مدار معادل مبدل پیزوالکتریک چیست؟

انرژی مکانیکی سرامیک های پیزوالکتریک به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. ضریب جفت الکترومکانیکی نه تنها به پارامترهای مواد مربوط می شود، بلکه به حالت کار مواد پیزوالکتریک خاص نیز مربوط می شود. برای سرامیک های پیزوالکتریک، اندازه آن نیز با درجه پلاریزاسیون مرتبط است. این فقط قدرت جفت شدن بین دو نوع انرژی را از طریق اثر پیزوالکتریک منعکس می کند و کارایی تبدیل بین دو نوع انرژی را نشان نمی دهد. ضریب جفت مبدل لوله های پیزوالکتریک مواد پیزوالکتریک در موارد مختلف نیازهای متفاوتی دارد. هنگام ساخت مبدل، مطلوب است که ضریب جفت الکترومکانیکی تا حد امکان بزرگ باشد.

نمایش مدار معادل a مبدل پیزوالکتریک کریستال پیزو دیسک مواد PZT یک اصطلاح شبکه الکتریکی است که ویژگی‌های ارتعاش مکانیکی یک سرامیک پیزوالکتریک را بیان می‌کند، یعنی روشی برای شبیه‌سازی مقداری از کمیت مکانیکی به یک کمیت الکتریکی. مبدل پیزوالکتریک با یک مدار معادل نشان داده می شود که دارای مزایای زیادی است: اول، می تواند به طور موثر مشکل ارتعاش پیچیده مکانیکی را ساده کند. دوم، به منظور به دست آوردن پارامترهای مختلف مبدل، تجزیه و تحلیل کمی یا مبدل غربالگری. سوم، نیازهای عملی، زیرا در کاربردهای عملی، مبدل پیزوالکتریک نیز به مدار الکترونیکی خاصی متصل می شود، مدار معادل مبدل پیزوالکتریک می تواند بهتر باشد مدارهای جانبی آن مطابقت و طراحی شود. مشاهده می شود که لازم است مداری معادل مبدل پیزوالکتریک بدست آوریم.

ویژگی تشدید  سیلندر پیزوسرامیک Pzt مبدل پیزوالکتریک این است که وقتی فرکانس سیگنال تغییر می کند، می توان دریافت که جریان عبوری از مبدل سرامیکی پیزوالکتریک نیز تغییر می کند. هنگامی که فرکانس سیگنال mf باشد، جریان عبوری از مبدل سرامیکی پیزوالکتریک بزرگترین است.

با توجه به دانش مدار AC امپدانس Z مدار LC نیز با فرکانس تغییر می کند. با جایگزینی مبدل سرامیکی پیزوالکتریک با مدار LC، می توان دریافت که فرکانس تشدید سرامیک پیزوالکتریک کریستال حلقه پیزوالکتریک دارای 1L، 1C، 1R و 0C مناسب است. جریان عبوری از مدار LC و امپدانس مدار LC مطلق هستند. منحنی مقدار در مقابل فرکانس بسیار شبیه به رابطه بین (b) و (c) است. در نزدیکی فرکانس رزونانس سری، ویژگی‌های امپدانس و ویژگی‌های رزونانس مبدل سرامیکی پیزوالکتریک بسیار شبیه به مدار LC است. بنابراین، با استفاده از روش قیاس الکترومکانیکی و یک مدار LC می توان برای نمایش پارامترها و ویژگی های مبدل سرامیکی پیزوالکتریک استفاده کرد. این مدار LC مدار معادل مبدل سرامیکی پیزوالکتریک است. برای مبدل های سرامیکی پیزوالکتریک، نزدیک به هر فرکانس تشدید سری، رفتار الکتریکی آن را می توان با یک مدار LC نشان داد. در مجاورت فرکانس تشدید سری مبدل سرامیکی پیزوالکتریک، اگر حالت ارتعاشی در مقدار وجود داشته باشد، یعنی پاسخ انگلی دیگری وجود نداشته باشد، می توان آن را به عنوان یک سرامیک پیزوالکتریک کریستالی کره ای پیزوالکتریک در محدوده فرکانسی باریک نزدیک به فرکانس تشدید سری در نظر گرفت. پارامترهای اثر 1R، 1C، 1R و 0C مستقل از فرکانس هستند. در عمل، با انتخاب اندازه مناسب برای پردازش، می توان حالت ارتعاش مورد نیاز را به طور کامل از حالت های دیگر جدا کرد. علاوه بر این، با توجه به اینکه در عمل، پس از انرژی دهی، مبدل سرامیکی پیزوالکتریک باید اتلاف انرژی داشته باشد و این اتلاف انرژی می تواند با یک مقاومت موازی معادل باشد.