国家标准 GB/T15156一2015 代替GB/T15156一1994 压电陶瓷换能元件总规范 Genericspeeifieationforpiez0electricceramietransdueingelements 2015-06-02发布 2016-02-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/I15156一2015 前言本标准按照GB/T1.1给出的规则起草本标准代替GB/T151561994《压电陶瓷换能元件总规范》,与GB/T15156一1994相比,主要有下列变化 -包装、环境试验和性能测试类标准改为注日期引用(见第2章) -增加了发电、变压和致动三类换能元件(见4.1); -增加了压电应变常数d,位移、最大出力,耐电压和机械强度的技术要求及测试方法(见5.4 5.5、5.6、5.7、5.8、6.4、6.5、6.6.6.7和6.8); 调整了章节结构将分类和型号命名合并为一章,将要求与检验试验方法分开成两个独立章节见第4章、第5章和第6章); 增加高温寿命试验(见5.15和6.15) 修订了原标准巾6司的可娜性试验方法(见5.9和6.9 将原标准中6.11的振动,6.12的碰撞试验修改为机械强度含抗压强度、静态弯曲强度)试验见5.8和6.8); 调整了原标准中7.3的鉴定检验,7.4.2的周期检验的分组(见7.3.3和7.4.3.3). 请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任本标准由工业和信息化部提出本标准由全国频率控制和选择用压电器件标准化技术委员会(sAc/Tc182)归口本标准起草单位;电子科技集团公司第二十六研究所、电子元件行业协会电子陶瓷及器件分会本标准主要起草人:刘光聪,刘良芳周洋舟、鲜晓军本标准所代替标准的历次版本发布情况为 -GB/T15156一1994
GB/I15156一2015 压电陶瓷换能元件总规范范围本标准规定了压电陶瓷换能元件(以下简称换能元件)的通用要求,试验方法和检验规则本标准适用于各类压电陶瓷换能元件规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T1912008包装储运图示标志 GB/T2414.1一1998压电陶瓷材料性能试验方达圆片径向伸缩振动模式 GB/T2414.2一1998压电陶瓷材料性能试验方法长条横向长度伸缩振动模式电工电子产品环境试验概述和指南 GB/T2421.1 2008 电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验A;低温 GB/T2423.1 2008 GB/T2423.2-2008电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验B;高温 B/T2123.3一2006电工电子产品环境试验第2部分试验方达试验Cab;恒定湿热试验 B/T2123.28一2005电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验T;锡煤 GB/T2423.302013环境试验第2部分试蜘方法试脸xA和导明,在请洗剂中浸谈 GB/T2423.60-2008电工电子产品环境试验第2部分;试验方法试验U;引出端及整体安装件强度 ceB;/T2828.1一2012计数抽样检验程序第1部分;按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 GB/T3389.1 铁电压电陶瓷词汇 GB/T33892008压电陶瓷材料性能测试方法性能参数的测试 GB/T4740 1999陶瓷材料抗压强度试验方法 GB/T6427 1999压电陶瓷振子频率温度稳定性的测试方法 GB/T11309一1989压电陶瓷材料性能测试方法纵向压电应变常数d的准静态测试 GB/T11310-1989压电陶瓷材料性能测试方法相对自由介电常数温度特性的测试 GB/T11387一2008压电陶瓷材料性能测试方法静态弯曲强度的测试 GB/T16304一2008压电陶瓷材料性能测试方法电场应变特性的测试 SJ/T10321 1992压电陶瓷点火器性能测试方法术语和定义 GB/T3389.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件最大出力 mmaximumpweroutput 压电致动器在最大工作电压下的零位移输出力
