Nuus

Jy is hier: Tuis / Nuus / Basiese beginsels van piëso-elektriese keramiek / Dempingseienskappe van elektromeganiese koppeling tussen piëzo-keramiekkristal en elektriese stroombaan

Dempingseienskappe van elektromeganiese koppeling tussen piëzo-keramiekkristal en elektriese stroombaan

Kyke: 4 Skrywer: Werfredakteur Publiseertyd: 2020-03-05 Oorsprong: Werf

Doen navraag

Piëso-elektriese keramiek, as 'n nuwe funksionele keramiekmateriaal, wat wyd gebruik is in die baie tegniese velde, insluitend die toepassing op die gebied van strukturele vibrasiebeheer. As gevolg van sy vermoë om meganiese energie en elektriese energie te transformeer, kan dit in die stelsel ingebed word as 'n ultrasoniese sensor of aktuator vir aktiewe beheer van strukturele vibrasie. Wanneer piëso-elektriese keramiekmateriaal en eksterne stroombane 'n geslote stroombaan vorm, as gevolg van die meganiese en elektriese koppeling, sal dit 'n paar dempingseienskappe toon, wat gebruik kan word vir passiewe beheer van strukture.

In 1979 het Forward eers die moontlikheid voorgestel om piëso-elektriese keramiek in parallel met stroombaankomponente vir vibrasiebeheer te gebruik, en daarna hagood en von. In hierdie vraestel word die meganiese en elektriese koppelingseienskappe van piëzo-elektriese keramiek en eksterne stroombane teoreties gemodelleer, en die invloed van PZT piëzokeramiese buis op vrykragtigheidskring-reeksweerstand en parallelweerstandskringweerstand in parallelweerstand-kring-respektief gekoppel. Die eksperimentele resultate stem goed ooreen met die teoretiese resultate, wat sistematies die uitvoerbaarheid van piëso-elektriese keramiek en eksterne stroombane in parallel vir vibrasiebeheer bewys. Sedertdien het baie navorsers in hierdie veld begin belê.

Ten einde beter toe te pas die demping eienskappe van ultrasoniese vlakomskakelaar na vibrasiebeheer, gebaseer op die navorsingswerk in hierdie vraestel, word 'n teoretiese model van die dempingseienskappe van parallelle koppeling van piëzo-elektriese keramiek met weerstandsinduktansie- en weerstandskapasitansiekringe gevestig, en die teoretiese model word geverifieer gebaseer op die vrykragstelsel, wat 'n teoretiese basis bied vir die toepassing van passiewe veldbeheer van piëso-elektriese beheer wat gevind word.

Dempingseienskappe van parallelle piëzo-elektriese keramiek

Piëso-elektriese keramiekmateriaal het die eienskap om meganiese energie in elektriese energie om te skakel. Wanneer piëso-elektriese keramiek aan eksterne krag onderwerp word, sal die oppervlak elektriese lading produseer. As die piëso-elektriese keramiek in die stroombaantoestand is, sal die lading op die oppervlak van die piëso-elektriese keramiek versamel. Wanneer piëso-elektriese keramiek 'n beslote stroombaan met die eksterne stroombaan vorm, sal 'n deel van die elektriese lading in die vorm van hitte-energie verbruik word deur die impedansie in die stroombaan, dit wil sê, 'n deel van die meganiese energie sal in die vorm van hitte-energie vrygestel word. Dit is die meganisme wat piëzo-elektriese keramiek en eksterne stroombane in parallel gekoppel word vir passiewe vibrasiebeheer.

