Zprávy

Nacházíte se zde: Domov / Zprávy / Základy piezoelektrické keramiky / Tlumicí charakteristiky elektromechanické vazby mezi piezo keramickým krystalem a elektrickým obvodem

Tlumicí charakteristiky elektromechanické vazby mezi piezokeramickým krystalem a elektrickým obvodem

Zobrazení: 4 Autor: Editor webu Čas publikování: 2020-03-05 Původ: místo

Zeptejte se

Piezoelektrická keramika, jako nový funkční keramický materiál, který byl široce používán v mnoha technických oborech, včetně aplikací v oblasti strukturální regulace vibrací. Díky své schopnosti transformovat mechanickou energii a elektrickou energii může být zabudován do systému jako ultrazvukový senzor nebo akční člen pro aktivní řízení strukturálních vibrací. Když piezoelektrické keramické materiály a vnější obvody tvoří uzavřený obvod, díky mechanické a elektrické vazbě, bude vykazovat určité tlumicí charakteristiky, které lze použít pro pasivní řízení konstrukcí.

V roce 1979 Forward poprvé navrhl možnost použití piezoelektrické keramiky paralelně s obvodovými součástmi pro řízení vibrací a poté hagood a von ,V tomto článku jsou teoreticky modelovány mechanické a elektrické vazebné charakteristiky piezoelektrické keramiky a vnějších obvodů a vliv Piezokeramická trubice PZT na vibrace konzoly, když jsou zapojeny paralelně s čistě odporovým obvodem a sériovým odporovým indukčním obvodem. Experimentální výsledky jsou v dobré shodě s teoretickými výsledky, které systematicky prokazují proveditelnost piezoelektrické keramiky a vnějších obvodů paralelně pro řízení vibrací. Od té doby do této oblasti začalo investovat mnoho výzkumníků.

Aby se lépe uplatnily tlumicí charakteristiky o ultrazvukový hladinový převodník pro řízení vibrací, na základě výzkumné práce v tomto příspěvku je sestaven teoretický model tlumicích charakteristik paralelní vazby piezoelektrické keramiky s obvody odporové indukčnosti a odporové kapacity a teoretický model je ověřen na základě konzolového systému, který poskytuje teoretický základ pro aplikaci piezoelektrické keramiky v oblasti základů pasivního řízení.

Tlumicí charakteristiky paralelní piezoelektrické keramiky

Piezoelektrické keramické materiály mají tu vlastnost, že přeměňují mechanickou energii na energii elektrickou. Když je piezoelektrická keramika vystavena vnější síle, povrch vytvoří elektrický náboj. Pokud je piezoelektrická keramika ve stavu obvodu, náboj se shromáždí na povrchu piezoelektrické keramiky. Když piezoelektrická keramika tvoří uzavřený obvod s vnějším obvodem, část elektrického náboje bude spotřebována ve formě tepelné energie impedancí v obvodu, to znamená, že část mechanické energie se uvolní ve formě tepelné energie. Jedná se o mechanismus, kterým jsou piezoelektrická keramika a externí obvody zapojeny paralelně pro pasivní kontrolu vibrací.

1.2 teoretický model

Z elektrického hlediska lze piezoelektrickou keramiku zjednodušit jako sériový model zdroje napětí a kondenzátoru. Jedná se o ekvivalentní elektrický model piezokeramiky paralelně s vnějším obvodem. Elektrická impedance systému, když je vnější obvod uzavřený nebo otevřený. Mechanická impedance je ekvivalentní mechanické tuhosti piezoelektrických materiálů. Proto mohou být definovány tlumicí charakteristiky paralelní piezoelektrické keramiky, faktor rozptylu energie ŋ a poměr tuhosti e. Když jsou vnější obvody paralelní obvod s odporovou indukčností a sériový obvod s odporovou zápornou kapacitou, lze získat model charakteristiky tlumení materiálu piezoelektrické keramiky: charakteristiky tlumení piezoelektrické keramiky a koeficient vibrací elektromechanické keramiky, koeficient pracovní frekvence piezoelektrické keramiky souvisí se všemi Tlumicí charakteristiky paralelní piezoelektrické keramiky souvisí s mnoha faktory, jako jsou charakteristiky piezoelektrické keramiky, typy vnějších obvodů a specifické parametry obvodu. Se změnou těchto faktorů vykazuje piezoelektrická keramika odlišné charakteristiky tlumení.

Simulační výzkum Založený na systému konzolových nosníků

Za účelem ověření vlivu typu obvodu a souvisejících parametrů na tlumicí charakteristiky paralelního piezoelektrické keramické měniče , je navržena sada simulačního systému založeného na konzolovém nosníku. Piezoelektrický keramický plech PZT-5 je nalepen na povrch konzolového nosníku, povrch nosníku je uzemněn a je znázorněn směr polarizace piezoelektrického keramického plechu. Mezi čtyřmi piezoelektrickými keramickými deskami jsou dva akční členy, které jsou hnacími zdroji vibrací konzolového paprsku; jedním je snímač, který odráží intenzitu vibrací odpovídající polohy na konzolovém nosníku prostřednictvím naměřené hodnoty napětí; druhý je paralelní s vnějším obvodem, první pár piezoelektrických keramických desek je 60 mm * 26,4 mm * 0,25 mm a druhý pár je 50 mm * 26,4 mm * 0,25 mm. Vzdálenost mezi levým koncem dvou párů piezokeramických čipů a pevným koncem konzolového nosníku je 18 mm a 100 mm. Mezi vstupním napětím akčního členu a výstupním napětím snímače existuje vztah přenosové funkce. Porovnáním přenosové funkce vnějšího paralelního obvodu v otevřeném a uzavřeném obvodu lze určit vliv paralelní piezoelektrické keramiky na vibrace systému.

Podle výše uvedeného modelu je ve čtyřech případech simulován vliv piezoelektrické keramiky na vibrace konzolového nosníkového systému. Jedná se o odpor, sériovou odporovou indukčnost, paralelní odporovou indukčnost a zápornou kapacitu paralelního odporu. Záporná kapacita je realizována obvodem pro převod záporné impedance. Parametry konzoly a piezoelektrické keramiky použité v simulaci zahrnují pouze první režim konzoly a je uvažován vliv změny odporu na tlumicí charakteristiky piezoelektrické keramiky.

V různých paralelních obvodech má piezoelektrická keramika velký vliv na vibrace konzolového nosníkového systému. Pro stejný obvod se tlumicí účinek mění se změnou hodnoty odporu a existuje optimální hodnota z trendu změny. To je v souladu s teoretickým modelem v předchozí části. Z porovnání je vidět, že tlumicí účinek je nejmenší, když je zapojen paralelně s odporem, a nejsilnější, když je zapojen paralelně s odporovým sériovým obvodem se zápornou kapacitou. Pro dva druhy paralelních obvodů s odporovou indukčností je vliv piezoelektrické keramiky na systém podobný, ale citlivost tlumení se změnou odporu je zcela odlišná. Navíc, když se odpor sériového odporového indukčního obvodu změní z velkého na malý a odpor paralelního odporového indukčního obvodu se změní z malého na velký, trend jejich vlivu na výkon konzolového systému je stejný. Vzhledem k tlumicím charakteristikám piezokeramiky paralelně a jejich vlivu na výkon systému je provedeno komplexní srovnání.