d33 параметр выпрабавальнага прылады дызайн пьезокерамики

У гэтай канструкцыі ў якасці схемы кіравання і вылічэння параметраў выкарыстоўваецца адначыпавы мікракампутар. Генератар сігналаў выдае бесперапынны аналагавы сігнал разгорткі частоты ўзбуджэння, які падаецца на п'езаэлектрычную кераміку, якая выяўляе напружанне і амплітуду току аналагавага сігналу, пераўтварае яго ў лічбавы сігнал і адпраўляе ў мікракантролер. Вымяральнае напружанне Бягучая сістэма, частотна-рэзанансныя і антырэзанансныя параметры частоты разлічваюцца для атрымання праграмы функцыянавання сістэмы, уключаючы збор знешніх даных, атрыманне сігналу ўзбуджэння, разлік рэзананснай і антырэзананснай частаты, разлік параметраў d33, апрацоўку стану няспраўнасці і трывогу і г. д. Сігнал узбуджэння і выхад ланцуга выяўлення генератарам сігналаў. Частата сігналу ўзбуджэння ад 35 да 45кГц. Рэзанансная fr і антырэзанансная частата fa п'езакерамічны цыліндрычны пераўтваральнік атрыманы з дапамогай праграмы разгорткі частоты. Сувязь паміж супраціўленнем R, індуктыўнасцю L, ёмістасцю C і напругай і токам можа быць выкарыстана для атрымання d33 п'езаэлектрычнай керамікі ў адпаведнасці з формулай.

Структурная схема часткі рэгулявання ціску. Апаратнае забеспячэнне сістэмы складаецца з адначыпавага выяўлення і рэгулявання ціску, выхаднога сігналу разгорткі частоты і разліку рэзананснай частаты. Секцыя рэгулявання ціску параўноўвае сігнал ціску з зададзеным значэннем для вызначэння прамога і зваротнага стану рухавіка.

Працоўны працэс заключаецца ў наступным: адначыпавы камп'ютэрны блок вызначэння ціску і выхаднога сігналу разгорткі рэгулявання частоты і разлік выяўлення рэзананснай частаты, каб дасягнуць разліку d33. Для таго, каб павысіць дакладнасць вымярэнняў, выбіраючы выхадную частату 35 ~ 45 кГц генератарам сігналаў для вымярэння, пераўтварэння і запісу даных і, нарэшце, вылічыце d33. Можна атрымаць тры невядомыя R, L і C ва раўнанні (у асноўным параметры C). Удзельнае значэнне d33 разлічваецца для атрымання пастаяннай п'езаэлектрычнай дэфармацыі d33.

Тэставы контур выкарыстоўвае метад лініі перадачы. Паколькі ёмістасць ст базавая п'езаэлектрычная кераміка сама па сабе невялікая, стаўленне размеркаванай ёмістасці да свабоднай ёмістасці Cr прыстасавання і тэставай сістэмы не павінна перавышаць 1/10, у адваротным выпадку вынікі выпрабаванняў неабходна выправіць. Метад патрабуе d33 для праверкі геаметрычных памераў узору наступным чынам: стаўленне даўжыні L да шырыні W пласціністага керамічнага ліста, гэта значыць L / W> 5, каб забяспечыць адзіную падоўжную даўжыню пласціністага п'езакерамічнага ліста ў рэжыме расцягваючых вібрацый і пазбягаючы іншых. Умяшанне рэжыму вібрацыі на вынікі выпрабаванняў; у адваротным выпадку на рэзананснай крывой з'явяцца паразітныя пікі, што ўскладніць вызначэнне рэзананснай частаты. Аб'ёмная шчыльнасць матэрыялу вядомага ўзору ρ (кг / м3), свабодная ёмістасць CT (F) (уключаючы значэнні агульнай статычнай і дынамічнай ёмістасці пласціністай п'езакерамічнай пласціны, вымераныя пры нізкай частаце C ,, C і C, якая складае C + C₁.), даўжыня L (мм), таўшчыня d (мм), шырыня W (мм), плошча электрода ўзору S (мм²), частата паслядоўнага рэзанансу fs (Гц) выбаркі выяўляецца шляхам дадання разгортвання сігналу ўзбуджэння і паралельнай рэзананснай частаты fp (Гц), каб вылічыць значэнне d33. Пры разліку d33 час і частата павінны быць дакладнымі. Дзякуючы дакладнаму вымярэнню fs і fp. Гэта складана, таму вы можаце звярнуцца да V-вобразнага метаду перадачы сеткі для вымярэння максімальнай рэзананснай і антырэзананснай частаты. Тут fs і fp можна замяніць на fr і fa.

Праверачны эксперымент і аналіз

Дзве групы Д * Ш * Г з 5 В кожная з 20 мм х 5 мм х 1 мм і 60 мм х 5 мм х 1 мм п'езаэлектрычнай керамікі для тэставання былі прыменены з зададзеным ціскам 0,5 Н для тэставых эксперыментаў. Адпаведны d33 атрыманы шляхам выяўлення і разліку параметраў (R, L, C) п'езаэлектрычнага керамічнага ліста. Сігнал тэставай частаты (35 ~ 45 кГц), які ўжываецца ў працэсе выяўлення, карэктуецца на частату сігналу кожныя lo s, якая складае (40 ± 0,5 × n) кГц. Адначыпавы мікракампутар выбірае і атрымлівае значэнні току і напружання сігналаў узбуджэння розных частот, а таксама выяўляе і вылічвае R, L, C і d33.

Тэставы разлік параметру d33 узору, які падлягае тэсціраванню, параўноўваецца з тэстам з выкарыстаннем стандартнага прыбора для вымярэння параметраў d33. Вынікі паказваюць, што дыяпазон паміж максімальным і мінімальным значэннямі вынікаў выпрабаванняў стабільны ў дапушчальным дыяпазоне, а хібнасць складае менш за 5% у параўнанні са значэннем, атрыманым стандартным тэстарам. Параметры (R, L, C) п'езакерамічнага чыпа, атрыманыя ў выніку фактычнага выяўлення, добра адпавядаюць параметрам, вымераным стандартным вымяральным прыборам, што эфектыўна павышае эфектыўнасць тэставання і забяспечвае ўмовы для наступнага алгарытму онлайн-вымярэння і канструкцыі прылады.