本发明专利技术公开了一种压电单晶的制备方法、检测方法、标定实验装置及方法，按照化学反应比配备Y2O3粉末、CaO粉末和B2O3粉末，化学反应式为：Y2O3+8CaO+3B2O3＝2YCa4O(BO3)3；将Y2O3粉末、CaO粉末和B2O3粉末混合，获得原料；将原料置于铱坩埚内，加热融化原料，获得熔体；采用提拉法生长YCOB单晶；获得YCOB单晶后，将其切角加工为单晶圆片。本发明专利技术通过公开利用Y2O3粉末、CaO粉末和B2O3粉末制备YCa4O(BO3)3压电单晶，并对获得的单晶圆片进行静态参数检测，获得基本参数；在对单晶圆片进行动态标定，获得冲击波压力在不同温度下的动态响应性能标定结果。力在不同温度下的动态响应性能标定结果。力在不同温度下的动态响应性能标定结果。
【技术实现步骤摘要】
压电单晶的制备方法、检测方法、标定实验装置及方法
[0001]本专利技术涉及压力传感器
，具体涉及一种压电单晶的制备方法、检测方法、标定实验装置及方法。
技术介绍
[0002]冲击压力传感器是用来实时检测爆轰、高速撞击或者高能离子辐照产生的冲击波压力，在武器和工程领域有着广泛的应用，其重要性不言而喻，各国都非常重视冲击波压力传感器技术的开发与研究，特别是在爆炸和冲击过程、航空和火箭发动机状态检测，均亟需可耐受数百摄氏度乃至上千度高温的压力传感器。
[0003]目前，市面上常见的是压阻式压力传感器和压电式压力传感器，其所用的核心材料包括了锰铜合金、聚偏氟乙烯、以及压电陶瓷(铅基陶瓷)和压电单晶(石英，LiNbO3)。其中，锰铜压阻计因锰铜材料压阻系数较低、灵敏度低，难以满足中低压力的测量；而聚偏氟乙烯、压电陶瓷以及压电单晶在较高温度(大于200℃)下存在热去极化现象，从而失去压电特性。
[0004]此外铅基陶瓷、石英和LiNbO3压电单晶在3～4GPa时会发生相变，限制了他们的使用范围。因此。市面上还没有针对200
‑
800℃高温区域这一特殊应用环境下0.1
‑
10GPa压力范围内的高温冲击压力传感器。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是市面上缺少耐高温耐高压的压力传感器，目的在于提供一种压电单晶的制备方法、检测方法、标定实验装置及方法，解决了压电传感器的在高温高压环境下的应用问题。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]第一方面，一种宽温域冲击压电单晶的制备方法，包括：
[0008]按照化学反应比配备Y2O3粉末、CaO粉末和B2O3粉末，化学反应式为：Y2O3+8CaO+3B2O3＝2YCa4O(BO3)3；
[0009]将Y2O3粉末、CaO粉末和B2O3粉末混合，获得原料；
[0010]将原料置于铱坩埚内，加热融化原料，获得熔体；
[0011]采用提拉法生长YCOB单晶；
[0012]获得YCOB单晶后，将其切角加工为单晶圆片。
[0013]可选地，所述铱坩埚内加热温度为1510℃。
[0014]可选地，采用提拉法生长YCOB单晶的方法包括：
[0015]将籽晶设置在氧化铝棒的下端；
[0016]将籽晶置于熔体内，并以17r/min的转速转动氧化铝棒；
[0017]将氧化铝棒向上提拉，提拉速度为1.5mm/h；
[0018]持续生长6天，并通过调整成分进行蒸发补偿。
[0019]可选地，以(ZXw)
‑0°
对YCOB单晶进行切角加工。
[0020]第二方面，一种压电单晶的静态参数检测方法，用于检测按上述的一种宽温域冲击压电单晶的制备方法制备的单晶圆片，所述方法包括：
[0021]去除单晶圆片表面的杂质；
[0022]通过气相沉积法在单晶圆片的两个圆形表面蒸镀铂薄膜；
[0023]分别在两个铂薄膜上焊接铂导线；
[0024]将单晶圆片置于高温炉内，并测量单晶圆片与温度相关的压电系数、介电常数及损耗。
[0025]可选地，所述铂导线通过超声焊接方法与铂薄膜连接；
[0026]所述铂薄膜的厚度为200nm。
[0027]第三方面，一种压电单晶的动态标定实验装置，用于标定按上述的一种宽温域冲击压电单晶的制备方法制备的单晶圆片，所述装置包括装置部分和标定组件；
[0028]所述装置部分包括：
[0029]所述单晶圆片，所述单晶圆片的两个圆形表面设置有铂薄膜；
[0030]铂导线，两个所述铂导线的第一端分别与两个所述铂薄膜连接；
[0031]氧化铝套筒，所述单晶圆片设置在所述氧化铝套筒内，所述单晶圆片的中轴线与所述氧化铝套筒的中轴线重合；
[0032]所述标定组件用于检测所述单晶圆片在受压后，所述铂导线的输出电流或电荷；所述标定组件包括：
[0033]与所述铂导线上连接的电磁感应线圈；
[0034]与所述电磁感应线圈连接的计算模块。
[0035]可选地，所述氧化铝套筒包括：
