專利名稱：壓電陶瓷裝置的檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非破壞性地檢查諸如微裂痕之類的內(nèi)部缺陷或其它可能在諸如振蕩器、濾波器或其它此類壓電陶瓷裝置中產(chǎn)生的缺陷的方法，其中這些缺陷影響了壓電陶瓷裝置的質(zhì)量和特性。
在傳統(tǒng)的不破壞性檢查壓電陶瓷裝置的內(nèi)部缺陷的方法中，測量壓電陶瓷裝置的阻抗和/或相位特性，將代表特性的曲線圖形與標(biāo)準(zhǔn)曲線圖形比較，如果曲線圖形相互不同，則判斷在壓電陶瓷基片中有微裂痕，如在第63305號日本未審查專利公告中所揭示的。
根據(jù)這種檢查方法，可自動(dòng)判斷。由此，其優(yōu)點(diǎn)是可以快速有效地判斷許多的壓電陶瓷裝置有沒有缺陷。另外，由于不是以目視執(zhí)行該檢查，所以檢查精確度高。
根據(jù)上述檢查方法，在正常溫度下測量電特性，并與標(biāo)準(zhǔn)特性比較。但是在許多情況下，沒有缺陷的部件和有缺陷的部件之間的差異在正常溫度下小，或不存在。由此，使用上述方法，不可能完全地查出諸如微裂痕之類的內(nèi)部缺陷或其它缺陷。
在一個(gè)例子中，將多個(gè)陶瓷振蕩器(振蕩頻率25MHz)中的每一個(gè)結(jié)合到振蕩電路中，當(dāng)振蕩器振蕩時(shí)，將振蕩器放置在溫度為200攝氏度的大氣中，然后測量振蕩電壓的特性。

圖1示出測量結(jié)果。這些振蕩器的特性在正常溫度下沒有不同。
如圖1所示，振蕩電壓隨著溫度的增加稍稍減小。
一些振蕩器(NG)減小到大約0V，并停止振蕩。對于其它振蕩器(G)，即使在200攝氏度或更高的溫度下，振蕩也不停止。
將這些振蕩器打開，并用顯微鏡觀察內(nèi)部裝置。對于在低溫下停止振蕩的振蕩器(NG)，確定在裝置的內(nèi)部形成有微裂痕。相應(yīng)地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在正常溫度下正常振蕩和表現(xiàn)正常特性的一些振蕩器內(nèi)部具有微裂痕，并且可以在根據(jù)下面描述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例對它們進(jìn)行加熱時(shí)，通過測量振蕩器的特性查出這種內(nèi)部缺陷。
為了克服上述問題，本發(fā)明的較佳實(shí)施例提供了一種檢查壓電陶瓷裝置的方法，其中，在正常溫度下無法查出的內(nèi)部缺陷可以不受到破壞地精確可靠地查出。
另外，本發(fā)明的較佳實(shí)施例提供了一種檢查壓電陶瓷裝置的方法，其中，可以使用簡單的工具快速查出內(nèi)部缺陷。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，提供了一種檢查壓電陶瓷裝置的方法，它包括步驟加熱壓電陶瓷裝置使其溫度接近于其最大溫度；當(dāng)壓電陶瓷裝置的溫度回到正常溫度時(shí)，壓電特性基本上回復(fù)到加熱前同樣的特性，在加熱該裝置使其溫度升高的同時(shí)，測量壓電陶瓷裝置的壓電相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性；比較測量到的壓電相位特性和阻抗特性中所述至少一個(gè)特性與標(biāo)準(zhǔn)特性；和根據(jù)比較步驟中的結(jié)果查出壓電陶瓷裝置中是否有內(nèi)部缺陷。
在本發(fā)明的這個(gè)較佳實(shí)施例中，首先加熱壓電陶瓷裝置，從而提高其溫度。
