d33 návrh zařízení pro testování parametrů piezokeramiky

Tato konstrukce využívá jednočipový mikropočítač jako řídicí obvod a obvod pro výpočet parametrů. Generátor signálu vydává kontinuální analogový signál rozmítání frekvence, který je aplikován na piezoelektrickou keramiku, která detekuje amplitudu napětí a proudu analogového signálu, převádí jej na digitální signál a posílá jej do mikrokontroléru. Měřící napětí Parametry aktuálního systému, frekvenčně-rezonanční a antirezonanční frekvence jsou vypočítány pro získání funkčního programu systému, včetně externího sběru dat, sběru budícího signálu, výpočtu rezonanční a antirezonanční frekvence, výpočtu parametru d33, zpracování poruchového stavu a alarmu atd. Budicí signál a detekční obvod vydávají signálový generátor. Frekvence budícího signálu je od 35 do 45 kHz. Rezonanční fr a antirezonanční frekvence fa of piezokeramický válcový měnič se získá pomocí programu frekvenčního rozmítání. Vztah mezi odporem R, indukčností L, kapacitou C a napětím a proudem lze použít k získání d33 piezoelektrické keramiky podle vzorce.

Strukturální schéma části pro nastavení tlaku. Hardware systému se skládá z detekce a nastavení tlaku na jednom čipu, výstupu signálu frekvenčního rozmítání a výpočtu rezonanční frekvence. Část pro nastavení tlaku porovnává se signálem tlaku s nastavenou hodnotou, aby se určil stav chodu motoru vpřed a vzad.

Pracovní proces je následující jednočipová počítačová jednotka detekce tlaku a nastavení výstupního signálu rozmítání frekvence a výpočet detekce rezonanční frekvence, aby se dosáhlo výpočtu d33. Pro zlepšení přesnosti měření vyberte výstupní frekvenci 35 ~ 45 kHz generátorem signálu pro měření, konverzi a záznam dat a nakonec vypočítejte d33. V rovnici lze získat tři neznámé R, L a C (hlavně parametry C). Specifická hodnota d33 je vypočtena pro získání piezoelektrické deformační konstanty d33.

Testovací obvod používá metodu přenosové linky. Vzhledem k tomu, kapacita samotná skladová piezoelektrická keramika je malá, poměr distribuované kapacity k volné kapacitě Cr svítidla a testovacího systému by neměl být větší než 1/10, v opačném případě musí být výsledky testu opraveny. Metoda vyžaduje d33 pro testování geometrických rozměrů vzorku následovně: poměr délky L k šířce W deskovitého keramického plátu, tj. L/W> 5, aby byla zajištěna jediná podélná délka plátového piezokeramického plátu v režimu natahovací vibrace a zabránění dalšímu .Interference vibračního režimu na výsledky testu; jinak se v rezonanční křivce objeví parazitní píky, což znesnadní určení rezonanční frekvence. Známá objemová hmotnost materiálu vzorku ρ (kg / m3), volná kapacita CT (F) (včetně hodnot celkové statické a dynamické kapacity deskovité piezokeramické desky měřené při nízké frekvenci C ,, C, a C, což je C. + C₁.), délka L (mm), tloušťka d (mm), šířka W (mm), plocha vzorku elektrody sečtená o rezonanci S (mm²), série detekce rezonance vzorku S (mm²), řada f rozmítacího budícího signálu a paralelního rezonančního kmitočtu fp (Hz) za účelem výpočtu hodnoty d33. Při výpočtu d33 je vyžadována přesnost času a frekvence. Kvůli přesnému měření fs a fp. Je to obtížné, takže můžete použít metodu přenosu sítě ve tvaru písmene V pro měření maximální rezonanční frekvence a antirezonanční frekvence. Zde lze fs a fp nahradit fr a fa.

Testovací experiment a analýza

Dvě skupiny L * W * d s 5 H každá z 20 mm x 5 mm x 1 mm a 60 mm x 5 mm x 1 mm testované piezoelektrické keramiky byly aplikovány s daným tlakem 0,5 N pro testovací experimenty. Odpovídající d33 se získá detekcí a výpočtem parametrů (R, L, C) piezoelektrické keramické desky. Signál testovací frekvence (35 ~ 45 kHz) použitý v procesu detekce je upravován na frekvenci signálu každých los, což je (40 ± 0,5 × n) kHz. Jednočipový mikropočítač vzorkuje a získává hodnoty proudu a napětí budicích signálů různých frekvencí a detekuje a vypočítává R, L, C a d33.

Výpočet testu parametru d33 testovaného vzorku se porovná s testem za použití standardního přístroje pro měření parametrů d33. Výsledky ukazují, že rozmezí mezi maximálními a minimálními hodnotami výsledků testu je stabilní v přijatelném rozmezí a chyba je menší než 5 % ve srovnání s hodnotou získanou standardním testerem. Parametry (R, L, C) piezokeramického čipu získané z vlastní detekce jsou v dobré shodě s parametry naměřenými standardním měřicím přístrojem, což efektivně zlepšuje efektivitu testu a poskytuje podmínky pro následný on-line měřicí algoritmus a návrh zařízení.