d33 parameter test enhed design af piezo keramik

Dette design bruger en enkelt-chip mikrocomputer som kontrol- og parameterberegningskredsløb. Signalgeneratoren udsender et kontinuerligt analogt excitationsfrekvenssweep-signal, som påføres det piezoelektriske keramik, som registrerer spændingen og strømamplituden af ​​det analoge signal, konverterer det til et digitalt signal og sender det til mikrocontrolleren. Målespændingen Det aktuelle system, frekvens-resonans- og anti-resonansfrekvensparametre beregnes for at opnå systemfunktionsprogrammet, herunder ekstern dataopsamling, excitationssignalopsamling, resonans- og anti-resonansfrekvensberegning, d33 parameterberegning, fejlstatusbehandling og alarm osv. Excitationssignalet og detekteringskredsløbet udsender. Frekvensen af ​​excitationssignalet er fra 35 til 45 kHz. Resonans fr og anti-resonans frekvens fa på piezokeramiske cylindertransducere opnås gennem frekvensfejeprogrammet. Forholdet mellem modstand R, induktans L, kapacitans C og spænding og strøm kan bruges til at opnå d33 af piezoelektrisk keramik i henhold til formlen.

Strukturdiagram af trykjusteringsdelen. Systemhardwaren består af enkelt-chip trykdetektion og justering, frekvenssweep-signaloutput og resonansfrekvensberegning. Trykjusteringssektionen sammenligner med tryksignalet med den indstillede værdi for at bestemme motorens fremadgående og tilbagegående kørestatus.

Arbejdsprocessen er som følger en enkelt-chip computerenhed trykdetektering og justering-frekvens sweep signal output og resonans frekvens detektionsberegning, for at opnå beregningen af ​​d33. For at forbedre målenøjagtigheden vælges frekvensen 35 ~ 45kHz output fra signalgeneratoren til datamåling, konvertering og optagelse, og til sidst beregnes d33. Tre ukendte R, L og C i ligningen kan opnås (hovedsageligt C-parametre) Den specifikke værdi af d33 beregnes for at opnå den piezoelektriske tøjningskonstant d33.

Testkredsløbet bruger transmissionslinjemetoden. Fordi kapacitansen af selve lager piezoelektrisk keramik er lille, forholdet mellem den distribuerede kapacitans og den frie kapacitans Cr af armaturet og testsystemet bør ikke være større end 1/10, ellers skal testresultaterne korrigeres. Metoden kræver, at d33 tester prøvens geometriske dimensioner som følger: forholdet mellem længden L og bredden W af den pladeformede keramiske plade, det vil sige L / W> 5, for at sikre en enkelt langsgående længde af den pladeformede piezo-keramiske plade i en tilstand, hvor vi strækker vibrationer og undgår interferens med testresultaterne. ellers vil parasittoppe optræde i resonanskurven, hvilket gør det vanskeligt at bestemme resonansfrekvensen. Kendt prøvemateriales massefylde ρ (kg/m3), fri kapacitans CT (F) (inklusive de samlede statiske og dynamiske kapacitansværdier for den pladelignende piezokeramiske plade målt ved lav frekvens C ,, C og C, som er C. + C₁.), Længde L (mm), tykkelse d (mm), tykkelse d (mm), tykkelse d (mm), tykkelse d (mm). resonansfrekvensen fs (Hz) af prøven detekteres ved at tilføje et fejende excitationssignal og den parallelle resonansfrekvens fp (Hz) for at beregne d33-værdien. I beregningen af ​​d33 kræves tid og frekvens for at være nøjagtige. På grund af nøjagtig måling af fs og fp. Det er svært, så du kan henvise til den V-formede netværkstransmissionsmetode for at måle den maksimale resonansfrekvens og anti-resonansfrekvens. Her kan fs og fp erstattes af fr og fa.

Testeksperiment og analyse

To grupper af L * B * d med 5 H hver på 20 mm x 5 mm x 1 mm og 60 mm x 5 mm x 1 mm piezoelektrisk keramik, der skulle testes, blev påført med et givet tryk på 0,5 N til testeksperimenter. Den tilsvarende d33 opnås ved at detektere og beregne parametrene (R, L, c piezo-c.) Testfrekvenssignalet (35 ~ 45 kHz) påført i detektionsprocessen justeres for signalfrekvensen hvert lo s, som er (40 ± 0,5 × n) kHz. Enkeltchip-mikrocomputeren sampler og opnår strøm- og spændingsværdierne af excitationssignalerne af forskellige frekvenser og detekterer og beregner R, L, C og d33.

D33 parametertestberegningen af ​​prøven, der skal testes, sammenlignes med testen ved brug af et standard d33 parametermåleinstrument. Resultaterne viser, at intervallet mellem maksimum- og minimumværdierne for testresultaterne er stabilt inden for et acceptabelt interval, og fejlen er mindre end 5 % sammenlignet med værdien opnået af standardtesteren. Parametrene (R, L, C) for den piezokeramiske chip opnået fra den faktiske detektion er i god overensstemmelse med parametrene målt af standardmåleinstrumentet, hvilket effektivt forbedrer testeffektiviteten og giver betingelser for den efterfølgende online målealgoritme og enhedsdesign.