Výzkum piezoelektrického keramického polarizačního zařízení pro ultrazvukový motor

1 Navrhovaná polarizace
Ultrazvukový motor typu postupné vlny se spoléhá na postupnou vlnu v pružném tělese, aby získal rotační moment třením mezi rotorem. Podle základního pracovního principu ultrazvukového motoru s postupnou vlnou je konvenční metoda přijatá pro piezoelektrický vibrátor nejprve rozdělení podle vibračního režimu, kolik přepážek a kolikrát polarizace. Studie zjistila, že tato polarizace piezoelektrických vibrátorů má velké nevýhody. Vzhledem k vícenásobné polarizaci jsou polarizační účinky přepážek po polarizaci různé, takže amplitudy ohybových vln buzených dvěma sadami piezoelektrických vibrátorů nelze vyrovnat. V tomto okamžiku je koeficient tření mezi rotorem a statorem nižší, což ovlivňuje výstupní účinnost motoru. Za účelem vyřešení výše uvedených problémů a zlepšení stejnoměrnosti polarizace tento článek navrhuje simultánní izotropní polarizační režim. Nejprve je piezoelektrická keramika nejprve rozdělena a poté je kladná polarita výstupního napětí vysokonapěťového generujícího obvodu připojena ke kladné polarizační přepážce piezoelektrické keramiky prostřednictvím zařízení pro distribuci elektrického pole; záporná polarita výstupního napětí je připojena k rubu piezoelektrické keramiky. Po nabuzení polarizačního zařízení se piezoelektrická keramika současně polarizuje ve stejném směru.

2 celková struktura
Kromě běžně používané tepelné polarizace, Proces polarizace piezokeramických krystalů křemene má také vysokoteplotní a nízkonapěťovou polarizaci, proces rezonanční polarizace a podobně. Různé polarizační procesy mají různé požadavky na design polarizačních zařízení. Za předpokladu splnění polarizačních požadavků, aby bylo navržené polarizační zařízení jednoduché a spolehlivé, obsluha je jednoduchá, volí se proces tepelné polarizace, to znamená, že piezoelektrická keramika, která má být polarizována, se umístí do silikonového oleje a zahřeje se na 100 ° C ~ 150 ° C a poté je proud přiveden přes piezoelektrickou keramiku tak, aby byly domény po časovém úseku co nejdále vyrovnány ve směru vnějšího elektrického pole. Polarizační mechanismus je jednoduše pod působením silného stejnosměrného elektrického pole, původně chaoticky orientované polarizační oblasti (elektrické domény) jsou uspořádány v pořadí podél směru elektrického pole. Po odstranění elektrického pole si domény v keramickém tělese stále zachovávají určitý směr podél elektrického pole. Z izotropního polykrystalu (není zde žádné posunutí elektrického těžiště a žádná piezoelektrika) se tak stane anizotropní polykrystal, takže piezokeramické těleso má piezoelektrické vlastnosti. Podle požadavků procesu tepelné polarizace musí polarizační zařízení poskytovat konstantní polarizační teplotu, vhodné polarizační elektrické pole a požadované rozložení elektrického pole. Piezoelektrické keramické polarizační zařízení by se podle konstrukčních požadavků mělo skládat především z následujících tří částí:
1 topný okruh. Hlavně ohřívačem, regulátorem teploty. Skládá se z polarizační drážky.
2 polarizační obvod generování vysokého napětí.
3 zařízení pro distribuci elektrického pole.

3 regulátor teploty
Systém je založen na mikrokontroléru jako jádru pro řízení a koordinaci celého regulátoru. Využívá teplotní senzor jako součást měření teploty, obvod V/F jako A/D převod, silná odolnost proti rušení. V regulátoru teploty lze funkce, jako je nastavení a běh teploty a regulačních parametrů, provádět pomocí klávesnice a obvodu displeje. Program regulátoru převezme algoritmus. Principem řízení je nejprve najít hodnotu odchylky měřicí polarizační teploty a nastavenou teplotu a poté zpracovat hodnotu odchylky pro získání řídicího signálu pro úpravu pracovního poměru výstupního signálu, čímž se nastavení poměru doby ohřevu v určitém období používá k řízení teploty polarizační lázně. Pracovní proces systému je následující: teplotní signál je převeden na napěťový signál integrovaným teplotním senzorem a napěťový signál je zesílen a filtrován pro provedení převodu napětí na frekvenci a je získán sled pulzů kompatibilní s logickým obvodem a frekvence pulzů a teplota jsou přesně úměrné. Poté, co je puls izolován optočlenem, je přiveden do jednočipového mikropočítače. Po zpracování programu lze získat aktuální hodnotu teploty. Teplota je porovnána s nastavenou hodnotou teploty pro získání teplotní odchylky. Řídicí veličina je vypočítána algoritmem a řízena. Doba zapnutí a vypnutí napětí aplikovaného na ohřívač k dosažení účelu regulace teploty.

4 polarizační obvod generování vysokého napětí
Funkce polarizačního vysokého napětí Generující obvod piezoelektrického kotoučového měniče má zajistit vhodné podmínky elektrického pole pro polarizaci, která je klíčovou součástí piezoelektrického keramického polarizačního zařízení. V polarizačním vysokonapěťovém generujícím obvodu se centrální transformátor pro regulaci odbočovacího napětí a zvyšovací transformátor používají k posílení komerčního výkonu, výstupu střídavého vysokého napětí a následnému usměrnění přes můstkový usměrňovací obvod pro získání stejnosměrného vysokého napětí potřebného pro polarizaci. Během polarizačního provozu se napěťový regulační transformátor pomalu nastavuje tak, aby pomalu zvyšoval výstupní stejnosměrné napětí a poskytoval vhodné stejnosměrné elektrické pole pro polarizaci. V polarizačním experimentu bylo zjištěno, že když je výstupní napětí nastaveno na určitou hodnotu, výstupní napětí bude pomalu klesat, jak postupuje polarizační proces. Aby byl proces polarizace stabilní, potřebujeme to úpravou napěťového regulačního transformátoru, vstupní napětí se neustále zvyšuje, aby se stabilizovalo výstupní napětí.

5 Závěr
Výzkum ukazuje, že piezoelektrická konstanta d33 každé zóny piezoelektrické keramiky polarizované současně ve stejném směru je konzistentnější a jednotnější, což je výhodné pro zlepšení výstupní účinnosti ultrazvukového motoru. Aby se zlepšila piezoelektrická schopnost piezoelektrické keramiky a zlepšil výkon ultrazvukového motoru, provedl autor základní výzkum polarizačního zařízení piezoelektrického zařízení a dosáhl určitých výsledků, ale další zlepšení výkonu piezoelektrické keramiky bude záviset také na následujících aspektech práce:

1 Další studium piezoelektrických keramických materiálů, zlepšování procesu jejich přípravy a materiálových vlastností.
2 Studujte nové metody polarizace a snažte se maximalizovat výkon materiálů.
3 Vylepšete polarizační obvod generování vysokého napětí, abyste zlepšili kvalitu napájení a rozsah napájení.
4 Pomocí experimentů byly hledány optimální polarizační podmínky pro různé piezoelektrické keramiky.