Адмітансныя характарыстыкі п'езаэлектрычнай керамікі

Характарыстыкі адмітанса далей аналізуюцца на аснове атрыманай эквівалентнай схемы ланцуга п'езаэлектрычны керамічны пераўтваральнік . Каб спрасціць вывад, мяркуецца, што п'езаэлектрычны керамічны пераўтваральнік не мае электрычных страт, гэта значыць 0R=0, а эквівалентная схема з'яўляецца LC-ланцугом. Для аналізу галіны серыі, у адпаведнасці з вызначэннем рэзананснай частаты, няхай можа быць атрымана 1B=0, 1G=0 або 111RG=. Паколькі дынамічнае супраціўленне 0R фактычнага п'езаэлектрычнага керамічнага пераўтваральніка не можа быць роўным нулю, выраз 1G можна ведаць, што толькі 111RG задавальняе ўмове паслядоўнага рэзанансу. Тады, улічваючы сітуацыю пасля дадання статычнага кандэнсатара, статычную ёмістасць, допуск пераўтваральніка эквівалентны прымальнасці паслядоўнай галіны. Увогуле, механічны каэфіцыент якасці п'езаэлектрычнага керамічнага пераўтваральніка вялікі, гэта значыць, паблізу паслядоўнай рэзананснай частаты значэнне 00CjY змяняецца ў залежнасці ад частаты і можа быць прыблізна ацэнена як пастаяннае. Такім чынам, для атрымання пераўтваральніка пасля дадання статычнага кандэнсатара неабходна толькі зрушыць ардынату акружнасці допуску, атрыманай пасля галінавання серыі, а абсцыса застанецца нязменнай, а затым разгледзець статычнае супраціўленне пераўтваральніка. фактычная акружнасць допуску наўрад ці будзе датычнай да падоўжнай восі, але да дадатнага напрамку гарызантальнай восі на пэўную велічыню (велічыня паступальнай адлегласці залежыць ад супраціву статычнага супраціву). Кароткі аналіз дыяграмы адмітанса паказвае, што калі sff< роўна s, значэнне прымальнасці больш за нуль. Калі sff роўна s, значэнне ўспрымальнасці меншае за нуль. Такім чынам, па меры павелічэння частоты круг допуску змяняецца па гадзіннікавай стрэлцы. Акрамя таго, побач з паслядоўнай рэзананснай частатой ёсць дзве частотныя кропкі, так што агульная ўспрымальнасць пераўтваральніка роўная нулю. 

У гэты час, пасля таго як сігнал магутнасці праходзіць праз пераўтваральнік, змяняецца толькі амплітуда, і няма змены фазы, гэта значыць сігналы напружання і току знаходзяцца ў фазе гэтых дзвюх частот, меншае значэнне частоты RF называецца рэзананснай частатой цвёрды матэрыял п'езаэлектрычная кераміка , і большая AF называецца антырэзананснай частатой. Акрамя таго, існуе частата mf, якая максімізуе значэнне праводнай здольнасці пераўтваральніка, і частата nf, пры якой значэнне проваднай здольнасці найменшае. Частата pf на скрыжаванні кропкі каардынат і паслядоўнай рэзананснай частаты і акружнасці допуску называецца паралельнай рэзананснай частатой. Акрамя таго, варта асабліва адзначыць, што вышэйзгаданае абмеркаванне праводзіцца ў невялікім дыяпазоне змены частоты вакол рэзананснай частаты рэжыму вібрацыі. калі дыяметр акружнасці допуску значна большы за змяненне 0C у гэтым дыяпазоне частот. Гэта правільна, у адваротным выпадку крывая адмітанса пераўтваральніка стане вельмі складанай з характарыстыкамі крывой вінаграднай лазы. У адпаведнасці з працэсам вывядзення прыведзенай вышэй дыяграмы адмітансу ніжэй прадстаўлена ўзаемасувязь паміж кожным параметрам і дыяграмай адмітанса ў эквівалентнай схеме п'езаэлектрычнага керамічнага пераўтваральніка і прыведзены адпаведныя формулы разліку. На дыяграме праводнай здольнасці пераўтваральніка дыяметр зроблены паралельна падоўжнай восі, а праводная здольнасць акруглена ў двух кропках, якія адпаведна абазначаюцца як 1f і 2f. Пры 1f значэнні дынамічнай праводнасці і суцептанса галін серыі роўныя.

