阅读说明：本技术 一种柔性压电材料的极化夹具 (Polarization clamp for flexible piezoelectric material ) 是由 沈意平 蒋帅 刘翊 周剑 黄贵励 宋晓萍 卫芬 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公布了一种柔性压电材料的极化夹具,包括夹具体、端部螺盖、筒状电极和柱状电极；夹具体为筒状结构,其一端封口设置为封口部,另一端开口；端部螺盖设置在夹具体的开口端；筒状电极同轴设置在夹具体内；柱状电极同轴设置在筒状电极内；筒状电极通过设置在封口部周向的方形通孔引出条形接头端；柱状电极通过设置在封口部中心的圆形通孔引出柱状接头端；端部螺盖端面和夹具体的封口部端面均贯穿设置有多个成圆周均布的通孔,通孔与筒状电极和柱状电极之间环形间隙导通。该夹具结构简单、紧凑、安全、易于操作,它能对不同形状的柔性传感器的极化,提高了极化效果,且适用于实验室中烧瓶或烧杯内进行油浴恒温极化。(The invention discloses a polarization clamp for a flexible piezoelectric material, which comprises a clamp body, an end screw cap, a cylindrical electrode and a columnar electrode, wherein the end screw cap is arranged at the bottom of the clamp body; the clamp body is of a cylindrical structure, one end of the clamp body is sealed and provided with a sealing part, and the other end of the clamp body is opened; the end screw cap is arranged at the opening end of the clamp body; the cylindrical electrode is coaxially arranged in the clamp body; the columnar electrode is coaxially arranged in the cylindrical electrode; the cylindrical electrode leads out a strip-shaped joint end through a square through hole arranged on the periphery of the sealing part; the columnar electrode is led out of the columnar joint end through a circular through hole arranged in the center of the sealing part; the end face of the end screw cap and the end face of the sealing part of the clamp body are provided with a plurality of through holes which are uniformly distributed in a circumferential mode in a penetrating mode, and the through holes are communicated with annular gaps between the cylindrical electrodes and the columnar electrodes. The clamp has the advantages of simple, compact and safe structure, easy operation, and capability of improving the polarization effect of the polarization of the flexible sensors with different shapes, and is suitable for oil bath constant temperature polarization in flasks or beakers in laboratories.)

一种柔性压电材料的极化夹具

技术领域

本发明属于柔性压电薄膜极化设备技术领域，具体涉及一种柔性压电材料的极化夹具。

背景技术

目前，基于柔性压电薄膜材料的柔性传感器在机械、建筑工程、航空航天等很多领域都有非常广泛的应用，对于柔性传感器来说，提高它的灵敏度是个关键技术。柔性传感器的极化是柔性传感器具有高压电性能一个重要环节，如何均匀极化传感器，提高极化的效率和效果，降低极化的成本，简单易行，是值得研究的一项技术。

现有的压电材料传感器大都采用压电陶瓷(锆钛酸铅PZT)制作的，PZT质地脆、密度和硬度大，难以加工成大面积、弯曲形状，不适合于嵌入叶片、机翼等曲面或结构件表面，而且只有1000μξ左右的极限应变，变形量较小，不适应复合材料结构损伤扩展全过程的完整检测。为了解决传统压电材料传感器存在的上述缺点以满足工程应用需要，研制出柔性压电薄膜材料是十分必要的，而极化工序又是柔性压电薄膜产生压电性能不可或缺的步骤之一。

现有技术专用于压电薄膜的极化夹具较少，如公开号为206878041U的发明专利公布了一种压电薄膜极化用夹具结构，包括夹顶板、底板、金属导杆及正负铜片等，该专利适用于极化压电薄膜，但结构较为复杂，体积较大，压电薄膜容易被击穿且不适于实验室用于烧瓶或烧杯内进行油浴恒温极化。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种结构简单、紧凑、安全、易于操作的柔性压电材料的极化夹具，它可实现不同形状的柔性传感器的极化，提高了极化效果，且适用于实验室中烧瓶或烧杯内进行油浴恒温极化。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种柔性压电材料的极化夹具，包括夹具体、端部螺盖、筒状电极和柱状电极；所述夹具体为筒状结构，其一端封口设置为封口部，另一端开口；所述端部螺盖设置在夹具体的开口端，其封闭夹具体使夹具体内形成圆柱空腔；所述筒状电极同轴设置在夹具体内；所述柱状电极同轴设置在筒状电极内；所述筒状电极的内圆弧面与柱状电极的外圆弧面之间设置环形间隙；所述筒状电极通过设置在封口部周向的方形通孔引出条形接头端；所述柱状电极通过设置在封口部中心的圆形通孔引出柱状接头端；所述端部螺盖端面和夹具体的封口部端面均贯穿设置有多个成圆周均布的通孔，所述通孔与筒状电极和柱状电极之间环形间隙导通。

进一步的，所述柱状接头端端面向内设置有内螺纹孔，该所述内螺纹孔内设置有第一螺栓，该所述第一螺栓压紧第一U形紫铜片，所述第一U形紫铜片与第一电源导线连接；所述条状接头端上垂直条状板贯穿设置有内螺纹孔，该内螺纹孔上设置有第二螺栓，该所述第二螺栓压紧第二U形紫铜片，所述第二U形紫铜片与第二电源导线连接。