GB/T15156一2015 3.2 可见损伤visibledamages 会降低产品预定用途的可用性的损伤 4 分类及型号 4.1 分类换能元件按用途分为超声,电声,水声、引燃引爆、发电、变压、压力和致动等类型 4.2型号命名 4.2.1换能元件的型号命名由四部分组成,如图1所示 HT 1.65MH 第四部分，典型参数第三部分:形状代号第二部分:类别代号第一部分;主称代号图1换能元件的型号命名 4.2.2第一部分用“HT”表示主称“压电陶瓷换能元件” 4.2.3第二部分用一个字母表示类别(见表1) 4.2.4第三部分用一个字母表示形状(见表1 4.2.5第四部分用阿拉伯数字及常用国际单位表示典型参数,典型参数单位如下: a)超声换能元件用频率,单位为兆赫兹(MH2)或千赫兹(kH2);当单位缺省时,表示kHz; b) 电声,水声换能元件用频率,单位为千赫兹(kH2); e)变压换能元件用功率,单位为瓦(w); d)引燃引爆、发电换能元件用开路电压,单位为千伏(kV); e)压力换能元件用压电应变常数单位;l0-C/N; 致动换能元件用位移量,单位为微米(m. 表1换能元件的型号 H 符号 H R 主称类别形状意义压电陶引燃引特殊瓷换能超声电声水声变压压力致动圆形矩形环形管形柱形球形爆发电形状元件
GB/T15156一2015 4.3填写示例示例1 HTCY1.65MHz 表示频率为1.65MH2圆片形超声用压电陶瓷换能元件示例2: HTZG10m 表示位移量为10m管形致动用压电陶瓷换能元件要求 5.1总则换能元件应符合本标准和相关详细规范规定的所有要求本标准的要求与相关详细规范不一致时,应以相关详细规范为准按本标准提交的换能元件应是经鉴定合格的产品 5.2结构及外形尺寸换能元件的结构和外形尺寸应符合详细规范的规定 5.3外观质量除详细规范另有要求外,换能元件的外表面应清洁,无可见损伤 5.4机电性能换能元件的机电性能应按换能元件类别进行选择,并在详细规范中具体规定换能元件的最大导纳频率.-最小导纳朗率.机电棚合系数K.动态电阻R.自由电容Cc'," 电损耗角正切tand、机械品质因数Qm、十倍时间老化率A、压电应变常数静态值及准静态值)d和 d,压电电压常数(静态及准静态)g、居里温度Te,频率温度稳定性Af/f、容量温度稳定性AC/C 和开路电压U(kV)等机电性能应符合详细规范的规定 5.5位移(致动类》换能元件的位移应符合详细规范的规定 5.6最大出力(致动类》换能元件的最大出力应符合详细规范的规定 5.7 耐电压换能元件在详细规范规定的试验电压(直流、试验漏电流及持续时间要求下,试验过程中应无击穿或飞弧,试验后应无绝缘破坏和明显的机械损伤 5.8机械强度 5.8.1抗压强度换能元件的抗压强度应符合详细规范的规定
GB/T15156一2015 5.8.2静态弯曲强度换能元件的静态弯曲强度应符合详细规范的规定 5.9 可焊性适用时换能元件的可界性应符合详细规范的规定 5.10引出端牢固度(适用时换能元件的引出端牢固度应符合详细规范的规定 5.11电极附着强度换能元件的金属电极附着强度应符合详细规范的规定 5.12低温换能元件在承受低温试验后,外观应符合5.3的要求,机电性能应符合详细规范的规定 5.13高温换能元件在承受高温试验后,外观应符合5.3的要求,机电性能应符合详细规范的规定 5.14恒定湿热换能元件承受恒定湿热试验后,外观应符合5.3的要求,机电性能应符合详细规范的规定 5.15高温寿命(适用时换能元件在承受高温寿命试验后,外观应符合5.3的要求,机电性能应符合详细规范的规定 5.16标志换能元件应按本标准或相关详细规范的规定进行标志标志应准确、清晰和牢固需作特殊标志时,应不与本标准的规定相冲突并有明显区别每个换能元件的标志应至少包含下列内容 a)承制方名称或商标; b 型号规格; e)生产批号(时间)和编号由于换能元件尺寸限制不能完整标志时,应按相应的相关详细规范的规定标志,但在包装上作完整标志试验方法 6.1通则除非另有规定,换能元件测量和试验应在GB/T2421.1一2008中5.3规定的测量和试验用标准大气条件下进行温度;15C35C; 相对湿度;25%75%; 气压;86kPa一106kPa 有争议时,采用仲裁试验的标准大气条件
