d33 parameter toets toestel ontwerp van piëzo keramiek

Hierdie ontwerp gebruik 'n enkelskyfie-mikrorekenaar as die beheer- en parameterberekeningsbaan. Die seingenerator voer 'n deurlopende analoog opwekkingsfrekwensie-sweepsein uit, wat op die piëzo-elektriese keramiek toegepas word, wat die spanning en stroomamplitude van die analoogsein opspoor, dit omskakel in 'n digitale sein en dit na die mikrobeheerder stuur. Die meetspanning Die huidige stelsel, frekwensie-resonante en anti-resonante frekwensie parameters word bereken om die stelsel funksie program te verkry, insluitend eksterne data verkryging, opwekking sein verkryging, resonansie en anti-resonante frekwensie berekening, d33 parameter berekening, fout status verwerking en alarm, ens Die opwekking sein generator uitset deur die opwekking sein en opsporing kring kragopwekker. Die frekwensie van die opwekkingsein is van 35 tot 45kHz. Resonante fr en anti-resonante frekwensie fa van piëzokeramiese silinder-omskakelaar word verkry deur die frekwensie-veeprogram. Die verwantskap tussen weerstand R, induktansie L, kapasitansie C en spanning en stroom kan gebruik word om d33 van piëso-elektriese keramiek volgens die formule te verkry.

Struktuurdiagram van die drukaanpassingsdeel.Die stelselhardeware bestaan ​​uit enkelskyfie-drukopsporing en -verstelling, frekwensie-sweepseinuitset en resonansiefrekwensieberekening.Die drukaanpassingsafdeling vergelyk met die druksein met die vasgestelde waarde om die vorentoe- en terugloopstatus van die motor te bepaal.

Die werk proses is soos volg 'n enkel-chip rekenaar eenheid druk opsporing en aanpassing-frekwensie sweep sein uitset en resonansie frekwensie opsporing berekening, sodat die berekening van d33 te bereik. Om die metingsakkuraatheid te verbeter, kies die frekwensie 35 ~ 45kHz uitset deur die seingenerator vir datameting, omskakeling en opname, en bereken uiteindelik d33. Drie onbekendes R, L en C in die vergelyking kan verkry word (hoofsaaklik C parameters) Die spesifieke waarde van d33 word bereken om die piëso-elektriese vervormingskonstante d33 te verkry.

Die toetsbaan gebruik die transmissielynmetode. Omdat die kapasitansie van die Voorraad piëzo-elektriese keramiek self is klein, die verhouding van die verspreide kapasitansie tot die vrye kapasitansie Cr van die toebehore en die toetsstelsel moet nie groter as 1/10 wees nie, anders moet die toetsresultate reggestel word. Die metode vereis d33 om die geometriese afmetings van die monster soos volg te toets: die verhouding van die lengte L tot die breedte W van die plaatvormige keramiekplaat, dit wil sê, L / W> 5, om 'n enkele longitudinale lengte van die plaatvormige piëzo-keramiekplaat te verseker in 'n manier om vibrasie te strek en die inmenging van die toetsresultate te vermy. anders sal parasitiese pieke in die resonansiekromme verskyn, wat dit moeilik maak om die resonansiefrekwensie te bepaal. Bekende monstermateriaal grootmaatdigtheid ρ (kg / m3), vrye kapasitansie CT (F) (insluitend die totale statiese en dinamiese kapasitansiewaardes van die plaatagtige piëzo-keramiekplaat gemeet teen lae frekwensie C ,, C en C, wat C. + C₁. is), Lengte L (mm), breedte die elektro S (mm), dikte d (mm), dikte d (mm) resonansie frekwensie fs (Hz) van die monster word opgespoor deur die byvoeging van 'n swiep opwekking sein, en die parallelle Resonante frekwensie fp (Hz) om die d33 waarde te bereken. In die berekening van d33 word vereis dat tyd en frekwensie akkuraat is. As gevolg van akkurate meting van fs en fp. Dit is moeilik, so jy kan verwys na die V-vormige netwerk transmissie metode om die maksimum resonansie frekwensie en anti-resonansie frekwensie te meet. Hier kan fs en fp vervang word deur fr en fa.

Toets eksperiment en analise

Twee groepe L * B * d met 5 H elk van 20 mm x 5 mm x 1 mm en 60 mm x 5 mm x 1 mm piëzo-elektriese keramiek wat getoets moes word, is toegepas met 'n gegewe druk van 0.5 N vir toetseksperimente. Die ooreenstemmende d33 word verkry deur die parameters (R, L, C) van die piezo-elektrisiteit op te spoor en te bereken. Die toetsfrekwensie (35 ~ 45 kHz) sein wat in die opsporingsproses toegepas word, word elke l s aangepas vir seinfrekwensie, wat (40 ± 0.5 × n) kHz is. Die enkelskyfie mikrorekenaar monsters en verkry die stroom- en spanningwaardes van die opwekkingseine van verskillende frekwensies, en bespeur en bereken R, L, C en d33.

Die d33-parametertoetsberekening van die monster wat getoets moet word, word vergelyk met die toets wat 'n standaard d33-parametermeetinstrument gebruik. Die resultate toon dat die omvang tussen die maksimum en minimum waardes van die toetsresultate stabiel is binne 'n aanvaarbare omvang, en die fout is minder as 5% in vergelyking met die waarde wat deur die standaardtoetser verkry is. Die parameters (R, L, C) van die piëzokeramiese skyfie verkry uit die werklike opsporing stem goed ooreen met die parameters wat deur die standaard meetinstrument gemeet word, wat die toetsdoeltreffendheid effektief verbeter en voorwaardes bied vir die daaropvolgende aanlyn metingsalgoritme en toestelontwerp.