تصميم جهاز اختبار المعلمة D33 للسيراميك الضغطي

يستخدم هذا التصميم حاسوبًا صغيرًا أحادي الشريحة كدائرة التحكم وحساب المعلمات. يقوم مولد الإشارة بإخراج إشارة اكتساح تردد الإثارة التناظرية المستمرة، والتي يتم تطبيقها على السيراميك الكهرضغطي، الذي يكتشف الجهد والسعة الحالية للإشارة التناظرية، ويحولها إلى إشارة رقمية، ويرسلها إلى وحدة التحكم الدقيقة. يتم حساب جهد القياس للنظام الحالي ومعلمات التردد الرنانة والمضادة للرنين للحصول على برنامج وظيفة النظام، بما في ذلك الحصول على البيانات الخارجية والحصول على إشارة الإثارة وحساب الرنين والتردد المضاد للرنين وحساب المعلمة d33 ومعالجة حالة الخطأ والإنذار، وما إلى ذلك. إخراج إشارة الإثارة ودائرة الكشف بواسطة مولد الإشارة. تردد إشارة الإثارة من 35 إلى 45 كيلو هرتز. الرنين fr والتردد المضاد للرنين fa of يتم الحصول على محول الطاقة الأسطواني الخزفي من خلال برنامج كنس التردد. يمكن استخدام العلاقة بين المقاومة R، والحث L، والسعة C، والجهد والتيار للحصول على d33 من السيراميك الكهرضغطي وفقًا للصيغة.

رسم تخطيطي هيكلي لجزء تعديل الضغط. تتكون أجهزة النظام من كشف وتعديل الضغط على شريحة واحدة، وإخراج إشارة اكتساح التردد وحساب تردد الرنين. ويقارن قسم تعديل الضغط مع إشارة الضغط مع القيمة المحددة لتحديد حالة التشغيل الأمامية والخلفية للمحرك.

عملية العمل هي كما يلي كشف ضغط وحدة الكمبيوتر أحادية الشريحة وإخراج إشارة اكتساح تردد التعديل وحساب كشف تردد الرنين، وذلك لتحقيق حساب d33. من أجل تحسين دقة القياس، قم باختيار تردد الإخراج 35 ~ 45 كيلو هرتز بواسطة مولد الإشارة لقياس البيانات وتحويلها وتسجيلها، وأخيرًا حساب d33. يمكن الحصول على ثلاثة مجاهيل R وL وC في المعادلة (معلمات C بشكل أساسي). يتم حساب القيمة المحددة لـ d33 للحصول على ثابت السلالة الكهرضغطية d33.

تستخدم دائرة الاختبار طريقة خط النقل. لأن السعة مخزون السيراميك الكهرضغطي نفسه صغير، ويجب ألا تكون نسبة السعة الموزعة إلى السعة الحرة Cr للتركيب ونظام الاختبار أكبر من 1/10، وإلا يجب تصحيح نتائج الاختبار. تتطلب الطريقة d33 لاختبار الأبعاد الهندسية للعينة على النحو التالي: نسبة الطول L إلى العرض W لصفيحة السيراميك على شكل لوحة، أي L / W> 5، وذلك لضمان طول طولي واحد لصفيحة السيراميك الانضغاطية على شكل لوحة في وضع تمديد الاهتزاز وتجنب تداخل وضع الاهتزاز على نتائج الاختبار؛ وإلا، سوف تظهر القمم الطفيلية في منحنى الرنين، مما يجعل من الصعب تحديد تردد الرنين. الكثافة الظاهرية لمواد العينة المعروفة ρ (كجم / م 3)، السعة الحرة CT (F) (بما في ذلك إجمالي قيم السعة الثابتة والديناميكية للوحة السيراميك الكهروإجهادية التي تشبه اللوحة والتي يتم قياسها عند التردد المنخفض C وC وC، وهو C. + C₁.)، الطول L (مم)، السمك d (مم)، العرض W (مم)، منطقة قطب العينة S (مم²)، يتم الكشف عن تردد الرنين المتسلسل fs (هرتز) للعينة عن طريق إضافة الإثارة الكاسحة إشارة، وتردد الرنين الموازي fp (هرتز) من أجل حساب قيمة d33. في حساب d33، يجب أن يكون الوقت والتردد دقيقين. بسبب القياس الدقيق لـ fs وfp. إنه أمر صعب، لذا يمكنك الرجوع إلى طريقة نقل الشبكة على شكل حرف V لقياس تردد الرنين الأقصى والتردد المضاد للرنين. هنا، يمكن استبدال fs وfp بـ fr وfa.

تجربة الاختبار والتحليل

تم تطبيق مجموعتين من L * W * d مع 5 H لكل منهما 20 مم × 5 مم × 1 مم و 60 مم × 5 مم × 1 مم من السيراميك الكهرضغطي المطلوب اختباره مع ضغط معين قدره 0.5 نيوتن لتجارب الاختبار، ويتم الحصول على d33 المقابل عن طريق اكتشاف وحساب المعلمات (R، L، C) للوحة السيراميك الكهرضغطية. يتم ضبط إشارة تردد الاختبار (35 ~ 45 كيلو هرتز) المطبقة في عملية الكشف لتردد الإشارة كل lo s، وهو (40 ± 0.5 × n) كيلو هرتز. يقوم الكمبيوتر الصغير أحادي الشريحة بأخذ عينات ويحصل على قيم التيار والجهد لإشارات الإثارة ذات الترددات المختلفة، ويكتشف ويحسب R وL وC وd33.

تتم مقارنة حساب اختبار المعلمة d33 للعينة المراد اختبارها مع الاختبار باستخدام أداة قياس المعلمة d33 القياسية. أظهرت النتائج أن المدى بين القيم القصوى والدنيا لنتائج الاختبار مستقر ضمن نطاق مقبول، وأن الخطأ أقل من 5% مقارنة بالقيمة التي حصل عليها المختبر القياسي. تتوافق المعلمات (R، L، C) للرقاقة الخزفية التي تم الحصول عليها من الكشف الفعلي بشكل جيد مع المعلمات المقاسة بواسطة أداة القياس القياسية، مما يحسن بشكل فعال كفاءة الاختبار ويوفر الظروف لخوارزمية القياس اللاحقة عبر الإنترنت وتصميم الجهاز.