Даследаванне п'езаэлектрычнага керамічнага палярызацыйнага прылады для ультрагукавога рухавіка

1 Прапанаваная палярызацыя
Ультрагукавой рухавік тыпу бягучай хвалі абапіраецца на бягучую хвалю ў эластычным целе для атрымання моманту кручэння за кошт трэння паміж ротарам. У адпаведнасці з асноўным прынцыпам працы ультрагукавога рухавіка тыпу бягучай хвалі, традыцыйны метад, прыняты для п'езаэлектрычнага вібратара, заключаецца ў першым падзеле ў адпаведнасці з рэжымам вібрацыі, колькасцю частак і колькасцю разоў палярызацыі. Даследаванне паказала, што такая палярызацыя п'езаэлектрычных вібратараў мае сур'ёзныя недахопы. З-за некалькіх палярызацый эфекты палярызацыі перагародак пасля палярызацыі розныя, таму амплітуды хваль выгібу, узбуджаных двума наборамі п'езаэлектрычных вібратараў, не могуць быць збалансаваны. У гэты час каэфіцыент трэння паміж ротарам і статарам ніжэй, што ўплывае на выходную эфектыўнасць рухавіка. Для вырашэння вышэйпералічаных праблем і паляпшэння аднастайнасці палярызацыі ў гэтым артыкуле прапануецца рэжым адначасовай ізатропнай палярызацыі. Па-першае, п'езаэлектрычная кераміка спачатку падзяляецца, а затым станоўчая палярнасць выхаднога напружання ланцуга генерацыі высокага напружання падключаецца да станоўчай палярызацыі п'езаэлектрычнай керамікі праз прыладу размеркавання электрычнага поля; адмоўная палярнасць выхаднога напружання падлучана да адваротнага боку п'езаэлектрычнай керамікі. Пасля таго, як палярызацыйная прылада падаецца пад напругай, п'езаэлектрычная кераміка адначасова палярызуецца ў тым жа кірунку.

2 агульная структура
У дадатак да звычайна выкарыстоўванай цеплавой палярызацыі, Пьезокерамический працэс палярызацыі кварцавага стрыжня таксама мае высокую тэмпературу і нізкае напружанне палярызацыі, рэзанансны працэс палярызацыі і таму падобнае. Розныя працэсы палярызацыі маюць розныя патрабаванні да канструкцыі палярызацыйных прылад. У адпаведнасці з патрабаваннямі да палярызацыі, для таго, каб распрацаванае палярызацыйнае прылада было простым і надзейным, аперацыя простая, яны выбіраюць працэс цеплавой палярызацыі, гэта значыць п'езаэлектрычную кераміку, якую трэба палярызаваць, змяшчаюць у сіліконавы алей і награваюць да 100 °C ~ 150 °C, а затым падаюць ток праз п'езаэлектрычную кераміку так, каб дамены былі выраўнаваны як мага далей у кірунак знешняга электрычнага поля і праз некаторы час выняты. Механізм палярызацыі знаходзіцца пад дзеяннем моцнага пастаяннага электрычнага поля, першапачаткова хаатычна арыентаваныя вобласці палярызацыі (электрычныя дамены) размяшчаюцца ў парадку ўздоўж напрамку электрычнага поля. Пасля выдалення электрычнага поля дамены ў керамічным целе ўсё яшчэ захоўваюць пэўны кірунак уздоўж электрычнага поля. Такім чынам, ізатропны полікрышталь (няма зрушэння электрычнага цэнтра цяжару і п'езаэлектрычнасці) становіцца анізатропным полікрышталем, так што п'езакерамічны корпус валодае п'езаэлектрычнымі ўласцівасцямі. Згодна з патрабаваннямі працэсу цеплавой палярызацыі, палярызацыйная прылада павінна забяспечваць пастаянную тэмпературу палярызацыі, адпаведнае палярызацыйнае электрычнае поле і патрэбнае размеркаванне электрычнага поля. Згодна з патрабаваннямі да канструкцыі, п'езаэлектрычная керамічная палярызацыйная прылада павінна ў асноўным складацца з наступных трох частак:
1 контур нагрэву. У асноўным з дапамогай абагравальніка, рэгулятара тэмпературы. Ён складаецца з палярызацыйнай канаўкі.
2 палярызацыйная схема генерацыі высокага напружання.
3 прылады размеркавання электрычнага поля.

