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新型壓電陶瓷極化裝置說明

   壓電陶瓷工藝中最重要的是預燒，燒結(jié)痛苦個人工極化三個關(guān)鍵工序。它是在高電場下，使鐵電體電疇的取向性盡量一致，從而獲得壓電性，極化的優(yōu)劣很大程度上影響陶瓷的壓電特性及老化特性。要充分挖掘其壓電性能，必須選定合適的極化電場，極化溫度和極化時間進行極化。所以研制一個性能較好，操作方便的極化裝置對提高壓電陶瓷性能有很大意義。
    本裝置通過89S52單片機，采用脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）來控制極化槽溫度，可為極化提供可靠精確的恒溫條件。采用同時同向方式極化壓電陶瓷，保證了壓電陶瓷同向分區(qū)特性的一致性，操作簡便。
    極化裝置主要技術(shù)參數(shù)如下：
    控制范圍：0--110度
    溫控精度：正負1度
    控時范圍：0--15分鐘
    輸入電壓：交流220V
    高壓輸出：直流0-50000V(連續(xù)可調(diào)）
    * 極化設(shè)備結(jié)構(gòu)
    極化設(shè)備主要由兩部份組成：（1）加熱電路。主要是基于單片機的溫度控制器，極化油槽構(gòu)成。（2）高壓發(fā)生電路。主要由定時繼電器，調(diào)壓變壓器和極化高壓發(fā)生電路組成。
 
    * 溫度控制器的硬件電路
 
    本裝置中的極化槽溫度控制器是以89S52單片機為核心進行整個控制器的管理，協(xié)調(diào)。它采用LM35電路作為測溫元件，V/F電路作為A/D轉(zhuǎn)換，抗干擾能力強。采用PID控制和PWM脈寬調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，提高了測量精度。在該溫度控制器中，溫度和時間的設(shè)置，控制參數(shù)的設(shè)置，運行等功能由鍵盤及顯示電路完成。
測溫電路由溫度傳感器LM35和運算放大器LM358組成。LM35為電壓輸出型溫度傳感器，輸出電壓等于10mv/度，溫度測量范圍為-55度至150度，精度可達0.5度，線性好。
    由于V/F變換與單片機的接口方便（只有一根線），抗干擾性好，易采用光電隔離，本控制器采用V/F轉(zhuǎn)換作為A/D轉(zhuǎn)換。通過V/F轉(zhuǎn)換將電壓信號轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信號，送入單片機的T0口，T0為計數(shù)器，T1為定時器，在定時時間內(nèi)接受脈沖信號，實現(xiàn)了高精度的A/D轉(zhuǎn)換，最后將數(shù)據(jù)送入單片機進行分析處理。
    對強電的控制采用的是帶過零觸發(fā)的雙向可控硅觸發(fā)電路，通過單片機輸出的高低電平控制光藕MOC3061(含有過零檢測電路）的關(guān)斷和導通，從而控制雙向可控硅的關(guān)斷和導通。
    輸出控制采用PWM方式實現(xiàn)，通過PID控制規(guī)則調(diào)節(jié)輸出信號在一定周期內(nèi)的占空比，從而調(diào)節(jié)了在一定時間循環(huán)周期內(nèi)的供電時間比你例，達到控制溫度的目的。
    * 控制程序設(shè)計
 
    在本溫度控制器中，采用PID控制算法。PID控制原理是先求出所測的極化槽溫度與所需溫度的偏差值進行處理而獲得控制信號去調(diào)節(jié)輸出信號的占空比，從而調(diào)節(jié)在一定周期內(nèi)的加熱時間比例，實現(xiàn)對極化槽溫度的控制。
    本裝置采取同時同向方式極化電壓陶瓷。即對壓電陶瓷進行分區(qū)，將市電通過調(diào)壓變壓器，升壓變壓器后得到正弦交變高壓，再經(jīng)過整流后得到所需直流高壓，如圖4所示，將其同時加到對應的分區(qū)上進行同向極化。可保證壓電陶瓷同向分區(qū)特性的一致性，操作簡便。
    而極化時間的設(shè)定和控制則通過定時繼電器來完成。到達設(shè)定時間，立刻關(guān)斷高壓發(fā)生電路。
 
    * 結(jié)束語：本文提出的新型壓電陶瓷極化裝置操作方便，性能較好。通過單片機控制極化槽溫度，采用同時同向極化方式提高了壓電陶瓷的性能，可供研制和生產(chǎn)壓電陶瓷的相關(guān)人員參考。
    本工作對壓電陶瓷極化方法作了一定探討，這方面的工作還有待于進一步深入，以提高壓電陶瓷的性能。

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