GB/T15156一2015 温度:23C士1C; 相对湿度:48%52%; 气压:86kPa106kPa 试验前样品应在试验的标准大气条件下至少放登4h 结构及外形尺寸 6.2 用精度符合详细规范要求的量具测量外形尺寸 6.3外观质量及标志外观质量及标志检查应满足下列规定 a)外表面质量及标志清晰度用目测法检验,具体由详细规范规定; b检查标志牢固度时,按GB/T2423.302013进行检验,具体由详细规范规定 6.4机电性能机电性能测试方法见表2 表2测试方法机电性能测试方法径向振动模式:GB/T2414.1一1998: 横向振动模式:GB/T2414.2一1998; 纵向振动模式GBy/T3389 2008; ,CT,tan,Qm、A ..kK.R 厚度振动模式:GB/T33892008 切变振动模式;GB/T33892008; 或直接采用网络分析仪、阻抗分析仪测试 GB/T33892008 da(静态 GB/T11309一1989 d和da准静态或直接采用压电常数准静态测试仪测试 da位移法》按6.5测试位移,计算或直接采用微位移测试仪测试从(静态及准静态) 计算ds/e GB/T3389一2008 GB/T33892008 tano(强场 fn GB/T6427一1999 AC/C GB/T11310一1989 0 s/T10321一1992 测试的夹持点应在节圆或节点位置,测试方法按 CT、、/.R,(弯曲振动模式) GB/T24l4一1998或直接采用LCR测试仪进行测试 6.5位移(致动类》位移按下列规定测试
GB/T15156一2015 安装方式:应符合详细规范的规定; a b)测试方法;按GB/T16304一2008进行测试 6.6最大出力(致动类》最大出力按下列规定测试 a)安装方式:应符合详细规范的规定 b)测试步骤按如图2所示的测试框图装夹和连线; 2 调整加力装置,给换能元件施加一定值的预紧力根据不同规格的换能元件,在详细规范中规定预紧力的具体值); 调整位移传感器到零点后,再调整驱动电源的输出电压,对换能元件施加最大工作电压读取测力计的显示值F 调整加力装置,给换能元件缓慢加力,并观察测微仪的显示值,当显示值降到0时,停止加力,读取测力计的显示值F, 最大出力F由式(1)计算求得 F=F，一F 式中: 最大出力,单位为牛顿(N); 对换能元件施加最大工作电压时测力计的显示值,单位为牛顿(N); F 换能元件零位移时测力计的显示值,单位为牛顿(N) F 加力装置飘动电源换能元件移测力计测微仪图2最大出力测试框图 6.7耐电压按详细规范规定的加压方式,对换能元件正负极采用耐压测试仪施加电压,从零平稳增加至规定值,保持时间结束后,然后将电压均匀下降到零 6.8机械强度 6.8.1抗压强度按GB/T47401999的规定进行
GB/I15156一2015 6.8.2静态弯曲强度按GB/T11387一2008的规定进行可焊性适用时 6.9 除详细规范另有规定外,试验应按以下方法之一的规定进行推荐选用焊槽法,若采用焊槽法不可行时使用烙铁法方法1;炽槽法本试验应按GB/T2423.28一2005试验Ta方法1;线状或带状引出端的可炽性的规定进行除另有规定外,焊槽温度;235C士5C 方法2;烙铁法本试验应按GB/T2423.28一2005试验Ta方法2;线状或带状引出端的可焊性的规定进行 6.10引出端牢固度(适用时除详细规范另有规定外,按GB/T2423.60-2008的规定进行 6.11 电极附着强度先将换能元件用酒精清洗干净,在金属电极任一位置上用温度为235士5的烙铁焊一直径为 0.5mm0.8mm引线与瓷片垂直,焊点直径约为3mm,焊接时间不超过5s 逐渐施加拉力,保持时间为(10士1)s 若换能元件有引出端,在引出端以外的金属电极任一位置上进行 6.12低温按GB/T2423.1一2008试验Ab的规定进行,试验温度、持续时间和试验后恢复时间应符合详细规范的规定 6.13高温按GB/T2423.2一2008试验Bb的规定进行,试验温度,持续时间和试验后恢复时间应符合详细规范的规定 6.14恒定湿热按GB/T2423.3一2006试验Ca的规定进行,持续时间96h或按详细规范规定,试验后恢复时间应符合详细规范的规定 6.15高温寿命(适用时) 按GB/T2423.2一2008试验Bb的规定进行,试验中对换能元件施加电信号,试验温度、持续时间和试验后恢复时间应符合详细规范的规定检验规则 7.1检验分类检验分为鉴定检验和质量一致性检验
