Navorsing oor die radiale vibrasie van piëso-elektriese hol silinder met radiale polarisasie

Gekombineer met piëzo-elektriese vlakvervorming en drie-dimensionele piëzo-elastisiteitsteorie, is die vibrasie-eienskappe van 'n piëso-elektriese keramiek dik hol silinder met radiale polarisasie bestudeer, en geslote-tipe oplossings word verkry vir die meganiese radiale verplasing en elektriese potensiaal. Die elektriese verplasing en elektriese veldsterkte word afgelei van die ladingsvergelyking van elektrostatika, wat die probleme van nie-lineêre verband tussen spanning en elektriese veldsterkte oplos. Gebaseer op maple-sagteware, word die ekwivalente admittansie van die dik hol silinder vir die eerste keer bestudeer, en ooreenstemmende presiese resonansie- en anti-resonansie-frekwensievergelykings word ook verkry. Deur middel van numeriese metode word die resonansie- en anti-resonansie frekwensies van verskillende groottes buisossillators bereken. Akkuraatheid en akkuraatheid van hierdie teorie word geverifieer deur eindige element analise. Al hierdie verskaf die basis vir teoretiese navorsing en ontwerp van die piëso-elektriese keramiek dik ossillators.

Piezo-elektriese keramiek ronde buis is 'n algemeen gebruik vir akoestiese transducer. Dit het eenvoudige struktuur, stabiele werkverrigting, gerieflike uitleg, eenvormige rigting in die radiale rigting en hoë sensitiwiteit. Daarom word dit meestal gebruik in die velde van onderwater akoestiek, geologie en petroleum eksplorasie. Die vibrasie-eienskappe van die vibrator beïnvloed die dinamiese werkverrigting van die omskakelaar direk. Die studie van sy vibrasiemodus is die basis vir die ontwerp van so 'n transducer. Daarom het hierdie werk belangrike teoretiese en praktiese betekenis. Die sirkelvormige buisvibrator word in drie tipes verdeel: aksiale, tangensiële en radiale polarisasie. Die aksiale en tangensiaal gepolariseerde vibrator elektrodes verskil van die gepolariseerde elektrodes, en die polarisasie en spanning het die verhouding van die aksiaal gepolariseerde vibrator. Die polarisasie is baie hoër, en daar is byna geen toepassing in ingenieurswese nie, die gepolariseerde elektrode en die opwekkingselektrode kan in een gekombineer word, en die polarisasie en opwekkingsspanning is ook in die lae opwekkingsproses. Daar is voordele en praktiese toepassings. Met betrekking tot die radiale vibrasiemodus van die radiaal gepolariseerde buisvibrator, het vorige studies meestal die teorie van dunfilm of dundop aangeneem. Die dunfilmteorie ignoreer die skuifspanning en radiale spanning in die bewegingsvergelyking, en die dundop-teorie behou die skuif, spanning, en bogenoemde teorie is slegs van toepassing op die gespesialiseerde en gespesialiseerde vibrators, soos die lang- en dunwandsituasies. radiale afmetings is baie ordes groter as die dikte, wat dus ongerief vir die toepassing veroorsaak. Vorige studies het ook die radiale vibrasiemodus van dikwandige vibrators bestudeer.

Verskillende benaderings word egter gebruik. Byvoorbeeld, piëzo-elektriese keramiek word as isotropiese materiale beskou, en die reeks afgekapte benaderings word tydens die operasie geneem. Die piëzo-elektriese keramiek en bewegingsvergelykings van die radiaal-gepolariseerde akoestiese piëso-elektriese buise dikwandige skraal vibrators word afgelei van die radiale polarisasie. Begin met die elektrostatiese ladingsvergelyking van die vibrator, word die radiale vibrasie bestudeer, en die elektriese admittansie-uitdrukking word verkry. Die resonansie- en anti-resonansiefrekwensievergelykings van die vibrator word afgelei. Die modale analise word uitgevoer deur ANSYS eindige element. Die resultate toon dat die teoretiese berekeningsresultate beperk is. Die meta-simulasie resultate is in die goeie ooreenstemming.

Die figuur toon 'n piëzo-elektriese keramiek dikwandige skraal buis. Vir die gerief van navorsing, neem hierdie vraestel die silindriese koördinaatstelsel aan en neem die orde van θ -1, z-2, r-3, 2L is die lengte van die vibrator, en dit is die binneradius van die vibrator. b is die buitenste radius van die vibrator, en die langwerpige buis is oneindig lank in die z-rigting, dus maak die piëso-elektriese vibrator 'n aksimmetriese vibrasie.

In die figuur is die polarisasierigting en die opwekkingsrigting van die vibrator beide in die radiale rigting, dit wil sê die r-rigting, en die piëzo-elektriese keramiek word onderworpe aan die radiale polarisasiebehandeling, wat 'n isotropiese materiaal is (isotropies in die θ z-rigting) loodreg op die polarisasierigting, E-tipe proses van vibrasie van vibrasie van buissimmetriese piezoxie silindriese koördinate

aangesien die vibrasie van die skraal buis simmetries om die z-as is, is die verplasing en elektriese veldkomponente bevredig: die skraal buis is baie lank, dus die studie van die skraal piëzo-buisstapel behoort tot die vlakvervormingsprobleem, en die verplasing en elektriese veldkomponente bestaan ​​slegs in die orθ-vlak.

Meganiese vibrasie eienskappe

Silindriese piëso-elektriese buis is meestal harmoniese opwekkings in gebruik. Die elektriese veld en bestendige-toestand verplasingsverdelings is onderhewig aan die harmonieke. Die teoretiese berekeninge en eindige element numeriese simulasie waardes van die radiale vibrasie resonansie of anti-resonansie frekwensie van die slanke buis vibrator is die teoretiese berekende waardes van die effektiewe elektromeganiese koppelingskoëffisiënt is in goeie ooreenstemming met die eindige element numeriese simulasie waardes, wat die rasionaliteit van die bogenoemde afleiding van die slender buis verduidelik. Tabel toon die variasie van die resonansiefrekwensie van die vibrator met die dikte. Uit die data in die tabel kan gesien word dat die resonansie of anti-resonansie frekwensie van die vibrator met dieselfde lengte en dieselfde binnedeursnee kleiner word met die verhoging van die dikte, en die vibrators 2 en 3 kan duidelik gesien word. dit is 'n dikwandige vibrator. Uit die vergelyking van die berekeningsresultate in die tabel is die teorie van toepassing op dikwandige vibrators met klein foute. Tabel toon die variasie van die resonansie anti-resonansie frekwensie van vibrators met verskillende lengtes. Uit die vergelyking van die data in die tabel kan gesien word dat die model bevredig is. Volgens die uitgangspunt het die resonators met dieselfde binne- en buitediameters verskillende resonansie- of anti-resonansiefrekwensies.

ten slotte