Ekvivalentní obvod vibrací spojky piezoelektrického keramického diskového oscilátoru

Piezoelektrické keramické rezonátory mají širokou škálu aplikací v mnoha oblastech, jako jsou ultrazvukové měniče, keramické filtry, piezoelektrické akcelerometry a keramické reproduktory. V tradiční teorii analýzy a testování piezoelektrických keramických rezonátorů (včetně mezinárodního standardu pro měření piezoelektrických krystalů IRE) se v zásadě předpokládá, že vibrace vibrátoru jsou jednorozměrné, takže geometrie vibrátoru je omezená. Je jako tenký kotouč nebo štíhlá ruka. Skutečná geometrie vibrátoru je však omezená a jeho vibrace jsou vícerozměrné spřažené vibrace, zvláště když geometrie vibrátoru nesplňuje požadavky jednorozměrné teorie. Jednorozměrná teorie již nebude platit a je třeba vyvinout nové teorie. S ohledem na vícerozměrné spřažené vibrace piezoelektrického vibrátoru konečné velikosti je obtížné odvodit analytické řešení. S rychlým rozvojem numerické výpočetní techniky a elektronické počítačové technologie byla numerická metoda široce používána při analýze vibrací vibrátoru, ale objem výpočtu je velký a zpracování dat a analýza výsledků jsou těžkopádné. Metoda ekvivalentního obvodu (jako je Masonův ekvivalentní obvod) byla široce používána v teorii jednorozměrné analýzy jednovidových oscilátorů. Má výhody zřejmého fyzikálního významu a jednoduché analýzy. Na základě podvodní piezoelektronka a pohybové rovnice piezoelektrických keramických oscilátorů jsou analyzovány spřažené vibrace vibrátoru za podmínky zanedbání smykového napětí a deformace vibrátoru. Získá se ekvivalentní obvod a rovnice rezonanční frekvence sdružené vibrace. Ve srovnání s numerickou metodou je její analýza a výpočet poměrně jednoduchý. Ve srovnání s jednorozměrnou teorií není celá teorie příliš složitá, ale dokáže lépe popsat sdružené vibrační charakteristiky vibrátoru a získané výsledky jsou v dobré shodě s naměřenými hodnotami.

2 Analýza náhradního obvodu piezoelektrického vibrátoru

Piezoelektrický keramický kotouč, jeho poloměr a tloušťka jsou horní a dolní koncové plochy, které jsou pokryty elektrickou entalpií, tloušťka je axiálně deuterována a budicí napětí se při provozu přidává ve směru tloušťky. Protože směr rýže je rovnoběžný se směrem budícího napětí, vibrace vibrátoru jsou hlavně natahovací vibrace a smyk lze ignorovat. piezokeramické potrubí a pohybové rovnice jsou k dispozici. Ekvivalentní elektromechanický vazebný koeficient radiálních vibrací a axiálních vibrací spojovacího vibrátoru je radiální a podélný elektromechanický vazební koeficient ideálního vibrátoru. Když je vibrátor v rezonanci, celková admitance má tendenci být nekonečná. Rezonanční frekvence piezoelektrického keramického diskového oscilátoru spojující vibrace, kdy materiál, geometrická velikost a vibrační režim vibrátoru (první kořen výše uvedené rovnice je vzat na základní frekvenci), lze získat mechanický mechanismus vibrátoru. Koeficient vazby a rezonanční frekvence, výše uvedená rovnice je transcendentální rovnice a její analytické řešení je obtížné najít a je nutné použít numerickou metodu. Řešením výše uvedené rovnice lze ze skutečné vibrace vibrátoru vidět, že dvě sady řešení odpovídají dvěma vibračním režimům vibračního kotoučového vibrátoru s připojenou deskou, vibračnímu režimu v langové ose a režimu radiální vibrace, a získanému vibrátoru Radiální a axiální rezonanční frekvence piezoelektrický keramický měničs jsou odlišné od jednorozměrné teoretické rezonanční frekvence stejné velikosti. Odvozovací proces bere v úvahu vazbu mezi vibračními módy. Kromě toho, když velikost vibrátoru vyhovuje určitým podmínkám, například poloměr vibrátoru se značně liší od tloušťky a dvě frekvence (tiskové radiální a tloušťkové rezonanční frekvence) získané frekvenční rovnicí jsou daleko od sebe, takže režim vibrací vibrátoru lze ignorovat. Vzájemná vazba mezi nimi je považována za vibraci jednoho vidu. Naopak, pokud velikost vibrátoru nesplňuje výše uvedené podmínky, jsou dvě frekvence získané frekvenční rovnicí relativně blízko a vibrace vibrátoru je složitější. V tuto chvíli již nebude jednorozměrná teorie použitelná a je třeba použít metodu analýzy v tomto článku. . Stručně řečeno, vibrace jakéhokoli skutečného vibrátoru jsou vícerežimové a mají více rezonančních frekvencí. Pokud však velikost vibrátoru splňuje určité podmínky, lze jej aproximovat jako jednovidový, to znamená, že jednovidový vibrátor diskutovaný v tradiční teorii je pouze přibližným vibračním režimem skutečného vibrátoru. Za normálních okolností jsou vibrace jakéhokoli skutečného vibrátoru sdružené vibrace. Navíc z výše uvedené analýzy můžeme vidět, že jediný vibrační mód ideálního oscilátoru lze přímo odvodit z teorie tohoto článku.