GB/T15156一2015 7.2检验条件除非另有规定,所有检验应按GB/T2421.l一2008“标准大气条件”中所规定的标准大气条件进行 7.3鉴定检验 7.3.1概述鉴定检验应采用正常生产使用的设备和加工工艺生产出来的样本,并在鉴定机构认可的试验室进行 7.3.2样品数量提交鉴定检验的样品数量应为15只(另备份样品2只)和10只陶瓷材料标准块 7.3.3检验程序样品应按表3规定的顺序进行鉴定检验,所有样品均应经受1组检验,然后再按表3分到2组一 5组,进行各组规定的试验表3鉴定检验允许不合格数组别检验或试验项目要求章条号方法章条号样品数结构及外形尺寸 5.2 6.2 外观质量、标志 5.3,5.16 6.3 15 机电性能 S 6.4 另备份样品2只) 5.5 6.5 位移(致动类) 最大出力(致动类) 5.6 6.6 低温 5.12 6.12 高温 5.13 6.13 耐电压 5.7 6.7 可媒性(适用时 5,9 6,9 引出淄牢固度(适用时) 5.10 6,10 5.11 6.11 电极附着强度 5.8 1o 机械强度 6.8 恒定湿热 5.14 6.14 高温寿命(适用时 5.15 6.15 备份样品可用于替代1组不合格品或用于替代非制造厂的差错而造成的不合格品试验样品采用同工艺生产的陶瓷材料标准块进行 7.3.4若不合格品数未超过表3规定,则鉴定检验合格 7.4质量一致性检验 7.4.1通则质量一致性检验包括逐批检验和周期检验
GB/I15156一2015 7.4.2逐批检验 7.4.2.1检验批个检验批应由在基本相同条件下生产,并同时提交检验的相同型号换能元件的所有产品组成 7.4.2.2抽样方案换能元件的逐批检验抽样方案,按GB/T2828.1一2012正常检验一次抽样方案的规定,检验项目、顺序、检验水平及接收质量限应符合表4规定表4逐批检验序号检验水平 AQI 检验或试验项目要求章条号方法章条号结构及外形尺寸 5.2 6.2 2.5 外观质量、标志 5.3,5.16 6.3 机电性能 5.4 6.4 位移(致动类 5.5 6.5 0.65 最大出力(致动类) 5,6 6,6 7.4.2.3不合格逐批检验不合格时,制造方可返修该批产品或剔除有缺陷的产品,并按表4重新提交进行复验若仍不合格时,则该批产品不得再次提交验收 7.4.3周期检验 7.4.3.1周期检验每12个月进行一次 7.43.2周期检验的样品应从本周期生产的,经逐批检验合格的产品中随机抽取 7.4.3.3周期检验的分组、检验项目及顺序应符合表5规定表5周期检验组别检验或试验项目要求章条号方法章条号样品数允许不合格数低温 5.12 6.12 高温 5.13 6.13 耐电压 5.7 6.7 可煤性(适用时 5.9 6.9 5.10 6.1o 引出端牢固度(适用时电极附着强度 5.11 6.11 机械强度 5.8 6.8 10" 恒定湿热 5.14 6.14 高温寿命适用时 5.15 6.15 试验样品采用同工艺生产的陶瓷材料标准块进行
GB/T15156一2015 7.4.3.4周期检验不合格,承制方应停止该批换能元件的交付在采取纠正措施以后,应重新抽取样品进行周期检验,同时可以重新开始逐批检验但在周期检验表明所采取的纠正措施有效之前,不应进行交付 7.4.3.5经过周期检验的样品不得作为合格品交货标志包装运输和储存 8.1 标志换能元件上应清晰地标明制造厂商标、型号,生产日期,由于尺寸限制不能完整标志时,应按相应的详细规范的规定标志,但应在外包装上做完整的标志 8.2 包装换能元件的包装分内包装和外包装 8.2.1 内包装盒应在贮存,运输整个过程中,为防止腐蚀、变质和物理损伤而提供足够的保护 8.2.2 内包装盒只能装同一品种的产品,盒内应放盖有质量检验部门印章的合格证内包装盒上应标明 a)制造厂名称和商标; b)产品名称和型号; e)产品数量及生产日期; 产品编号; d 包装人员姓名或代号 e) 8.2.3外包装箱应符合防护要求,箱内壁应衬有防潮材料,空隙处用减震材料填塞,箱内应有装箱单包装箱上储运标志应符合GB/T191一2008的规定包装箱的外表应标明 a)产品的名称、型号 b 数量; e)制造厂名称和商标; d 重量、外形尺寸 8.3运输装有换能元件的包装箱允许用任何方式运输,但应避免雨雪的直接淋袭或机械损伤 8.4储存包装后的换能元件应储存在一10C一40C,相对湿度不大于80%,周围空气中没有酸性,碱性或其他腐蚀性气体的库房内 10o

