تجزیه و تحلیل مودال سرامیک های پیزوالکتریک تعبیه شده

کره پیزوالکتریک مواد PZT

سیلندر سرامیکی پیزو

سنسور کره پیزوسرامیک

اول، بر اساس تحلیل مودال سرامیک های پیزوالکتریک. سنسور کره پیزوسرامیک می تواند فرکانس رزونانس هر مرتبه را تعیین کند و دامنه ارتعاش سرامیک های پیزوالکتریک برای فرکانس تشدید با هر مرتبه برانگیخته می شود. چه زمانی کره پیزوالکتریک مواد PZT در حال مطالعه ویژگی های تابش صوتی مبدل سرامیکی پیزوالکتریک تعبیه شده در بتن است، مشخص شد که وقتی سرامیک پیزوالکتریک در بتن تعبیه شده است در هر دو انتهای آن پیش تنیده می شود، حالت ارتعاش آن و حالت ارتعاش سرامیکی پیزوالکتریک در حالت بتنی تعبیه می شود.

بنابراین، آنالیز مودال پیزوسرامیک های تعبیه شده در بتن را می توان به عنوان یک جفت تحلیل مودال تقریب زد. حسگر عنصر پیزو در حالت آزاد. سرامیک های پیزوالکتریک PZT-5H (شعاع 12 میلی متر، ضخامت 2 میلی متر) به صورت مودال از 20 کیلوهرتز تا 100 کیلوهرتز تجزیه و تحلیل می شوند. از آنجایی که حالت ارتعاشی سرامیک های پیزوالکتریک مربوط به کوپلینگ الکترومکانیکی است، عناصر مواد SOLID5 با خواص جفت شده هنگام مدل سازی سرامیک های پیزوالکتریک انتخاب می شوند.دیسک های پیزو سرامیکی 40 کیلو هرتز در آنالیز FEM شرکت دارند. این ثابت الاستیک، ثابت دی الکتریک، ثابت تنش پیزوالکتریک، چگالی، چگالی PZT5H است. سرامیک های پیزوالکتریک 7640 کیلوگرم بر متر مکعب، سرامیک های پیزوالکتریک با ضخامت 2 میلی متر به ترتیب در 4 میلی متر هستند. در فرکانس‌های 307 کیلوهرتز، 60.928 کیلوهرتز، 79.666 کیلوهرتز و 84.895 کیلوهرتز، سنسور ارتعاش به فرم تشدید مربوطه می‌رسد و دامنه ارتعاش سیلندر سرامیکی پیزو در هر حالت تشدید به حداکثر خود می رسد. 

حالت‌های ارتعاشی سرامیک‌های پیزوالکتریک توسط فرکانس‌های رزونانس مختلف برانگیخته می‌شوند. در فرکانس های 40.307 کیلوهرتز، 60.928 کیلوهرتز و 84.895 کیلوهرتز، سرامیک های پیزو لرزش لبه را انجام می دهند. با افزایش فرکانس رزونانس، دامنه ارتعاش افزایش می یابد، دامنه ارتعاش لبه گسترده تر می شود و شدت ارتعاش شدیدتر می شود. سرامیک های پیزو تحت ارتعاش ضخامت ناحیه مرکزی تحت تحریک یک پالس دوره ای 79.666 کیلوهرتز قرار گرفتند و حالت ارتعاش و دامنه سنسور لوله پیزوالکتریک در حداکثر دامنه حالت لرزش ضخامت لبه (فرکانس هیجان انگیز kHz 84.89) انجام شد. در مقابل، دامنه ارتعاش لبه بیشتر از ناحیه مرکزی است، اما ارتعاش لبه در شش ناحیه لبه توزیع می شود و انرژی پراکنده تر است. غلظت انرژی تابش اولتراسونیک در ناحیه مرکز متمرکز است و دریافت آن در انتهای دریافت کننده آسان تر است.