التحليل النموذجي للسيراميك الكهرضغطي المدمج

مادة PZT المجال الكهرضغطي

اسطوانة سيراميك بيزو

مستشعر المجال الخزفي

أولاً، استناداً إلى التحليل النموذجي للسيراميك الكهرضغطي. يمكن لمستشعر الكرة الانضغاطية تحديد تردد الرنين لكل أمر، ويتم تحفيز سعة الاهتزاز للسيراميك الكهرضغطي لتردد الرنين لكل أمر. متى المجال الكهروضغطي لمادة PZT خصائص الإشعاع الصوتي لمحول الطاقة الخزفي الكهرضغطي المضمن في الخرسانة، وقد وجد أنه عندما يكون السيراميك الكهرضغطي مدمجًا في الخرسانة مضغوطًا مسبقًا في كلا الطرفين، فإن وضع الاهتزاز ووضع الاهتزاز السيراميكي الكهرضغطي مدمج في الخرسانة. يدرس

لذلك، يمكن تقريب التحليل النموذجي للسيراميك الضغطي المضمن في الخرسانة كزوج من التحليل النموذجي للسيراميك مستشعر عنصر بيزو في الحالة الحرة. يتم تحليل السيراميك الكهرضغطي PZT-5H (نصف القطر 12 مم، السمك 2 مم) بشكل مشروط من 20 كيلو هرتز إلى 100 كيلو هرتز. نظرًا لأن الحالة الاهتزازية للسيراميك الكهرضغطي مرتبطة بالاقتران الكهروميكانيكي، يتم اختيار عناصر مادة SOLID5 ذات الخصائص المقترنة عند نمذجة السيراميك الكهرضغطي.تشارك أقراص السيراميك الانضغاطية 40 كيلو هرتز في تحليل FEM. وهي ثابتة مرنة، وثابتة عازلة، وثابت الإجهاد الكهرضغطي، والكثافة، وكثافة PZT5H. السيراميك الكهروإجهادي هو 7640 كجم / م 3، والسيراميك الكهرضغطي بسمك 2 مم عند 40 على التوالي. في 307 كيلو هرتز، 60.928 كيلو هرتز، 79.666 كيلو هرتز، و84.895 كيلو هرتز، يصل مستشعر الاهتزاز إلى شكل الرنين المقابل، وسعة اهتزاز تصل أسطوانة السيراميك الانضغاطية إلى الحد الأقصى عند كل حالة رنين. 

يتم إثارة أوضاع الاهتزاز للسيراميك الكهرضغطي بواسطة ترددات رنين مختلفة. وينقسم نوع الاهتزاز للسيراميك الكهروضغطي بسمك 2 مم بواسطة التردد المقابل إلى مستشعر العنصر الانضغاطي واهتزاز المنطقة المركزية. عند الترددات 40.307 كيلو هرتز و60.928 كيلو هرتز و84.895 كيلو هرتز، يؤدي السيراميك الضغطي اهتزازًا على الحافة. مع زيادة تردد الرنين، تزداد سعة الاهتزاز، كلما اتسع نطاق اهتزاز الحافة، وأصبحت شدة الاهتزاز أكثر شدة. تعرض السيراميك الانضغاطي لاهتزاز سمك المنطقة الوسطى تحت إثارة نبض دوري قدره 79.666 كيلو هرتز، وتم تنفيذ وضع الاهتزاز وسعة مستشعر الأنبوب الكهرضغطي عند أقصى سعة لوضع اهتزاز سماكة الحافة (تردد مثير قدره 84.895 كيلو هرتز). في المقابل، يكون سعة اهتزاز الحافة أكبر من المنطقة المركزية، لكن اهتزاز الحافة يتم توزيعه في المناطق الستة على الحافة، وتكون الطاقة أكثر تشتتًا؛ يتركز تركيز طاقة الإشعاع فوق الصوتي في المنطقة الوسطى، ومن الأسهل استقباله عند الطرف المتلقي.