。
[0012]優(yōu)選地，控制模塊由AT89S52單片機實現(xiàn)；溫度測量模塊由DS18B20芯片實現(xiàn)；鍵盤輸入模塊采用矩陣式鍵盤，顯示模塊由LED 8279實現(xiàn)；溫度測量模塊由DS18B20芯片實現(xiàn)。
[0013]本發(fā)明提供了一種壓電陶瓷極化過程優(yōu)化控制與總體參數(shù)一致性的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在線壓電陶瓷參數(shù)測量，可以提高壓電陶瓷參數(shù)一致性的成品率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中:
[0015]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置的框圖。
[0016]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置的實現(xiàn)示例。
[0017]需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。

【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0019]為了達(dá)到對壓電陶瓷100的參數(shù)的在線測量和極化優(yōu)化目的，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例提供了壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置。圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置的框圖。
[0020]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置包括:控制模塊10、鍵盤輸入模塊20、顯示模塊30、復(fù)位模塊40、溫度測量模塊50、高壓極化電壓模塊60、極化槽溫度控制模塊70、測試信號提供模塊80和檢測信號模塊90。
[0021]在系統(tǒng)初始化過程中，通過鍵盤輸入模塊20向控制模塊10輸入設(shè)置參數(shù)(例如，設(shè)置參數(shù)包括極化槽溫度的溫度設(shè)定值)；溫度測量模塊50 (例如，溫度傳感器)測量極化槽200的溫度，并且將測量到的極化槽200的溫度測量值傳遞給控制模塊10。
[0022]控制模塊10通過對極化槽的溫度測量值和溫度設(shè)定值的比較，通過極化槽溫度控制模塊70對極化槽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便達(dá)到極化優(yōu)化的指標(biāo)。
[0023]在壓電陶瓷的極化過程中，高壓極化電壓模塊60 (例如，直流高壓極化電壓電路)為壓電陶瓷100提供極化電壓；具體地，所述極化電壓為用于壓電陶瓷100的直流高壓。
[0024]測試信號提供模塊80為壓電陶瓷100提供交流測試電壓，其中交流測試電壓的幅值小于直流高壓的幅值。優(yōu)選地，交流測試電壓發(fā)頻率介于30Khz至40Khz之間；優(yōu)選地，交流測試電壓發(fā)頻率介于35Khz至45Khz之間。而且優(yōu)選地，測試信號提供模塊80周期性地改變交流測試電壓的頻率。
[0025]然后，檢測信號模塊90檢測壓電陶瓷100極化后的交流信號，并通過對交流信號進(jìn)行變頻檢測來獲得壓電陶瓷的電性參數(shù)。
[0026]由此，本發(fā)明可以實現(xiàn)在線測量壓電陶瓷的電性參數(shù)，提高壓電陶瓷的極化效率，在不斷的對極化槽的溫度進(jìn)行調(diào)制的過程中大大的提高的壓電陶瓷的參數(shù)一致性。
[0027]如圖1所示，復(fù)位模塊40是可選的，用于對壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置進(jìn)行重置。
[0028]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置的實現(xiàn)示例。
[0029]如圖2所示，優(yōu)選地，在具體實施例中，控制模塊10可由AT89S52單片機實現(xiàn)；溫度測量模塊50可由DS18B20芯片實現(xiàn)；在具體實施例中，對于鍵盤輸入模塊和顯示模塊，可以采用矩陣式鍵盤進(jìn)行輸入?yún)?shù)設(shè)置和LED 8279進(jìn)行顯示。
[0030]而且，顯示模塊30例如是一個LED顯示模塊，其能夠顯示極化槽的溫度測量值和壓電陶瓷實時電性參數(shù)，而且優(yōu)選地其能夠顯示通過鍵盤輸入模塊20輸入的設(shè)置參數(shù)。
[0031]在具體實施例中，對于高壓極化電壓模塊60，可以利用變壓器將220v交流信號轉(zhuǎn)換為5kv的高壓，經(jīng)整流雙路串聯(lián)形成1kv可調(diào)的高壓極化直流電源對壓電陶瓷進(jìn)行極化供電。
[0032]在具體實施例中，對于溫度測量模塊50，例如可由DS18B20芯片實現(xiàn)。這樣，在極化過程中，可以采用DS18B20芯片檢測極化槽溫度，并將溫度傳遞給控制模塊10。