接著，當(dāng)處于加熱和升溫的壓電陶瓷裝置的相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性時(shí)，隨著溫度的增加而使具有內(nèi)部缺陷的壓電陶瓷裝置表現(xiàn)出大的變化，其中這種大的變化在正常溫度下不顯示出來。然后，將測量到的相位特性之一和測量到的阻抗特性與標(biāo)準(zhǔn)特性比較。
標(biāo)準(zhǔn)特性可以從例如好的壓電陶瓷裝置(無內(nèi)部缺陷)的相位特性或阻抗特性得到。
作為上述比較的結(jié)果，如果測量特性不同于標(biāo)準(zhǔn)特性而偏離了預(yù)定特性范圍，則判斷該壓電陶瓷裝置具有內(nèi)部缺陷。
另外，根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不僅微裂痕，而且可以查出粘到電極上的雜質(zhì)。
較好地，將加熱的增加溫度設(shè)置到最大溫度(其中，當(dāng)壓電陶瓷裝置在加熱之后回到正常溫度時(shí)壓電陶瓷裝置的壓電特性返回到基本上和加熱之前相同)附近。無法在正常溫度下檢查到的內(nèi)部缺陷可以通過加熱到盡可能高的溫度加熱(只要壓電特性可以返回)安全地檢查到。當(dāng)在比上述溫度更高的溫度下加熱壓電陶瓷裝置時(shí)，壓電陶瓷裝置本身的壓電特性不可逆地改變，由此不可取。
較好地，作為待測量的相位特性，使用最大相位角θmax。在正常溫度下，壓電陶瓷裝置表現(xiàn)出如圖2中的實(shí)線P1所示的相位特性。在更高的溫度下相位如虛線P2所示減小。壓電陶瓷裝置中內(nèi)部缺陷越大，相位減小量越大。較好地，通過利用相位減小判斷內(nèi)部缺陷。
由此可見，在內(nèi)部缺陷和最大相位角之間有相關(guān)性。
圖3示出在以同一方法加熱有內(nèi)部缺陷的裝置NG和無內(nèi)部缺陷的裝置G時(shí)，得到的結(jié)果，并測出振蕩頻率fose附近的最大相位角。由圖3可知，與無內(nèi)部缺陷的裝置G相比，有內(nèi)部缺陷的裝置NG呈現(xiàn)的最大相位角有更大的減小。
對于具有內(nèi)部缺陷的裝置NG，相位不超過大約60度。另一方面，對于沒有內(nèi)部缺陷的裝置，相位不小于大約70度。在這些裝置的情況下，可以通過設(shè)置升高的溫度，用于在大約150攝氏度或更高，判斷沒有缺陷或有缺陷，和將最大相位角設(shè)置為判斷裝置有沒有缺陷的閾值，能可靠地查出是否存在內(nèi)部缺陷。
較好的，作為要測量的阻抗特性，使用反諧振阻抗Za和諧振阻抗Zr之間的差Za-Zr。在正常溫度下，示出如圖2中實(shí)線J1表示的阻抗特性。在更高的溫度下，反諧振和諧振點(diǎn)移動(dòng)到更高的頻率側(cè)，并且另外，減小了阻抗差Za-Zr。較好地，通過使用這種特性判斷內(nèi)部缺陷。
除了Za-Zr，可以使用Za和Zr本身的值、可以使用在反頻率點(diǎn)處的頻率變化率(dZa/df)、諧振點(diǎn)處的頻率變化率(dZr/df)、振蕩頻率fosc、反諧振頻率fa和諧振頻率fr。
應(yīng)該注意，要測量的相位特性和阻抗特性不限于上述特性。還可以使用其它適合的測量。
參照加熱壓電陶瓷裝置以增加溫度的方法，例如，將裝置放置在高溫大氣中，或通過加熱器外部加熱。但是，根據(jù)這些方法，至少需要幾秒鐘增加裝置的溫度。效率非常低，并且另外，需要大尺寸的設(shè)備來加熱。相應(yīng)地，最好通過將電平高于壓電陶瓷裝置的額定電平的高頻測量信號應(yīng)用到壓電陶瓷裝置，而壓電陶瓷裝置本身通過施加高頻信號作電介質(zhì)加熱，執(zhí)行加熱和升溫，并通過根據(jù)高頻信號的施加測量壓電陶瓷裝置中相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性來執(zhí)行測量步驟。