3 рэгулятар тэмпературы
Сістэма заснавана на мікракантролеры ў якасці ядра для кіравання і каардынацыі ўсяго кантролера. Ён выкарыстоўвае датчык тэмпературы ў якасці кампанента для вымярэння тэмпературы, ланцуг V/F як аналагава-цыфравае пераўтварэнне, моцную здольнасць супраць перашкод. У кантролеры тэмпературы такія функцыі, як усталяванне і запуск параметраў тэмпературы і кіравання, могуць выконвацца з дапамогай клавіятуры і схемы дысплея. Праграма кантролера прымае алгарытм. Прынцып кіравання заключаецца ў тым, каб спачатку знайсці значэнне адхіленні вымяральнай тэмпературы палярызацыі і зададзенай тэмпературы, а затым апрацаваць значэнне адхілення для атрымання сігналу кіравання для рэгулявання каэфіцыента запаўнення выхаднога сігналу, тым самым рэгулюючы суадносіны часу нагрэву ў пэўны перыяд, які выкарыстоўваецца для кантролю тэмпературы палярызацыйнай ванны. Працоўны працэс сістэмы выглядае наступным чынам: тэмпературны сігнал пераўтворыцца ў сігнал напружання з дапамогай убудаванага датчыка тэмпературы, і сігнал напружання ўзмацняецца і фільтруецца для выканання пераўтварэння напружання ў частату, і атрымліваецца серыя імпульсаў, сумяшчальная з лагічнай схемай, і частата імпульсаў і тэмпература дакладна прапарцыйныя. Пасля ізаляцыі імпульсу з дапамогай оптапары ён паступае на ўваход у адначыпавы мікракампутар. Пасля апрацоўкі праграмы можна атрымаць бягучае значэнне тэмпературы. Тэмпература параўноўваецца з зададзеным значэннем тэмпературы, каб атрымаць адхіленне тэмпературы. Кантрольная колькасць разлічваецца па алгарытме і кантралюецца. Час уключэння-выключэння напружання, якое падаецца на награвальнік для дасягнення мэты кантролю тэмпературы.

4 Палярызацыя высокага напружання схемы генерацыі
Функцыя палярызацыі высокага напружання Схема генерацыі п'езаэлектрычнага дыскавага пераўтваральніка заключаецца ў забеспячэнні прыдатных умоў электрычнага поля для палярызацыі, якая з'яўляецца ключавой часткай п'езаэлектрычнага керамічнага палярызацыйнага прылады. У ланцугу генерацыі палярызацыйнага высокага напружання цэнтральны трансфарматар рэгулявання напружання адводу і павышаючы трансфарматар выкарыстоўваюцца для павышэння камерцыйнай магутнасці, вываду высокага напружання пераменнага току, а затым выпроствання праз схему маставога выпрамніка для атрымання высокага напружання пастаяннага току, неабходнага для палярызацыі. Падчас працы палярызацыі трансфарматар рэгулявання напружання павольна рэгулюецца для павольнага павышэння выхаднога напружання пастаяннага току, забяспечваючы адпаведнае электрычнае поле пастаяннага току для палярызацыі. У палярызацыйным эксперыменце выяўлена, што калі выхадное напружанне даведзена да пэўнага значэння, выхадное напружанне будзе павольна падаць па меры прагрэсавання працэсу палярызацыі. Для таго, каб падтрымліваць працэс палярызацыі стабільным, нам гэта трэба, рэгулюючы трансфарматар рэгулявання напружання, уваходнае напружанне пастаянна павялічваецца для стабілізацыі выхаднога напружання.

5 Выснова
Даследаванне паказвае, што п'езаэлектрычная канстанта d33 кожнай зоны п'езаэлектрычнай керамікі, палярызаванай адначасова ў адным кірунку, больш паслядоўная і аднастайная, што спрыяе павышэнню эфектыўнасці выхаду ультрагукавога рухавіка. Для таго, каб палепшыць п'езаэлектрычнасць п'езаэлектрычнай керамікі і палепшыць прадукцыйнасць ультрагукавога рухавіка, аўтар правёў фундаментальныя даследаванні палярызацыйнай прылады п'езаэлектрычнай прылады і дасягнуў пэўных вынікаў, але далейшае паляпшэнне прадукцыйнасці п'езаэлектрычнай керамікі таксама будзе залежаць ад наступных аспектаў працы:

1 Далейшае вывучэнне п'езаэлектрычных керамічных матэрыялаў, паляпшэнне працэсу іх падрыхтоўкі і ўласцівасцей матэрыялаў.
2 Вывучыце новыя метады палярызацыі і паспрабуйце максімальна павялічыць характарыстыкі матэрыялаў.
3 Палепшыце ланцуг генерацыі высокага напружання палярызацыі, каб палепшыць якасць электраэнергіі і дыяпазон харчавання.
4 Шляхам эксперыментаў былі знойдзены аптымальныя ўмовы палярызацыі для розных п'езаэлектрычных керамічных вырабаў.