[0033]下面將描述控制模塊10的控制操作的示例。具體地，控制模塊10將溫度測量值與被控制值(設(shè)定溫度值)進(jìn)行比較，根據(jù)溫度測量值與設(shè)定溫度值之間的溫度偏差值的大小，采用增量式PID(比例-積分-微分)控制算法對溫度偏差值進(jìn)行比例積分與微分?jǐn)?shù)值處理以得到控制輸出信號，控制輸出信號用來控制極化槽溫度控制模塊70對極化槽200的加熱；而且例如，控制模塊10可采用脈沖寬度調(diào)制(PWM波控制)來控制極化槽溫度控制模塊70對極化槽200的加熱，其中控制模塊10使得脈沖的占空比與溫度偏差值成正比，而且使得占空比隨著溫度偏差值的增大而增大，隨著溫度偏差值的減小而減小，進(jìn)而達(dá)到對溫度進(jìn)行控制的目的。
[0034]此外，例如，對于壓電陶瓷極化優(yōu)化參數(shù)在線測量，在具體實施例中，可以在極化過程中，為了能夠?qū)崟r的得到壓電陶瓷的電性參數(shù)，通過在直流高壓極化電壓附近施加40Khz左右的小交流測試信號進(jìn)行測量，例如每隔30秒變化一次測試信號的頻率，每次增加或者減少IKhz (或其它數(shù)值)，然后通過一個與壓電陶瓷相串聯(lián)的檢測電阻R4獲得檢測反饋電流，將此電流經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后傳遞給控制模塊10，控制模塊10通過相關(guān)的算法分析處理后得出壓電陶瓷的電性參數(shù)。這樣，通過變頻檢測實現(xiàn)了壓電陶瓷極化優(yōu)化參數(shù)在線測量，大大提高了壓電陶瓷的極化效率。
[0035]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置，其特征在于包括:控制模塊、鍵盤輸入模塊、顯示模塊、溫度測量模塊、高壓極化電壓模塊、極化槽溫度控制模塊、測試信號提供模塊和檢測信號模塊； 其中，鍵盤輸入模塊用于向控制模塊輸入設(shè)置參數(shù)，設(shè)置參數(shù)包括極化槽溫度的溫度設(shè)定值； 溫度測量模塊用于測量極化槽的溫度，并且將測量到的極化槽的溫度測量值傳遞給控制豐旲塊; 控制模塊用于通過對極化槽的溫度測量值和溫度設(shè)定值的比較，經(jīng)由極化槽溫度控制模塊對極化槽溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)； 高壓極化電壓模塊用于在壓電陶瓷的極化過程中為壓電陶瓷提供極化電壓； 測試信號提供模塊用于在壓電陶瓷的極化過程中為壓電陶瓷提供交流測試電壓，其中交流測試電壓的幅值小于直流高壓的幅值； 而且，檢測信號模塊用于檢測壓電陶瓷極化后的交流信號，并通過對交流信號進(jìn)行變頻檢測來獲得壓電陶瓷的電性參數(shù)； 顯示模塊用于顯示極化槽的溫度測量值和壓電陶瓷的電性參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，測試信號提供模塊周期性地改變交流測試電壓的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，交流測試電壓發(fā)頻率介于30Khz至40Khz之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，交流測試電壓發(fā)頻率介于35Khz至45Khz之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，顯示模塊還顯示通過鍵盤輸入模塊輸入的設(shè)置參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，控制模塊將溫度測量值與被控制值進(jìn)行比較，根據(jù)溫度測量值與設(shè)定溫度值之間的溫度偏差值的大小，采用增量式PID控制算法對溫度偏差值進(jìn)行比例積分與微分?jǐn)?shù)值處理以得到控制輸出信號，控制輸出信號用來控制極化槽溫度控制模塊對極化槽的加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，控制模塊采用脈沖寬度調(diào)制來控制極化槽溫度控制模塊對極化槽的加熱，其中控制模塊使得控制加熱的脈沖的占空比與溫度偏差值成正比，而且使得所述占空比隨著溫度偏差值的增大而增大，隨著溫度偏差值的減小而減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電陶瓷參數(shù)一致性在線監(jiān)測裝置，其特征在于，控制模塊由AT89S52單片機實現(xiàn)；溫度測量模塊由DS18B20芯片實現(xiàn)；鍵盤輸入模塊采用矩陣式鍵盤，顯示模塊由LED 8279實現(xiàn)；溫度測量模塊由DS18B20芯片實現(xiàn)。
【文檔編號】G01R29/22GK104391185SQ201410696978
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】靳子洋, 張彬, 姚曉龍, 陸永耕 申請人:上海電機學(xué)院