圧電セラミック高圧分極計は、直流電界を印加することにより、その内部の電気ドメインを電界方向に配列させ、材料に圧電性能を付与する。圧電セラミックスは分極前に各結晶粒内の自発分極方向がランダムに分布し、材料全体に圧電効果がないことを招いた。分極計は高電圧を印加し、温度、時間パラメータを制御することにより、電気ドメインを電界方向に配向配置させ、単ドメイン構造を形成し、材料に巨視的な圧電性能を得させる。この装置は超音波変換器、水音響/電気音響装置、医学イメージング、センサなどの圧電材料を必要とする分野に広く応用されている。
圧電セラミックス自体は圧電性能を備えておらず、人工分極処理により電気ドメインの配向配列を実現する必要がある。その核心的なメカニズムは:セラミックサンプルの両端に十分な強度の直流電場(通常3-5 kV/mm)を印加し、そして特定の温度と保温時間に合わせて、本来雑然としていた電気ドメインを電場方向に配向させて配列させることである。分極完了後、外部電界の除去は、内部応力などの回復力の作用により、電気ドメインが完全に無秩序状態を回復することができず、ゼロではない残留分極強度を形成し、これが圧電効果の源である。
圧電セラミックス高圧分極計は圧電セラミックス材料を分極処理するための装置であり、その核心機能は高圧直流電界を印加することによって、圧電セラミックス内部の電気ドメインを電界方向に配向配置し、それによって材料に圧電性能を与える。
圧電セラミックスの分極過程は誘電体分極原理に基づいている。外部電界がない場合、セラミックス内部の電気ドメイン(自発分極方向が一致する小領域)の方向は乱雑で、分極効果は互いに相殺され、材料全体は圧電性を示さない。十分に強い直流電界を印加すると、電気ドメイン方向が回転し、外部電界方向と一致する傾向がある。外電界強度が飽和に達した後、電界を撤去し、電気ドメイン方向は基本的に変わらず、材料は残留分極強度を得て、圧電特性を備えている。
応用シーンによって、偏光方式は主に3種類に分けられる:
油浴分極:試料を絶縁シリコン油に浸漬して分極し、電場分布が均一で、スピーカ、センサ素子などのバルクセラミックスに適用する、
コロナ分極:コロナ放電により不均一電界が発生し、薄膜系材料の表面分極に適合する、
真空分極:真空環境下で分極し、空気イオン化干渉を回避し、航空宇宙センサなどの高精度圧電素子によく用いられる。