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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(yù)燒，燒結(jié)痛苦個(gè)人工極化三個(gè)關(guān)鍵工序。它是在高電場(chǎng)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(chǎng)，極化溫度和極化時(shí)間進(jìn)行極化。所以研制一個(gè)性能較好，操作方便的極化裝置對(duì)提高壓電陶瓷性能有很大意義。
    本裝置通過89S52單片機(jī)，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(shí)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(jiǎn)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(fù)1度
    控時(shí)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(jī)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(shí)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(jī)為核心進(jìn)行整個(gè)控制器的管理，協(xié)調(diào)。它采用LM35電路作為測(cè)溫元件，V/F電路作為A/D轉(zhuǎn)換，抗干擾能力強(qiáng)。采用PID控制和PWM脈寬調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，提高了測(cè)量精度。在該溫度控制器中，溫度和時(shí)間的設(shè)置，控制參數(shù)的設(shè)置，運(yùn)行等功能由鍵盤及顯示電路完成。
測(cè)溫電路由溫度傳感器LM35和運(yùn)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(cè)量范圍為-55度至150度，精度可達(dá)0.5度，線性好。
    由于V/F變換與單片機(jī)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(hào)轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信號(hào)，送入單片機(jī)的T0口，T0為計(jì)數(shù)器，T1為定時(shí)器，在定時(shí)時(shí)間內(nèi)接受脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了高精度的A/D轉(zhuǎn)換，最后將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行分析處理。
    對(duì)強(qiáng)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(jī)輸出的高低電平控制光藕MOC3061(含有過零檢測(cè)電路）的關(guān)斷和導(dǎo)通，從而控制雙向可控硅的關(guān)斷和導(dǎo)通。
    輸出控制采用PWM方式實(shí)現(xiàn)，通過PID控制規(guī)則調(diào)節(jié)輸出信號(hào)在一定周期內(nèi)的占空比，從而調(diào)節(jié)了在一定時(shí)間循環(huán)周期內(nèi)的供電時(shí)間比你例，達(dá)到控制溫度的目的。
    * 控制程序設(shè)計(jì)
 
    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(cè)的極化槽溫度與所需溫度的偏差值進(jìn)行處理而獲得控制信號(hào)去調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的占空比，從而調(diào)節(jié)在一定周期內(nèi)的加熱時(shí)間比例，實(shí)現(xiàn)對(duì)極化槽溫度的控制。
    本裝置采取同時(shí)同向方式極化電壓陶瓷。即對(duì)壓電陶瓷進(jìn)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(shí)加到對(duì)應(yīng)的分區(qū)上進(jìn)行同向極化?？杀ＷC壓電陶瓷同向分區(qū)特性的一致性，操作簡(jiǎn)便。
    而極化時(shí)間的設(shè)定和控制則通過定時(shí)繼電器來完成。到達(dá)設(shè)定時(shí)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(jī)控制極化槽溫度，采用同時(shí)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(duì)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(jìn)一步深入，以提高壓電陶瓷的性能。

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