即，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過增加測量信號的功率電平，通過電介質(zhì)加熱快速加熱裝置。在這種情況下，如果功率電平太高，則溫度變得太高，導(dǎo)致裝置的特性退化。在過分加熱的這種情況下，當(dāng)溫度返回到正常溫度時(shí)，壓電陶瓷裝置無法返回到加熱以前的壓電特性。為此，最好選擇一個(gè)高頻測量信號，它具有高于裝置的額定電平的電平，并在壓電特性可以返回到裝置加熱以前所具有的特性的范圍內(nèi)是最高的電平。另外，具有不同振蕩頻率的裝置具有不同的厚度。相應(yīng)地，必須選擇對應(yīng)于這種差的功率電平。
如上所述，可以使用同一個(gè)設(shè)備同時(shí)執(zhí)行加熱升溫步驟，以及測量步驟。結(jié)果，大大縮短加熱和測量時(shí)間。另外，僅僅需要增加和控制現(xiàn)有測量工具的功率電平。由此，可以使用非常簡單和相對便宜的設(shè)備執(zhí)行這些步驟。
圖4示出了通過電介質(zhì)加熱來加熱裝置而得到的升溫曲線(計(jì)算值)。通過逐步改變功率電平(從大約30dBm到大約40dBm)得到各個(gè)曲線。如圖4所示，當(dāng)從開始加熱經(jīng)過400msec時(shí)間時(shí)，溫度近乎達(dá)到最大溫度。
如上所述，當(dāng)通過電介質(zhì)加熱使裝置加熱時(shí)，溫度可以在大約幾百秒內(nèi)增加到目標(biāo)溫度。由此，加溫時(shí)間顯著減小，還有，大大減小了查出內(nèi)部缺陷所需要的時(shí)間。另外，較好地，由于加熱是局部和自發(fā)的，裝置的溫度可以快速返回到其初始值。
根據(jù)本發(fā)明，通過施加高電平的高頻信號，使用電介質(zhì)加熱，從內(nèi)部加熱壓電陶瓷裝置。檢查缺陷需要大概400msec。然后，在內(nèi)部加熱的同時(shí)，當(dāng)外部加熱壓電陶瓷裝置時(shí)，可以進(jìn)一步縮短測量時(shí)間，因?yàn)榭梢钥焖俚貙弘娞沾裳b置加熱到預(yù)定溫度。所以，最好結(jié)合內(nèi)部加熱和外部加熱，以減小測量時(shí)間。
在內(nèi)部加熱(電介質(zhì)加熱)中，壓電陶瓷裝置在振動(dòng)電極部分產(chǎn)生熱，并且產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到外部周圍部分。另一方面，在外部加熱中，壓電陶瓷裝置產(chǎn)生的熱從外部周圍部分傳導(dǎo)到內(nèi)部。由此，當(dāng)同時(shí)使用內(nèi)部加熱和外部加熱時(shí)，不僅可以減小測量時(shí)間，而且壓電陶瓷裝置可以被加熱，以均勻地提高整個(gè)裝置的溫度。
作為外部加熱方法，可以有使用對流的方法、使用輻射加熱的方法、使用傳導(dǎo)加熱的方法。為了在短時(shí)間內(nèi)使用簡單的設(shè)備并加熱，傳導(dǎo)加熱方法是較好的。
當(dāng)測量處于加熱狀態(tài)的壓電陶瓷裝置的相位特性和阻抗特性時(shí)，可以檢查到無法在正常溫度下檢查到的缺陷。但是，有一些壓電陶瓷裝置，它們的相位特性隨著溫度增加而超過標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)域，并在檢查到內(nèi)部缺陷后返回到標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)域內(nèi)(當(dāng)溫度進(jìn)一步增加時(shí))。這種壓電陶瓷裝置也是有缺陷的產(chǎn)品。
圖5示出了當(dāng)外部加熱壓電陶瓷裝置時(shí)，在加熱處理中溫度和最大相位角θmax之間的關(guān)系。
