Forskning i piezoelektrisk keramisk polarisationsenhed til ultralydsmotor

1 Foreslået polarisering
Ultralydsmotoren af ​​den bevægende bølgetype er afhængig af den bevægende bølge i det elastiske legeme for at opnå rotationsmomentet ved friktionen mellem rotoren. I henhold til det grundlæggende arbejdsprincip for den rejsende bølgetype-ultralydsmotor er den konventionelle metode, der anvendes til den piezoelektriske vibrator, først at opdele i henhold til vibrationstilstanden, hvor mange skillevægge og hvor mange gange polarisering. Undersøgelsen viste, at denne polarisering af piezoelektriske vibratorer har store ulemper. På grund af de mange polariseringer er polarisationseffekterne af partitionerne efter polarisering forskellige, så amplituderne af bøjningsbølgerne exciteret af de to sæt piezoelektriske vibratorer kan ikke afbalanceres. På dette tidspunkt er friktionskoefficienten mellem rotoren og statoren lavere, hvilket påvirker motorens outputeffektivitet. For at løse ovenstående problemer og forbedre polarisationsensartetheden foreslår dette papir en simultan isotrop polariseringstilstand. For det første opdeles den piezoelektriske keramik først, og derefter forbindes den positive polaritet af udgangsspændingen fra det højspændingsgenererende kredsløb til den positive polarisationspartition af den piezoelektriske keramik gennem den elektriske feltfordelingsanordning; den negative polaritet af udgangsspændingen er forbundet med det omvendte af den piezoelektriske keramik. Efter at polarisationsanordningen er aktiveret, polariseres det piezoelektriske keramik samtidigt i samme retning.

2 overordnet struktur
Ud over den almindeligt anvendte termiske polarisering er den piezo keramisk krystal kvarts stang polariseringsproces har også en høj temperatur og lav spænding polarisering, en resonanspolariseringsproces og lignende. Forskellige polarisationsprocesser har forskellige designkrav til polarisationsenheder. Under forudsætningen om at opfylde polarisationskravene, for at gøre den designede polarisationsenhed enkel og pålidelig, er betjeningen enkel, de vælger den termiske polariseringsproces, det vil sige, at den piezoelektriske keramik, der skal polariseres, anbringes i silikoneolien og opvarmes til 100 ° C ~ 150 ° C, og derefter påføres strømmen, så den er rettet ud over det keramiske område. som muligt i retning af det eksterne elektriske felt og tages ud efter et stykke tid. Polarisationsmekanismen er simpelthen under påvirkning af et stærkt DC elektrisk felt, de oprindeligt kaotisk orienterede polarisationsområder (elektriske domæner) er arrangeret i en rækkefølge langs retningen af ​​det elektriske felt. Efter at det elektriske felt er fjernet, bevarer domænerne i det keramiske legeme stadig en bestemt retning langs det elektriske felt. Således bliver den isotrope polykrystal (der er ingen forskydning af det elektriske tyngdepunkt og ingen piezoelektricitet) en anisotropisk polykrystal, så det piezokeramiske legeme har piezoelektriske egenskaber. I henhold til proceskravene til termisk polarisering skal polarisationsanordningen give en konstant polarisationstemperatur, et passende elektrisk polariseringsfelt og en ønsket elektrisk feltfordeling. I henhold til designkravene skal den piezoelektriske keramiske polarisationsenhed hovedsageligt bestå af følgende tre dele:
1 varmekreds. Hovedsageligt med varmelegeme, temperaturregulator. Den består af en polariserende rille.
2 polarisering højspændingsgenererende kredsløb.
3 elektrisk feltfordelingsanordning.

3 temperaturregulator
Systemet er baseret på mikrocontrolleren som kernen til at styre og koordinere hele controlleren. Den bruger temperatursensor som temperaturmålingskomponent, V/F-kredsløb som A/D-konvertering, stærk anti-interferensevne. I temperaturregulatoren kan funktioner som indstilling og kørsel af temperatur og kontrolparametre udføres af et tastatur og et displaykredsløb. Controllerprogrammet anvender algoritmen. Styringsprincippet er først at finde afvigelsesværdien for den målende polarisationstemperatur og den indstillede temperatur, og derefter behandle afvigelsesværdien for at opnå et styresignal for at justere driftsforholdet for udgangssignalet, hvorved forholdet mellem opvarmningstiden i en bestemt periode bruges til at kontrollere temperaturen på polarisationsbadet. Systemets arbejdsproces er som følger: Temperatursignalet konverteres til et spændingssignal af en integreret temperatursensor, og spændingssignalet forstærkes og filtreres for at udføre spændingsfrekvensomdannelse, og der opnås et pulstog, der er kompatibelt med det logiske kredsløb, og pulsfrekvensen og temperaturen er nøjagtigt proportionale. Efter at pulsen er isoleret af optokobleren, indlæses den i single-chip mikrocomputeren. Efter at programmet er behandlet, kan den aktuelle temperaturværdi opnås. Temperaturen sammenlignes med temperaturens indstillede værdi for at opnå temperaturafvigelsen. Kontrolmængden beregnes af algoritmen og kontrolleres. On-off-tiden for den spænding, der påføres varmelegemet for at opnå formålet med at kontrollere temperaturen.

4 polarisering højspændingsgenererende kredsløb
Funktionen af ​​polarisering højspænding piezoelektrisk disk transducer genereringskredsløb er at give passende elektriske feltforhold for polarisering, som er en nøgledel af den piezoelektriske keramiske polariseringsenhed. I polarisationshøjspændingsgenereringskredsløbet bruges den centrale udtagsspændingsregulerende transformer og step-up-transformatoren til at øge den kommercielle effekt, udsende en AC-højspænding og derefter ensrette gennem et broensretterkredsløb for at opnå en DC-højspænding, der kræves til polarisering. Under polariseringsdrift justeres den spændingsregulerende transformator langsomt for at øge udgangs-DC-spændingen langsomt, hvilket giver et passende DC-elektrisk felt til polarisering. I polarisationseksperimentet finder man ud af, at når udgangsspændingen justeres til en bestemt værdi, vil udgangsspændingen langsomt falde, efterhånden som polariseringsprocessen skrider frem. For at holde polariseringsprocessen stabil, har vi brug for den ved at justere den spændingsregulerende transformator, indgangsspændingen øges kontinuerligt for at stabilisere udgangsspændingen.

5 Konklusion
Forskningen viser, at den piezoelektriske konstant d33 for hver zone af piezoelektrisk keramik polariseret samtidigt i samme retning er mere konsistent og ensartet, hvilket er gavnligt for at forbedre outputeffektiviteten af ​​ultralydsmotorer. For at forbedre piezoelektriciteten af ​​piezoelektrisk keramik og forbedre ydeevnen af ​​ultralydsmotorer har forfatteren udført grundlæggende forskning i den piezoelektriske enheds polarisationsenhed og opnået visse resultater, men den yderligere forbedring af piezoelektrisk keramisk ydeevne vil også afhænge af følgende aspekter af arbejdet:

1 Yderligere undersøgelse af piezoelektriske keramiske materialer, forbedring af deres fremstillingsproces og materialeegenskaber.
2 Undersøg nye polariseringsmetoder og prøv at maksimere materialernes ydeevne.
3 Forbedre polarisationshøjspændingsgenereringskredsløbet for at forbedre strømkvaliteten og forsyningsområdet.
4 Gennem eksperimenter blev de optimale polariseringsbetingelser for forskellige piezoelektriske keramik søgt.