[发明专利]一种基于阻抗谱的压电器件结构缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于阻抗谱的压电器件结构缺陷检测方法，属于电子技术领域，本发明使用了差异因子来量化不同压电器件之间阻抗谱的差异，通过对一批已知合格和已知不合格样品的差异因子作统计，得到可用于缺陷检测的标准阻抗谱以及阈值。测试新样品的阻抗谱并计算其与标准阻抗谱之间的差异因子，通过新样品差异因子与阈值的比较结果，可以判断新样品是否合格。依靠本方法，可以快速、无损的判断压电器件是否合格。

技术领域

本发明属于压电器件的缺陷检测技术领域，具体涉及一种基于阻抗谱的压电器件结构缺陷检测方法。

背景技术

压电器件是一种力、电换能器件，常被制作成驱动器、换能器、传感器等，在军事、民用领域都有广泛的应用。

压电器件需要长期工作在高低温环境下，并反复伸缩变形，在这过程中，压电器件内部的压电元件以及连接层可能出现缺陷，当缺陷超过一定程度，就会导致缺陷或者微裂纹的扩展，从而导致整个压电器件的失效。

对压电器件内部的压电元件以及连接层的缺陷，一般通过断面检测等破坏性实验抽检或者通过X射线、超声等成像手段扫描，但这些检测方法的检测效率很低，并且检测精度也不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于阻抗谱的压电器件结构缺陷检测方法，以克服现有技术的问题，本发明是一种检测效率高、检测精度高的无损检测方法，能有效的检测压电器件内的材料缺陷以及连接层缺陷。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于阻抗谱的压电器件结构缺陷检测方法，包括如下步骤：

步骤1：将一批已知合格的压电器件的正负电极与阻抗分析仪相连接，输出其阻抗谱；计算这些阻抗谱彼此之间的差异因子并求和，从中选择求和结果最小的阻抗谱作为标准阻抗谱；

步骤2：将一批已知合格与已知不合格的压电器件的正负极与阻抗分析仪相连接并输出其阻抗谱；计算这些阻抗谱与标准阻抗谱之间的差异因子，与标准阻抗谱之间的差异因子定义为损伤因子，选择合格样品与不合格样品损伤因子的临界值作为阈值；

步骤3：测试新生产的压电器件的阻抗谱，并计算其损伤因子，将损伤因子与阈值相比较，大于阈值的即为不合格样品，小于阈值的即为合格样品。

进一步地，步骤1中计算差异因子时和步骤2中计算损伤因子时采用的是阻抗谱中的相位信息。

进一步地，步骤1中差异因子的计算公式为：

其中，θ₁和θ₂分别是两个器件阻抗谱中各频率点对应的相位值，θ₀是在非谐振状态下压电器件的相位值。

进一步地，步骤2中损伤因子的计算公式为：

其中，θ₃是压电器件阻抗谱在不同频率下对应的相位值，θ是标准阻抗谱中不同频率下的相位值，θ₀是在非谐振状态下压电器件的相位值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的基于小信号的阻抗谱检测方法，是无损测试，避免了对器件的破坏，并且相比其他的各种成像测试，阻抗谱测试具有检测效率高、检测精度高、检测成本低、可快速重复测试的优点，同时本发明将阻抗谱之间的差异量化并提取了阈值，有利于将缺陷的检测自动化。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为合格压电器件的阻抗谱对比；

图3为合格与不合格压电器件的阻抗谱对比；