在圖5中，G表示好的平均相位特性。NG1和NG2是具有內(nèi)部缺陷的有缺陷產(chǎn)品的相位特性。在NG1和NG2的情況下，相位特性在預(yù)定溫度(70攝氏度或120攝氏度)偏離標(biāo)準(zhǔn)特性(G的特性)，并且可以檢查到內(nèi)部缺陷。但是，當(dāng)進(jìn)一步增加溫度時(shí)，其相位特性不同于標(biāo)準(zhǔn)特性，并且無法檢查到內(nèi)部缺陷。
圖6示出當(dāng)電介質(zhì)加熱壓電陶瓷裝置時(shí)，經(jīng)過時(shí)間和最大相位角θmax之間的關(guān)系。
如圖6所示，在經(jīng)過150msec時(shí)間以后檢查到缺陷，并且此后，特性返回到NG1的情況下的正常值。在NG2中，特性在經(jīng)過300msec時(shí)間前正常，但是，此后檢查到確定。
注意，圖6中的NG1和NG2的壓電陶瓷裝置與圖5中的NG1和NG2相同。
另外，NG1的缺陷不同于NG2的原因假設(shè)是由在產(chǎn)生微裂痕的位置中的不同引起的。
通過這種方式，當(dāng)僅僅在預(yù)定溫度和預(yù)定經(jīng)過時(shí)間內(nèi)執(zhí)行檢查時(shí)，無法檢查到其特性返回到標(biāo)準(zhǔn)值的壓電陶瓷裝置的缺陷。
所以，根據(jù)本發(fā)明，在裝置內(nèi)部多個(gè)不同溫度下測量壓電陶瓷裝置的相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性。當(dāng)在多個(gè)溫度值下執(zhí)行測量時(shí)，可以檢查到其特性偏離標(biāo)準(zhǔn)值又返回到標(biāo)準(zhǔn)值的壓電陶瓷裝置的內(nèi)部缺陷。
至于測量的溫度間隔，參照圖5，最好將間隔設(shè)置得小于50攝氏度。
根據(jù)本發(fā)明，在壓電陶瓷裝置內(nèi)部的不同溫度值下測量特性。但是，當(dāng)通過施加高頻信號對壓電陶瓷裝置內(nèi)部加熱時(shí)，難以直接檢查到壓電陶瓷裝置的內(nèi)部溫度的差。在這種情況下，在施加了高于標(biāo)準(zhǔn)電平的高頻信號后以多個(gè)經(jīng)過時(shí)間測量特性。
當(dāng)施加更高電平的高頻信號時(shí)，如圖4所示，裝置的內(nèi)部溫度隨經(jīng)過時(shí)間而升高。由此，當(dāng)以多個(gè)經(jīng)過時(shí)間測量特性時(shí)，可以安全地檢查到其缺陷僅僅在某一個(gè)溫度范圍的壓電陶瓷裝置的內(nèi)部缺陷。另外，當(dāng)由經(jīng)過時(shí)間決定測量時(shí)間時(shí)，不必檢查裝置的內(nèi)部溫度，由此使測量簡化。
從下面參照附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是顯然的。
圖1是示出當(dāng)振蕩器的溫度增加時(shí)引起的，有和沒有內(nèi)部缺陷的振蕩器的振蕩電壓中的變化的曲線圖；圖2是示出陶瓷振蕩器的阻抗和相位特性的阻抗的曲線圖；圖3是當(dāng)升高裝置的溫度引起的，有和沒有內(nèi)部缺陷的裝置的最大相位角的變化的曲線圖；圖4是示出當(dāng)通過電介質(zhì)加熱增高裝置的溫度時(shí)引起的隨著時(shí)間的變化；圖5是示出當(dāng)由于外部加熱增加溫度時(shí)，有和沒有內(nèi)部缺陷的裝置的最大相位角的變化的曲線圖；圖6是示出當(dāng)由于電介質(zhì)加熱增加溫度時(shí)，有和沒有內(nèi)部缺陷的裝置的最大相位角的變化的曲線。