进一步的，所述夹具体开口端的外圆弧面上设置有一段外螺纹，所述端部螺盖上设置有内螺纹孔，该内螺纹孔与夹具体上的外螺纹配合。

进一步的，所述夹具体的内圆弧面与筒状电极的外圆弧面间隙配合；所述筒状电极内径大于柱状电极外径且两者的差值为极化电场厚度。

进一步的，所述夹具体和端部螺盖的材料为耐高温玻璃；所述柱状电极和筒状电极材质均为紫铜。

本发明的有益效果：

1、本发明采用筒状电极和柱状电极作为极化的正负极，充分利用了柔性传感器的柔韧性好的特点，精简了极化夹具的结构，减少了其占地空间，能更好的放置实验室用的烧杯或烧瓶内进行油浴恒温极化。

2、本发明的筒状电极与柱状电极采用同轴装配，同轴电极内径大于柱状电极外径，形成环形极化室，极化时先将柔性传感器缠绕贴合在柱状电极柱面，再套入筒状电极中，保证柔性压电薄膜各处极化均匀，提高极化的效果。

3、本发明的夹具体与端部螺盖采用耐高温玻璃，高温极化时不会变形；柱状电极和环状电极采用的紫铜材质，有良好的导电性能，提高极化效果。

4、本发明的夹具体的封口端面和端部螺盖的端面上分别均布多个通孔，该通孔连通柱状电极与筒状电极形成的极化室，以便进气或进油，亦适合真空或油浴极化，降低压电薄膜击穿率，提高极化效率，保证极化品质。

5、本发明将柔性传感器贴在柱式电极表面，可对不同形状的柔性传感器的进行极化。

6、本发明的状电极和筒状电极之间的电场厚度之间的距离可以通过更换不同直径尺寸的柱状电极来进行调节，调节后不仅可以满足不同厚度压电薄膜极化需求，也可以满足不同批量的多个压电薄膜同时极化。

附图说明

图1为本发明立体结构剖视图。

图2为本发明主剖视示意图。

图3为本发明俯视示意图。

图4为本发明左视图。

图5为本发明夹具体上封口部端面视图。

图中：1、端部螺盖；2、筒状电极；3、柱状电极；4、夹具体；5、第二螺栓；6、条状接头端；7、柱状接头端；8、第一螺栓；9、第二电源导线；10、第一U型紫铜片；11、通孔；12、第一电源导线；13、第二U型紫铜片；41、封口部；42、方形通孔；43、圆形通孔。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图5所示，本发明的具体结构为：一种柔性压电材料的极化夹具，包括夹具体4、端部螺盖1、筒状电极2和柱状电极3；所述夹具体4为筒状结构，其一端封口该部位设置为封口部41，另一端开口且该端部设置有端部螺盖1；所述螺纹端盖封闭夹具体4使得夹具体4内形成柱状空腔；筒状电极2一端环面上设置有一个条形接头端6，柱状电极3的一端面中心设置有柱状接头端7；所述封口部41中心设置有引出柱状接头端7的圆形通孔43，该圆形通孔43与柱状接头端7间隙配合，封口部41的周向设置一个引出条形接头端6的方形通孔42；所述筒状电极2的条形接头端6穿过方形通孔42后同轴设置在夹具体4的柱状空腔内，所述柱状电极3的柱状接头端7穿过圆形通孔43后同轴设置在夹具体4的柱状空腔内，且柱状电极3和筒状电极2也同轴设置，且柱状电极3的外圆弧面和筒状电极2的内圆弧面之间形成环形间隙，该环形间隙为环形极化室，柔性压电薄膜极化时置于该环形间隙中。

优选的，所述夹具体4开口端的外圆弧面上设置有一端外螺纹，端部螺盖1上设置有与该外螺纹配合的内螺纹孔，用于闭合夹具体4。

优选的，如图4和图5所示，所述夹具体4上的封口部41端面和端部螺盖1的端面均绕圆周均布有多个通孔11，所述通孔11与筒状电极2和柱状电极3之间环形间隙导通，该通孔11用于进气或进油。

优选的，如图1-图3所示，所述柱状接头端7端面朝内设置有螺纹孔，该螺纹孔内配合有第一螺栓8，该第一螺栓8压紧第一U型紫铜片10，所述第一U形紫铜片10上焊接有第一电源导线12；所述条状接头端6垂直条面设置有螺纹孔，该螺纹孔内配合有第二螺栓5，所述第二螺栓5压紧第二U形紫铜片13，所述第二U形紫铜片上焊接有第二电源导线9；所述柱状接头端7和条状接头端6与第一U形紫铜片10和第二U形紫铜片13连接处用绝缘套管进行保护。

优选的，所述夹具体4的内圆弧面与筒状电极2的外圆弧面间隙配合；所述筒状电极2内径大于柱状电极3外径且两者的差值为极化电场厚度。

优选的，所述夹具体4和端部螺盖1的材料为耐高温玻璃；所述柱状电极3和筒状电极2材质均为紫铜，第一螺栓8和第二螺栓5材料为不锈钢。

本发明的具体实施方式：首先将柔性传感器贴在柱状电极3表面，再将柱状电极3和筒状电极2安装在夹具体4内，其中柱状接头端7和条状接头端6分别从圆形通孔43和方形通孔42中引出，然后在柱状接头端7和条状接头端6上分别安装第一螺栓8和第二螺栓5，再将第一U形紫铜片10和第二U形紫铜片13的U形口分别套在第一螺栓8和第二螺栓5的螺柱上，拧紧第一螺栓8和第二螺栓5使之分别压紧第一U形紫铜片10和第二U形紫铜片13；然后再拧紧端部螺盖1；安装完成后在第一电源导线12上连接正极，第二电源导线9上连接负极；再将该装置放置硅油池中，待硅油通过通孔11将其内环形间隙充满，即可进行极化。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。