1.2 teoretiese model

Vanuit die elektriese oogpunt kan piëzo-elektriese keramiek vereenvoudig word as 'n seriemodel van 'n spanningsbron en 'n kapasitor. Dit is 'n ekwivalente elektriese model van piëzo-keramiek in parallel met die eksterne stroombaan. Die elektriese impedansie van die stelsel wanneer die eksterne stroombaan gesluit of oop is. Die meganiese impedansie is gelykstaande aan die meganiese styfheid van piëso-elektriese materiale. Daarom kan die dempingseienskappe van parallelle piëso-elektriese keramiek, die energie-dissipasiefaktor ŋ en die styfheidsverhouding e onderskeidelik gedefinieer word. Wanneer die eksterne stroombane onderskeidelik weerstandsinduktansie parallelle stroombaan en weerstand negatiewe kapasitansie reeksstroombaan is, kan die materiaal dempingseienskappe model van piëzo-elektriese keramiek verkry word, kan die keramiekkenmerk van piëseriese keramiek verkry word: die elektromeganiese koppelingskoëffisiënt van piëso-elektriese keramiek, werkfrekwensie en vibrasiefaktor hou alles verband. Die dempingseienskappe van parallelle piëso-elektriese keramiek hou verband met baie faktore, soos die eienskappe van piëso-elektriese keramiek, die tipes eksterne stroombane en spesifieke stroombaanparameters. Met die verandering van hierdie faktore toon piëzo-elektriese keramiek verskillende dempingseienskappe.

Simulasienavorsing Gebaseer op cantilever balk stelsel

Ten einde die invloed van stroombaantipe en verwante parameters op die dempingseienskappe van parallel te verifieer piëzo-elektriese keramiek-omskakelaars , 'n stel simulasiestelsels gebaseer op cantilever-balk is ontwerp. PZT-5 piëso-elektriese keramiekplaat word op die oppervlak van die vrydraerbalk geplak, die oppervlak van die balk is geaard, en die polarisasierigting van piëso-elektriese keramiekplaat word getoon. Onder die vier piëzo-elektriese keramiekplate is twee aktuators, wat die dryfbronne van vrykragbalkvibrasie is; een is die sensor, wat die vibrasie-intensiteit van die ooreenstemmende posisie op die cantilever-balk deur die gemete spanningswaarde weerspieël; die ander is in parallel met die eksterne stroombaan, die eerste paar piëzo-elektriese keramiekplate is 60mm * 26.4mm * 0.25mm, en die tweede paar is 50mm * 26.4mm * 0.25mm. Die afstand tussen die linkerkant van twee pare piëzo-keramiekskyfies en die vaste punt van die uitkragbalk is onderskeidelik 18 mm en 100 mm. Daar is 'n oordragfunksieverwantskap tussen die insetspanning van die aktuator en die uitsetspanning van die sensor. Deur die oordragfunksie van die eksterne parallelle stroombaan in oopkring en geslote stroombaan te vergelyk, kan die invloed van die parallelle piëso-elektriese keramiek op die stelselvibrasie bepaal word.

Volgens die bogenoemde model word die invloed van piëzo-elektriese keramiek op die vibrasie van vrydraerbalkstelsel in vier gevalle gesimuleer. dit is weerstand, serieweerstandsinduktansie, parallelle weerstandsinduktansie en negatiewe kapasitansie van parallelle weerstand. Negatiewe kapasitansie word gerealiseer deur negatiewe impedansie-omskakelingskring. Die parameters van die cantilever en piëso-elektriese keramiek wat in die simulasie gebruik word, behels slegs die eerste modus van die cantilever, en die invloed van die verandering van weerstand op die dempingseienskappe van piëso-elektriese keramiek word oorweeg.

In die verskillende parallelle stroombane het piëzo-elektriese keramiek 'n groot invloed op die vibrasie van vrykragbalkstelsel. Vir dieselfde stroombaan verander die dempingseffek met die verandering van weerstandswaarde, en daar is 'n optimale waarde van die veranderingstendens. Dit stem ooreen met die teoretiese model in die vorige deel. Dit kan gesien word uit die vergelyking dat die dempingseffek die kleinste is wanneer parallel met die weerstand gekoppel is, en die sterkste wanneer dit in parallel met die weerstand negatiewe kapasitansie seriekring gekoppel is. Vir twee soorte weerstandsinduktansie-parallelle stroombane is die invloed van piëso-elektriese keramiek op die stelsel soortgelyk, maar die sensitiwiteit van dempprestasie met die verandering van weerstand is heel anders. Verder, wanneer die weerstand van die serieweerstandinduktansiekring van groot na klein verander, en die weerstand van die parallelweerstandinduktansiekring van klein na groot verander, is die tendens van hul invloed op die werkverrigting van die vrykragstelsel dieselfde. Met inagneming van die dempingseienskappe van die piëzokeramiek in parallel en die invloed daarvan op die stelselwerkverrigting, word 'n omvattende vergelyking gemaak.