压电陶瓷换能元件总规范GB/T15156-2015解读

压电陶瓷是一种重要的功能陶瓷材料，在现代科技中有着广泛的应用。其中，压电陶瓷换能元件作为其最具代表性的应用之一，被广泛应用于超声波检测、精密控制、声学发射等领域。

然而，在使用压电陶瓷换能元件时，我们需要遵循一定的规范，以充分发挥其特性和效能，同时也保障使用安全。

GB/T15156-2015规范概述

GB/T15156-2015是我国对压电陶瓷换能元件进行规范化管理的标准文件。该标准涉及到压电陶瓷换能元件的定义、分类、基本参数、试验方法、检验规则等内容。

其中，最核心的是基本参数的规定。这些基本参数包括共振频率、静电容量、机械品质因数、耦合系数等，分别对应了压电陶瓷换能元件的功能特性。因此，在使用压电陶瓷换能元件时，需要严格遵循这些基本参数的要求。

常见问题与解答

在实际应用中，会遇到一些常见的问题，下面我们来简单介绍一下。

Q: 如何正确连接压电陶瓷换能元件？

A: 在连接压电陶瓷换能元件时，需要注意接线的正确性和紧固度。同时，在使用过程中，也需要避免受到撞击或振动，以免影响其性能。

Q: 压电陶瓷换能元件是否可以长期连续工作？

A: 这取决于具体的元件类型和工作条件。一般来说，如果符合GB/T15156-2015标准的相关要求，压电陶瓷换能元件可以长期稳定地工作。

结语

压电陶瓷换能元件在现代科技中有着广泛的应用，但是其规范使用十分重要。希望通过本文的介绍，能够让大家更加了解压电陶瓷换能元件的规范要求和相关知识，以便更好地应用于实际工作中。