Adgangskarakteristika for piezoelektrisk keramik

Admissionsegenskaberne analyseres yderligere baseret på det opnåede ækvivalente kredsløbsdiagram af piezoelektrisk keramisk transducer . For at forenkle udledningen antages det, at den piezoelektriske keramiske transducer ikke har noget elektrisk tab, det vil sige 0R=0, og det tilsvarende kredsløb er et LC-kredsløb. Til analyse af seriegrenen, ifølge definitionen af ​​resonansfrekvensen, lad 1B=0, 1G=0 eller 111RG= opnås. Da den faktiske piezoelektriske keramiske transducers dynamiske modstand 0R ikke kan være nul, kan udtrykket af 1G vides, at kun 111RG opfylder betingelsen om serieresonans. I betragtning af situationen efter tilføjelse af en statisk kondensator til den statiske kapacitans, er transducerens adgang ækvivalent med susceptansen af ​​seriegrenen. Generelt er den mekaniske kvalitetsfaktor for den piezoelektriske keramiske transducer stor, det vil sige nær serieresonansfrekvensen varierer værdien af ​​00CjY med frekvensen og kan tilnærmes som en konstant. Derfor er det kun nødvendigt at forskyde ordinaten af ​​admittanscirklen opnået af seriegrenen, og abscissen forbliver uændret for at opnå transduceren efter tilføjelse af den statiske kondensator og derefter overveje transducerens statiske modstand. det er usandsynligt, at den faktiske adgangscirkel tangerer den langsgående akse, men til den positive retning af den vandrette akse med en vis mængde (mængden af ​​translationsafstand afhænger af modstanden af ​​den statiske modstand), En kort analyse af adgangsdiagrammet viser, at når sff< er s, er susceptansværdien større end nul. Når sff er s, er susceptansværdien mindre end nul. Derfor, når frekvensen stiger, ændres adgangscirklen i urets retning. Derudover er der i nærheden af ​​serieresonansfrekvensen to frekvenspunkter, således at transducerens samlede susceptans er nul. 

På dette tidspunkt, efter at effektsignalet passerer gennem transduceren, ændres kun amplituden, og der er ingen faseændring, det vil sige, at spændings- og strømsignalerne er i fase af disse to frekvenser, den mindre værdi af frekvensen rf kaldes resonansfrekvensen af hårdt materiale piezoelektrisk keramik , og den større af kaldes anti-resonansfrekvensen. Derudover er der en frekvens mf som maksimerer transducerens admittansværdi og en frekvens nf hvor admittansværdien er den mindste. Frekvensen pf ved skæringspunktet mellem origo og serieresonansfrekvenspunktet og admittanscirklen kaldes parallelresonansfrekvensen. Derudover skal det især påpeges, at ovenstående diskussion udføres inden for et lille frekvensvariationsområde omkring en vibrationstilstandsresonansfrekvens. når diameteren af ​​adgangscirklen er meget større end ændringen af ​​0C i dette frekvensområde. Det er korrekt, ellers bliver transducerens adgangskurve meget kompliceret, med vinkurvens karakteristika.Ifølge afledningsprocessen i ovenstående adgangsdiagram er forholdet mellem hver parameter og adgangsdiagrammet i det ækvivalente kredsløb af den piezoelektriske keramiske transducer introduceret nedenfor, og de respektive beregningsformler er givet. I transducerens admittansdiagram er diameteren parallel med længdeaksen, og admittansen er afrundet i to punkter, der er henholdsvis betegnet som 1f og 2f. Ved 1f er de dynamiske konduktans- og susceptansværdier for seriegrenene ens.

Det kan ses af ovenstående teoretiske udledning af korrelationsfunktionsmetoden.måleprincip og faseforskel af de Pzt4 piezokeramiske cylindermålesignaler er uafhængige af signalets frekvens. Det vil sige, at korrelationsfunktionsmetoden ikke påvirkes af frekvensen og kan bruges til at måle faseforskellen af ​​signalet af den ukendte frekvens. Samtidig er udledningen af ​​korrelationsfunktionsmetoden baseret på en sinusformet funktion. Derfor kan den kun bruges til at måle sinus- eller cosinussignaler, og den kan ikke måle generelle periodiske signaler.

Da støjinterferenssignalet på kolonne piezoelektrisk keramik er ikke korreleret med det originale signal, korrelationsfunktionsmetoden kan effektivt undertrykke støjinterferens. Men hvis der er et stærkt korrelationsinterferenssignal i systemet, og signal-til-støj-forholdet er relativt lavt, vil korrelationsfunktionsmetodens målefejl være relativt stor. Det kan ses fra den endelige beregningsformel for den diskrete sekvens af korrelationsfunktionsmetoden, at beregningsresultatet er relateret til antallet af punkter, det vil sige, at størrelsen af ​​målefejlen er relateret til antallet af prøvepunkter, og det større antal prøvepunkter er tættere på, for beregningsresultatet er den sande værdi. Målefejlen er mindre. Baseret på ovenstående analyse af karakteristikaene for korrelationsfunktionsmetoden, kan det ses, at korrelationsfunktionsmetoden har en stærk undertrykkelsesevne for DC-offset og støj i det samplede konverteringssignal. Fejlen skyldes hovedsagelig, at prøven med endelig længde bruges i stedet for Gaussisk hvid. Støj-A/D-kvantiseringsfejlen gør, at det detekterede sinusformede signal ikke er fuldstændig ukorreleret med støjsignalet. Derfor er målefejlen for korrelationsfunktionsmetoden relateret til antallet af bits af A/D-konverteringen, signal-til-støj-forholdet af signalet har antallet af opsamlingspunkter.

Den begrænsede mindste kvadraters kurvetilpasning af admittanscirklen er, at vi har opnået konduktans- og susceptansværdierne for den piezoelektriske transducer ved hver testfrekvens og tegner admittanscirkeldiagrammet, men dette er ikke nok. 

Det kan ses ud fra beregningsformlen for de forskellige parametre i piezoelektriske skiver piezo keramisk ækvivalent kredsløb, som vi også har brug for for at opnå værdien af ​​centrum og radius af adgangscirklen. For at gøre dette er det nødvendigt at udføre en cirkulær kurvetilpasning på de opnåede diskrete punkter. Der er mange måder at passe en cirkel på. Almindeligt anvendte er gennemsnitsmetoden, den vægtede gennemsnitsmetode og mindste kvadraters metode. Ideen med gennemsnitsmetoden er at beregne gennemsnitsværdien af ​​de vandrette og lodrette koordinater for hvert diskret punkt separat, og som de vandrette og lodrette koordinater for cirklens centrum tages gennemsnitsværdien af ​​afstanden fra centrum af cirklen til hvert diskret punkt som radius. Denne metode er enkel at beregne og er velegnet til tilfælde, hvor de diskrete punkter er fordelt mere ensartet. Men i tilfælde af ujævn fordeling vil den beregnede midterposition være forspændt mod den side, hvor de diskrete punkter er tæt fordelt, og den beregnede værdi af radius vil være for lille. Den vægtede gennemsnitsmetode er en forbedring af gennemsnitsmetoden. Den tilføjer en koefficient relateret til buelængden mellem to tilstødende punkter ved beregning af centerkoordinaterne, hvilket reducerer indflydelsen af ​​ujævn fordeling af diskrete punkter og reducerer fejlen. Men da buelængden mellem to tilstødende punkter ikke kan opnås nøjagtigt (i praksis bruges afstanden mellem to punkter), er fejlen stadig stor. I modsætning hertil har mindste kvadraters metode højere præcision.