Nghiên cứu phương pháp phục hồi biến tử áp điện trong đầu dò của máy đo sâu, dò cá

Bài báo trình bày kết quả phục hồi các biến tử áp điện làm đầu dò siêu âm của máy đo sâu, dò cá không còn sử dụng được, theo hai phương pháp: Giữ nguyên dạng các biến tử, chỉ phân cực lại (nếu điện cực còn tốt), mạ lại điện cực rồi phân cực (nếu điện cực đã bị hỏng) hoặc nghiền nhỏ các biến tử đã hư hỏng hoàn toàn để lấy nguyên liệu chế tạo mẫu gốm áp điện khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phương pháp phục hồi biến tử áp điện trong đầu dò của máy đo sâu, dò cáTạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sảnSố 1/2016THOÂNG BAÙO KHOA HOÏCNGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHỤC HỒIBIẾN TỬ ÁP ĐIỆN TRONG ĐẦU DÒ CỦA MÁY ĐO SÂU, DÒ CÁRESEARCH METHODS OF RECOVERY PIEZOELECTRIC ELEMENTIN TRANSDUCER OF THE FISH FINDER MACHINELê Trọng Dũng1, Nguyễn Duy Tâm2, Trương Văn Chương3,Nguyễn Văn Ơn4, Trần Tiến Phức5Ngày nhận bài: 21/9/2015; Ngày phản biện thông qua: 08/12/2015; Ngày duyệt đăng: 15/3/2016TÓM TẮTBài báo trình bày kết quả phục hồi các biến tử áp điện làm đầu dò siêu âm của máy đo sâu, dò cá khôngcòn sử dụng được, theo hai phương pháp: Giữ nguyên dạng các biến tử, chỉ phân cực lại (nếu điện cực còn tốt),mạ lại điện cực rồi phân cực (nếu điện cực đã bị hỏng) hoặc nghiền nhỏ các biến tử đã hư hỏng hoàn toàn đểlấy nguyên liệu chế tạo mẫu gốm áp điện khác. Kết quả thực nghiệm cho thấy biến tử chỉ phân cực lại có tầnsố cộng hưởng theo bán kính gần trùng với ban đầu, hệ số chuyển đổi điện cơ kp tăng từ 0.31 lên 0.55. Biến tửxử lý phủ cực và phân cực lại, tần số cộng hưởng theo phương chiều dày và bán kính đều dịch chuyển về tầnsố cao, hệ số chuyển đổi điện cơ dao động theo phương bán kính kp tăng từ 0.56 lên 0.62. Với phương phápnghiền và thiêu kết lại, hệ số kp sau khi nung tại nhiệt độ 1150oC là 0.54, bằng 80% so với không thiêu kết là0.66. Như vậy, ta có thể khôi phục lại các biến tử áp điện đã hư hỏng theo cả hai phương pháp tùy theo loại đãvỡ hay loại chỉ bong điện cực và lão hóa.Từ khóa: áp điện, phục hồi, chuyển đổi điện cơ, dò cáABSTACTThe paper shows the results of the recovery of the unworkable piezoelectric element which was used inultrasonic homing device of the fish finder machine. We try to recover the unworkable piezoelectric elementfollow two methods. The first method was polarize or plate again the element electrodes. The second was togrind up the completely damage elements and then use this material to fabricate the new elements. The resultsshow that the piezoelectric element with only electrode re-polarization has the resonant frequency follow theradius which was nearly equal to the origin frequency and radius, the electromechanical conversion coefficientkp increases from 0,31 to 0,55. While the coated and polarized electrode element has the resonant frequencyfollow the thickness direction and the radius shift to the high frequency, the electromechanical conversioncoefficient kp follow the radius direction, and kp increases from 0,56 to 0,62. With the new elements fabricatedby annealing at 11500C has kp is 0,54 that is equal to 80% of kp of without annealing element. From the researchresults, we can recover the unworkable piezoelectric element used in transducer of the fish finder machinefollow two methods mentioned above depending the status of the devices.Keywords: piezoelectric element, recovery, electromechanical conversion coefficent, fish finderLê Trọng Dũng, 2Nguyễn Duy Tâm: Viện Hải dương học Nha TrangTrương Văn Chương, 4Nguyễn Văn Ơn: Trường Đại học Khoa học Huế5Trần Tiến Phức: Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Nha Trang1326 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGTạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sảnI. ĐẶT VẤN ĐỀĐể chế tạo một biến tử áp điện dùngtrong đầu dò của máy đo sâu, dò cá thì từcác vật liệu được phối trộn và tạo ra bộtSố 1/2016gốm bằng nhiều phương pháp khác nhau[1,2,3]. Hình 1 mô tả một quy trình chế tạobiến tử áp điện bằng phương pháp phản ứngpha rắn.Hình 1. Quy trình chế tạo một biến tử gốm áp điện theo phương pháp tổng hợp pha rắnChúng ta biết rằng, các mẫu gốm sau khiphân cực có kích thước và tính chất khác vớichưa phân cực (hình 2). Theo quy luật, chúngluôn có xu hướng quay về tình trạng ban đầu,nghĩa là theo thời gian, tính áp điện của biếntử có xu hướng giảm dần hay nói cách khácchúng sẽ bị lão hoá theo thời gian. Khi chịutác động của của các điều kiện bất lợi như sựva đập, nhiệt độ cao, đặc biệt là quá trình hoạtđộng liên tục làm tốc độ lão hóa tăng lên.Hình 2. Mẫu gốm áp điện trước và sau khi phân cựcNgoài những nguyên nhân bất khả khángnhư trên làm cho biến tử áp điện trong đầu dòcó hiệu suất giảm đi, chúng còn có thể bị hưhỏng như lớp điện cực bị bong, rộp hoặc lớpphối hợp trở kháng tách khỏi biến tử cũng dẫnđến mất khả năng làm việc của đầu dò. Nhưvậy, thường xuyên có một số lượng lớn đầu dòkhông còn đáp ứng cho máy đo sâu, dò cá. Mặtkhác, máy đo sâu, dò cá đã trở nên phổ biếntrong khai thác thủy sản ở Việt Nam nhưng đầudò đang hoàn toàn phải nhập khẩu. Từ đó, việcnghiên cứu để đưa ra các giải pháp khôi phục,đặc biệt là khôi phục biến tử áp điện, phầnchính của đầu dò siêu âm trong máy đo sâu,dò cá, có một ý nghĩa rất quan trọng.II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUCác mẫu nghiên cứu là các biến tử áp điệncủa các đầu dò trong máy đo sâu dò cá đã bịhư hỏng, không còn được sử dụng. Để khôiphục các biến tử áp điện, chúng tôi đã tiếnhành bằng phương ph ...