圖7示出用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的檢查方法的工具的配置；圖8示出當(dāng)通過施加高電平信號引起電介質(zhì)加熱時(shí)，有和沒有內(nèi)部缺陷的裝置的振蕩停止溫度與裝置的最大相位角之間的相關(guān)性的曲線圖；圖9是示出用于通過幾次檢查識別裝置是否好的方法的流程圖；圖10是示出當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部加熱和外部加熱時(shí)檢查方法的視圖；圖11是當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部加熱和外部加熱時(shí)，有和沒有缺陷的裝置相對于時(shí)間的相位角變化的曲線圖；圖7示出用于執(zhí)行本發(fā)明的較佳實(shí)施例的檢查方法的檢查工具。圖5中，最好將陶瓷振蕩器2用作壓電陶瓷裝置。
示出網(wǎng)絡(luò)分析器1，它測量和分析的電特性，是陶瓷振蕩器2的頻率的函數(shù)。從儀表中包含的正弦波掃頻振蕩器的輸出端1a輸出高頻測量信號，并通過測量端子3a和3b施加到陶瓷振蕩器2，由此測量到陶瓷振蕩器的相位或阻抗特性。在圖7中，示出對應(yīng)于一個(gè)通道的檢查儀表。但是，該檢查儀表可以適合于多個(gè)通道。
將RF功率放大器4連接在網(wǎng)絡(luò)分析器1的輸出端1a和測量端子3a之間。并將放大的功率通過測量端子3a提供給陶瓷振蕩器2。更具體地說，一般用于測量阻抗特性的信號電平大約為0dBm。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，功率放大器4的輸出電平最好是大約20dBm到大約40dBm。流過陶瓷振蕩器2的信號從測量端子3b傳輸?shù)剿p器5，并通過衰減器5衰減到原來的功率，并輸入到網(wǎng)絡(luò)分析器1的輸入端子1b。
網(wǎng)絡(luò)分析器1將高頻測量信號施加到陶瓷振蕩器2持續(xù)，接近于幾百ms。當(dāng)通過電介質(zhì)加熱將陶瓷振蕩器2加熱到預(yù)定溫度時(shí)，測量阻抗特性和相位特性中的至少一個(gè)特性。例如，在將陶瓷振蕩器2加熱到接近于200攝氏度的情況下，當(dāng)陶瓷振蕩器2的輸出電平大約為34dBm時(shí)，如圖4所示，溫度在大約200ms內(nèi)達(dá)到接近于200攝氏度。相位特性是相位差(相位角)的頻率特性，頻率特性其實(shí)是電流和電壓之間的相位差的測量平均值。根據(jù)相位特性確定例如振蕩頻率fosc附近的最大相位角θmax。如果最大相位角θmax不低于標(biāo)準(zhǔn)值，則將裝置判斷為無缺陷。如果最大相位角θmax低于標(biāo)準(zhǔn)值，則將裝置判斷為具有內(nèi)部缺陷的有缺陷裝置，其中該缺陷通過傳統(tǒng)方法是無法查出的。
圖8說明了當(dāng)將大約34dBm的測量信號施加到圖1的裝置時(shí)在得到的fosc附近的θmax值與振蕩停止溫度之間的關(guān)系。通過參照圖1，知道標(biāo)準(zhǔn)值可以是大約40攝氏度到50攝氏度。
如參照圖5和圖6描述的，有一些壓電陶瓷裝置，它們的相位特性或阻抗特性隨著溫度的增加偏離了標(biāo)準(zhǔn)值范圍，然后返回到標(biāo)準(zhǔn)值。在圖9中示出檢查這種壓電陶瓷裝置的方法。
圖9中，當(dāng)開始測量時(shí)，將第一高頻測量信號施加到壓電陶瓷裝置T0秒(步驟S1)。由此，由于通過電介質(zhì)加熱增加了壓電陶瓷裝置的溫度，在T0秒后比較最大相位角0和標(biāo)準(zhǔn)值θs(步驟S2)。當(dāng)比較結(jié)果是θ小于θs時(shí)，確定這是有缺陷產(chǎn)品(步驟3)。
