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 systemets funktionsprogram, 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 trykdetektion 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 lager piezoelektrisk keramik i sig selv 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 andre testresultater. 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), ² 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 detekteringsprocessen 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.