[0036]筒体；
[0037]与所述筒体的第一端连接的底部圆片，所述单晶圆片与所述底部圆片接触；
[0038]将所述单晶圆片封堵在所述氧化铝套筒内的氧化铝封垫；
[0039]所述加热组件包括加热桶，所述氧化铝套筒设置在所述加热桶内；
[0040]所述标定组件包括：
[0041]与所述铂导线上连接的电磁感应线圈；
[0042]与所述电磁感应线圈、所述热电偶、所述空气炮连接的计算模块。
[0043]第四方面，一种压电单晶的动态标定实验方法，基于如上述的一种压电单晶的动态标定实验装置，所述装置还包括：
[0044]空气炮，其冲击波出射方向与所述装置部分的中轴线重合，且对所述装置部分的第一侧面施加冲击压力；
[0045]所述方法包括：
[0046]空气炮发射飞片撞击装置部分的第一侧面；
[0047]通过电磁感应线圈测定电流；并获得空气炮的输出冲击压力；
[0048]获得感应电流、冲击压力和时间的标定关系。
[0049]第五方面，一种压电单晶的动态标定实验方法，基于如上述的一种压电单晶的动态标定实验装置，所述装置还包括：
[0050]加热桶，其用于对装置部分进行加热，所述装置部分设置在所述加热桶内；
[0051]热电偶，其设置在所述装置部分与所述加热桶之间；
[0052]空气炮，其冲击波出射方向与所述装置部分的中轴线重合，且对所述装置部分的第一侧面施加冲击压力；
[0053]所述方法包括：
[0054]改变加热桶的温度，并在设定温度；
[0055]空气炮发射飞片撞击装置部分的第一侧面；
[0056]通过电磁感应线圈测定电流；
[0057]获得感应电流、冲击压力的标定关系。
[0058]第六方面，一种压电单晶的动态标定实验方法，基于如上述的一种压电单晶的动态标定实验装置，所述方法包括：
[0059]在所述装置部分的第一侧面设置炸药；
[0060]引爆炸药；
[0061]通过电磁感应线圈测定电流；
[0062]获得感应电流、冲击压力的标定关系。
[0063]第七方面，一种压电单晶的动态标定实验方法，基于如上述的一种压电单晶的动态标定实验装置，所述装置还包括钢桶，其开口方向与所述装置部分的中轴线重合；
[0064]所述方法包括：
[0065]在所述钢桶内部置入炸药；
[0066]引爆炸药，并使炸药产生的高温高压气体冲击所述装置部分；
[0067]通过电磁感应线圈测定电流；
[0068]获得感应电流、冲击压力的标定关系。
[0069]第八方面，一种宽温域冲击压力传感器，包含采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种宽温域冲击压电单晶的制备方法，其特征在于，包括：按照化学反应比配备Y2O3粉末、CaO粉末和B2O3粉末，化学反应式为：Y2O3+8CaO+3B2O3＝2YCa4O(BO3)3；将Y2O3粉末、CaO粉末和B2O3粉末混合，获得原料；将原料置于铱坩埚内，加热融化原料，获得熔体；采用提拉法生长YCOB单晶；获得YCOB单晶后，将其切角加工为单晶圆片。2.根据权利要求1所述的一种宽温域冲击压电单晶的制备方法，其特征在于，所述铱坩埚内加热温度为1510℃；以(ZXw)
‑0°
对YCOB单晶进行切角加工；采用提拉法生长YCOB单晶的方法包括：将籽晶设置在氧化铝棒的下端；将籽晶置于熔体内，并以17r/min的转速转动氧化铝棒；将氧化铝棒向上提拉，提拉速度为1.5mm/h；持续生长6天，并通过调整成分进行蒸发补偿。3.一种压电单晶的静态参数检测方法，其特征在于，用于检测按权利要求1
‑
2任意一项所述的一种宽温域冲击压电单晶的制备方法制备的单晶圆片，所述方法包括：去除单晶圆片表面的杂质；通过气相沉积法在单晶圆片的两个圆形表面蒸镀铂薄膜；分别在两个铂薄膜上焊接铂导线；将单晶圆片置于高温炉内，并测量单晶圆片与温度相关的压电系数、介电常数及损耗。4.根据权利要求3所述的一种压电单晶的静态参数检测方法，其特征在于，所述铂导线通过超声焊接方法与铂薄膜连接；所述铂薄膜的厚度为200nm。5.一种压电单晶的动态标定实验装置，其特征在于，用于标定按权利要求1
‑
2任意一项所述的一种宽温域冲击压电单晶的制备方法制备的单晶圆片，所述装置包括装置部分和标定组件；所述装置部分包括：所述单晶圆片，所述单晶圆片的两个圆形表面设置有铂薄膜；铂导线，两个所述铂导线的第一端分别与两个所述铂薄膜连接；氧化铝套筒，所述单晶圆片设置在所述氧化铝套筒内，所述单晶圆片的中轴线与所述氧化铝套筒的中轴线重合；所述标定组件用于检测所述单晶圆片在受压后，所述铂导线...
【专利技术属性】
技术研发人员：周章洋，刘高旻，文学宝，刘艺，杨佳，贾兴，高志鹏，王翔，李俊，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。