在步驟S2中，當(dāng)比較結(jié)果是θ大于等于θs時(shí)，將第二高頻測量信號施加到壓電裝置To秒(步驟S4)。
由此，由于進(jìn)一步對壓電陶瓷裝置加熱，最大相位角θ和標(biāo)準(zhǔn)值θs在T0秒之后比較(步驟S5)。當(dāng)比較結(jié)果是θ小于θs時(shí)，確定它是有缺陷產(chǎn)品(步驟S6)。此后，重復(fù)相同步驟。
最后，將n次高頻測量信號施加到壓電陶瓷裝置T0秒(步驟S7)。此時(shí)，由于將壓電陶瓷裝置加熱到接近于最大溫度，在T0秒后比較最大相位角θ和標(biāo)準(zhǔn)值θs(步驟S9)。這里，當(dāng)比較結(jié)果是小于θs時(shí)，確定有缺陷(步驟S9)。當(dāng)比較結(jié)果是θ大于等于θs時(shí)，確定沒有缺陷(步驟S10)。
注意，當(dāng)施加第一到第n個(gè)高頻信號時(shí)，沒有停止周期，信號連續(xù)地提供給壓電陶瓷裝置。
圖9中，雖然第一到第n個(gè)高頻信號的施加時(shí)間(檢查時(shí)間)是恒定的，但是可以任意改變施加時(shí)間To。特別地，當(dāng)缺陷不經(jīng)常出現(xiàn)時(shí)，施加時(shí)間可能長。另外，當(dāng)經(jīng)常出現(xiàn)缺陷時(shí)，施加時(shí)間可以短。
另外，當(dāng)檢查時(shí)間To短時(shí)，檢查結(jié)果與在連續(xù)檢查中基本上是相同的。由此，即使壓電陶瓷裝置的相位角在任意溫度值偏離標(biāo)準(zhǔn)值，仍然能夠檢查缺陷。
圖10示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的檢查方法的檢查裝置的第二實(shí)施例。在該實(shí)施例中，使用通過電介質(zhì)加熱的內(nèi)部加熱和外部加熱，以縮短測量時(shí)間。
圖10示出壓電陶瓷裝置2，它處于電極2a和2b與一對測量端子3a和3b接觸的狀態(tài)。如圖7中所示，將一個(gè)測量端子(3a)連接到RF功率放大器4，并將另一個(gè)測量端子3b連接到衰減器5。
通過空氣吸收(圖中未示)將壓電陶瓷裝置2與傳熱板6相吸，因傳熱板6被加熱到預(yù)定溫度。
當(dāng)通過測量端子3a和3b將更高電平的高頻信號施加到壓電陶瓷裝置2時(shí)，加熱裝置2，并且通過加熱處理板6對裝置2進(jìn)行外部加熱。在這種情況下，可以通過連接到測量端子3a和3b的網(wǎng)絡(luò)分析器(如圖7所示)測量相位角或阻抗。
圖11示出當(dāng)進(jìn)行內(nèi)部加熱和外部加熱時(shí)，時(shí)間減少的優(yōu)點(diǎn)。即，在大約20攝氏度、40攝氏度和60攝氏度的大氣溫度下，將高頻信號(信號電平為0.9W)施加到處于電介質(zhì)加熱中的好的產(chǎn)品G和有缺陷產(chǎn)品NG以測量相位特性。
對于良好的產(chǎn)品G和有缺陷的產(chǎn)品NG，分別使用相同的壓電裝置。
如圖11清楚地看到，當(dāng)大氣溫度增加時(shí)，可以縮短缺陷的檢查時(shí)間。具體而言，當(dāng)溫度為20攝氏度時(shí)，在350msec時(shí)出現(xiàn)缺陷。在40攝氏度的情況下，在100到150msec出現(xiàn)缺陷。當(dāng)溫度是60攝氏度時(shí)，在50msec出現(xiàn)缺陷。
按照這種方式，當(dāng)進(jìn)行電介質(zhì)加熱和外部加熱時(shí)，與只進(jìn)行內(nèi)部加熱的情況進(jìn)行比較，可以縮短測量時(shí)間。
本發(fā)明不限于上述較佳實(shí)施例的例子。