Гэта відаць з прыведзенага вышэй тэарэтычнага вываду метаду карэляцыйнай функцыі. Прынцып вымярэння і рознасць фаз Вымяральны сігнал п'езакерамічнага цыліндру Pzt4 не залежыць ад частаты сігналу. Гэта значыць, што метад карэляцыйнай функцыі не залежыць ад частаты і можа выкарыстоўвацца для вымярэння рознасці фаз сігналу невядомай частаты. У той жа час вывад метаду карэляцыйнай функцыі заснаваны на сінусоіднай функцыі. Такім чынам, яго можна выкарыстоўваць толькі для вымярэння сінусавых або косінусных сігналаў, і ён не можа вымяраць агульныя перыядычныя сігналы.

Так як сігнал шумавых перашкод калонка п'езаэлектрычная кераміка не карэлюе з зыходным сігналам, метад функцыі карэляцыі можа эфектыўна душыць шумавыя перашкоды. Аднак калі ў сістэме прысутнічае моцны сігнал карэляцыйнай перашкоды і стаўленне сігнал/шум адносна нізкае, памылка вымярэння метаду карэляцыйнай функцыі будзе адносна вялікай. З канчатковай формулы разліку дыскрэтнай паслядоўнасці метаду карэляцыйнай функцыі відаць, што вынік разліку звязаны з колькасцю кропак, гэта значыць велічыня памылкі вымярэння звязана з колькасцю кропак выбаркі, і чым большая колькасць кропак выбаркі, тым бліжэй вынік разліку да сапраўднага значэння. Хібнасць вымярэння меншая. На падставе прыведзенага вышэй аналізу характарыстык метаду карэляцыйнай функцыі відаць, што метад карэляцыйнай функцыі мае моцную здольнасць падаўляць зрушэнне пастаяннага току і шум у выбарачным сігнале пераўтварэння. Памылка галоўным чынам таму, што выбарка канечнай даўжыні выкарыстоўваецца замест гаўсава белага. Памылка квантавання А/Ц шуму робіць выяўлены сінусоідны сігнал цалкам некарэляваным з сігналам шуму. Такім чынам, хібнасць вымярэння метаду карэляцыйнай функцыі звязана з колькасцю біт аналагава-цыфравага пераўтварэння, стаўленне сігнал/шум сігналу мае колькасць кропак збору.

Абмежаваная падборка крывой найменшых квадратаў для акружнасці праводнасці заключаецца ў тым, што мы атрымалі значэнні праводнасці і магнітнасці п'езаэлектрычнага пераўтваральніка на кожнай тэставай частаце і намалявалі дыяграму акружнасці адмітанса, але гэтага недастаткова. 

Гэта відаць з формулы разліку розных параметраў п'езаэлектрычныя дыскі п'езакерамічная эквівалентная схема, якая нам таксама патрэбна для атрымання значэння цэнтра і радыуса акружнасці допуску. Для гэтага па атрыманых дыскрэтных кропках неабходна выканаць падгонку кругавой крывой. Ёсць шмат спосабаў падагнаць круг. Звычайна выкарыстоўваюцца метад сярэдняга, узважанага сярэдняга і метад найменшых квадратаў. Ідэя сярэдняга метаду заключаецца ў вылічэнні сярэдняга значэння гарызантальных і вертыкальных каардынат кожнай дыскрэтнай кропкі паасобку, а ў якасці гарызантальных і вертыкальных каардынат цэнтра акружнасці сярэдняе значэнне адлегласці ад цэнтра акружнасці да кожнай дыскрэтнай кропкі бярэцца за радыус. Гэты метад просты ў разліку і падыходзіць для выпадку, калі дыскрэтныя кропкі размеркаваны больш раўнамерна. Аднак у выпадку нераўнамернага размеркавання разлічанае цэнтральнае становішча будзе зрушана ў бок, дзе дыскрэтныя кропкі шчыльна размеркаваны, і разлічанае значэнне радыуса будзе занадта малым. Метад сярэднеўзважанага з'яўляецца ўдасканаленнем метаду сярэдняга. Ён дадае каэфіцыент, звязаны з даўжынёй дугі паміж дзвюма сумежнымі кропкамі пры вылічэнні каардынат цэнтра, што зніжае ўплыў нераўнамернага размеркавання дыскрэтных кропак і памяншае памылку. Аднак, паколькі даўжыню дугі паміж дзвюма суседнімі кропкамі нельга дакладна вызначыць (на практыцы выкарыстоўваецца адлегласць паміж дзвюма кропкамі), памылка ўсё роўна вялікая. Наадварот, метад найменшых квадратаў мае больш высокую дакладнасць.