在圖9的實(shí)施例中，通過電介質(zhì)加熱在時(shí)間To比較相位角和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行幾次測量。但是，當(dāng)可以測量壓電陶瓷裝置的外部溫度時(shí)，可以通過測量不同溫度值時(shí)的相位角，并將這些相位角與標(biāo)準(zhǔn)值比較執(zhí)行幾次測量。
在上述例子中，通過將壓電陶瓷裝置由增加的溫度而加熱時(shí)得到的最大相位角與標(biāo)準(zhǔn)值比較，判斷內(nèi)部缺陷?？梢愿鶕?jù)阻抗Za和Zr或根據(jù)相位角和阻抗判斷內(nèi)部缺陷。
另外，作為外部加熱的方法，使用通過與加熱處理板接觸的使用傳導(dǎo)加熱的方法。但是，可以將壓電陶瓷裝置放置在溫度受控的液體或大氣中，或可以使用加熱電線和輻射加熱。
通過本發(fā)明的較佳實(shí)施例的方法檢查的壓電陶瓷裝置不限于陶瓷振蕩器，還可以是陶瓷濾波器、鑒頻器和陷波濾波器和其它適當(dāng)?shù)亩俗硬考?br> 另外，可以使用本發(fā)明的較佳實(shí)施例的方法查出內(nèi)部缺陷，而不論諸如厚度延伸振動(dòng)、厚度切向振動(dòng)、區(qū)域振動(dòng)等不同的振動(dòng)模式如何。
如從上述描述中清楚地看到的，根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，加熱壓電陶瓷裝置，當(dāng)裝置處于最大溫度時(shí)，測量到壓電陶瓷裝置的壓電特性和阻抗特性中的至少一個(gè)，并且將測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)特性比較，由此判斷壓電陶瓷裝置是否具有內(nèi)部缺陷。相應(yīng)地，即使無法在正常溫度下查出內(nèi)部缺陷，但是可以不破壞性地精確可靠地查出該內(nèi)部缺陷。
較好地，與通過施加高頻信號至壓電陶瓷裝置作電介質(zhì)加熱的同時(shí)，施加具有高于壓電陶瓷裝置的額定電平的高頻測量信號，測量壓電陶瓷裝置的相位特性與阻抗特性中的至少一個(gè)。由此，加熱和溫度增加以及測量需要的時(shí)間大大減小。另外，可以使用簡單的工具加熱、加溫和測量。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)對壓電陶瓷裝置進(jìn)行內(nèi)部加熱(電介質(zhì)加熱)和外部加熱時(shí)，可以在更短時(shí)間內(nèi)檢查壓電陶瓷裝置的內(nèi)部缺陷。
如在本發(fā)明中，當(dāng)在壓電陶瓷裝置內(nèi)在多個(gè)溫度值下測量壓電陶瓷裝置的相位特性和阻抗特性時(shí)，可以確定地檢查到其特性從標(biāo)準(zhǔn)特性偏離，并返回到標(biāo)準(zhǔn)特性的壓電陶瓷裝置。
當(dāng)在將高頻信號施加到壓電陶瓷裝置之后以多個(gè)經(jīng)過時(shí)間測量特性時(shí)，可以檢查其特性偏離標(biāo)準(zhǔn)特性并返回到標(biāo)準(zhǔn)特性的壓電陶瓷裝置。另外，由于可以僅僅由時(shí)間確定測量時(shí)間，故使測量簡化。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明，根據(jù)上述教義，本發(fā)明可以有許多修改和變化。由此知道，在所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)，可以以不同于具體描述的其它方式實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1．一種檢查壓電陶瓷裝置的方法，其特征在于包含以下步驟加熱并增高壓電陶瓷裝置的溫度；當(dāng)壓電陶瓷裝置處于增高的溫度時(shí)，測量壓電陶瓷裝置的壓電相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性；比較在測量步驟中測量到的壓電相位特性和阻抗特性中所述至少一個(gè)特性與標(biāo)準(zhǔn)特性；和根據(jù)比較步驟中的結(jié)果查出壓電陶瓷裝置中是否有內(nèi)部缺陷。
2．如權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷裝置的檢查方法，其中，在加熱和增高溫度的步驟中增加的溫度在最大溫度附近，其中在所述最大溫度下，壓電裝置的壓電特性返回到與在對壓電裝置加熱以增加溫度時(shí)的壓電裝置加熱之前所具有的特性基本上相同的特性，并使其返回到正常溫度。
3．如權(quán)利要求1或2所述的壓電陶瓷裝置的檢查方法，其特征在于要測量的相位特性是最大相位角θmax。
4．如權(quán)利要求1或2所述的壓電陶瓷裝置的檢查方法，其特征在于要測量的阻抗特性是壓電陶瓷裝置的反諧振阻抗Za和諧振阻抗Zr之間的差Za-Zr。
5．如權(quán)利要求1到4任一條所述的壓電陶瓷裝置的檢查方法，其特征在于，在加熱和升溫步驟中，具有高于壓電陶瓷裝置的額定電平的電平的高頻測量信號施加到壓電陶瓷裝置，在測量步驟中施加高頻信號對壓電陶瓷裝置作電介質(zhì)加熱，測量施加高頻信號的壓電陶瓷裝置的相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性。
6．如權(quán)利要求1到4任一條所述的壓電陶瓷裝置的檢查方法，其特征在于在加熱和升溫的步驟中，施加高于壓電裝置的標(biāo)準(zhǔn)電平的高頻檢查信號，由于施加了高頻信號，壓電陶瓷裝置本身被電介質(zhì)加熱，同時(shí)，從外面加熱壓電陶瓷裝置；在測量步驟中，測量施加了高頻信號的壓電裝置的相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性。
7．如權(quán)利要求1到6任一條所述的檢查方法，其特征在于在測量步驟中，在壓電陶瓷裝置不同溫度值下測量其相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性。
8．如權(quán)利要求1到6任一條所述的壓電陶瓷裝置的檢查方法，其特征在于在所述測量步驟中，在施加了高于標(biāo)準(zhǔn)電平的高頻信號后，以多個(gè)經(jīng)過時(shí)間測量壓電陶瓷裝置的相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性。
全文摘要
加熱壓電陶瓷裝置,從而使溫度增加到最大溫度附近,其中當(dāng)溫度返回到正常溫度時(shí),裝置返回到加熱之前基本上相同的壓電特性。在加熱壓電陶瓷裝置的狀態(tài)中,增加溫度,測量壓電陶瓷裝置的壓電相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性。與標(biāo)準(zhǔn)特性比較測量特性,由此,根據(jù)比較結(jié)果查出壓電陶瓷裝置的內(nèi)部缺陷。對于加熱升溫及測量,在通過施加高頻信號對壓電陶瓷裝置本身電介質(zhì)加熱的同時(shí),對壓電陶瓷裝置施加功率電平高于壓電陶瓷裝置的額定電平的高頻測量信號,測量壓電相位特性和阻抗特性中的至少一個(gè)特性。
文檔編號H03H3/02GK1303012SQ0013706
公開日2001年7月11日 申請日期2000年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月24日
發(fā)明者生田正人, 田端利成, 西村昌雄 申請人:株式會(huì)社村田制作所