Uutiset

Olet tässä: Kotiin / Uutiset / Pietsosähköisen keramiikan perusteet / Pietsokeramiikkakiteen ja sähköpiirin välisen sähkömekaanisen kytkennän vaimennusominaisuudet

Pietsokeramiikkakiteen ja sähköpiirin välisen sähkömekaanisen kytkennän vaimennusominaisuudet

Katselukerrat: 4 Tekijä: Site Editor Julkaisuaika: 2020-03-05 Alkuperä: Sivusto

Tiedustella

Pietsosähköinen keramiikka uutena toiminnallisena keraamisena materiaalina, jota on käytetty laajasti monilla teknisillä aloilla, mukaan lukien sovellukset rakenteellisen tärinänhallinnan alalla. Koska se pystyy muuttamaan mekaanista energiaa ja sähköenergiaa, se voidaan upottaa järjestelmään ultraäänianturiksi tai toimielimeksi rakenteellisen tärinän aktiiviseen hallintaan. Kun pietsosähköiset keraamiset materiaalit ja ulkoiset piirit muodostavat suljetun piirin mekaanisen ja sähköisen kytkennän vuoksi, se näyttää joitain vaimennusominaisuuksia, joita voidaan käyttää rakenteiden passiiviseen ohjaukseen.

Vuonna 1979 Forward ehdotti ensin mahdollisuutta käyttää pietsosähköistä keramiikkaa rinnakkain piirikomponenttien kanssa värähtelyn hallintaan, ja sitten hagood ja von. Tässä artikkelissa mallinnetaan teoreettisesti pietsosähköisen keramiikan ja ulkoisten piirien mekaanisia ja sähköisiä kytkentäominaisuuksia sekä PZT pietsokeraaminen putki ulokkeen värähtelyn vaikutusta, kun ne on kytketty rinnan ja resistanssipiirin kanssa sarjaan puhtaasti resistanssipiirissä. Kokeelliset tulokset ovat hyvin sopusoinnussa teoreettisten tulosten kanssa, mikä osoittaa systemaattisesti pietsosähköisen keramiikan ja ulkoisten piirien rinnakkain soveltuvuuden tärinänhallintaan. Sen jälkeen monet tutkijat ovat alkaneet investoida tälle alalle.

Jotta voidaan paremmin soveltaa vaimennusominaisuuksia ultraäänitasomuuntimesta värähtelyn hallintaan, tämän artikkelin tutkimustyön perusteella laaditaan teoreettinen malli vaimennusominaisuuksista pietsosähköisen keramiikan rinnakkaiskytkennän resistanssi-induktanssi- ja vastuskapasitanssipiireillä ja teoreettinen malli varmistetaan ulokejärjestelmän perusteella, joka tarjoaa teoreettisen perustan keraamisen pietsosähköisen säätelyn passiivisen kentän sovellukselle.

Rinnakkaisen pietsosähköisen keramiikan vaimennusominaisuudet

Pietsosähköisillä keraamisilla materiaaleilla on ominaisuus muuntaa mekaanista energiaa sähköenergiaksi. Kun pietsosähköiseen keramiikkaan kohdistetaan ulkoinen voima, pinta tuottaa sähkövarausta. Jos pietsosähköinen keramiikka on piiritilassa, varaus kerääntyy pietsosähköisen keramiikan pinnalle. Kun pietsosähköinen keramiikka muodostaa läheisen piirin ulkoisen piirin kanssa, osa sähkövarauksesta kuluu lämpöenergian muodossa piirissä olevan impedanssin avulla, eli osa mekaanisesta energiasta vapautuu lämpöenergian muodossa. Tämä on mekanismi, jolla pietsosähköinen keramiikka ja ulkoiset piirit kytketään rinnan passiivista tärinänhallintaa varten.

1.2 teoreettinen malli

Sähköiseltä kannalta pietsosähköistä keramiikkaa voidaan yksinkertaistaa jännitelähteen ja kondensaattorin sarjamalliksi. Se on vastaava sähköinen malli pietsokeramiikasta rinnakkain ulkoisen piirin kanssa. Järjestelmän sähköinen impedanssi, kun ulkoinen piiri on suljettu tai auki. Mekaaninen impedanssi vastaa pietsosähköisten materiaalien mekaanista jäykkyyttä. Siksi rinnakkaisen pietsosähköisen keramiikan vaimennusominaisuudet, energianhäviökerroin ŋ ja jäykkyyssuhde e voidaan määritellä vastaavasti. Kun ulkoiset piirit ovat resistanssin induktanssin rinnakkaispiiri ja resistanssin negatiivisen kapasitanssin sarjapiiriä, pietsosähköisen keramiikan materiaalin vaimennusominaisuuksien malli voidaan saada: keraamisen sähkömekaanisen pietsomaattisen värähtelyn ominaisuus. Pietsosähköisen keramiikan kytkentäkerroin, työtaajuus ja tärinätekijä liittyvät kaikki toisiinsa. Rinnakkaisen pietsosähköisen keramiikan vaimennusominaisuudet liittyvät moniin tekijöihin, kuten pietsosähköisen keramiikan ominaisuuksiin, ulkoisten piirien tyyppeihin ja tiettyihin piiriparametreihin. Näiden tekijöiden muuttuessa pietsosähköisellä keramiikalla on erilaisia vaimennusominaisuuksia.

Simulaatiotutkimus Perustuu ulokepalkkijärjestelmään

Piirin tyypin ja siihen liittyvien parametrien vaikutuksen tarkistamiseksi rinnakkaisen vaimennusominaisuuksiin pietsosähköiset keraamiset muuntimet , ulokepalkkiin perustuva simulointijärjestelmä on suunniteltu. PZT-5 pietsosähköinen keraaminen levy on liimattu ulokepalkin pinnalle, palkin pinta maadoitettu ja pietsosähköisen keraamisen levyn polarisaatiosuunta näytetään. Neljästä pietsosähköisestä keraamisesta levystä kaksi on toimilaitteita, jotka ovat ulokepalkkivärähtelyn lähteitä; yksi on anturi, joka heijastaa ulokepalkin vastaavan kohdan värähtelyn voimakkuutta mitatun jännitearvon kautta; toinen on rinnakkain ulkoisen piirin kanssa, ensimmäinen pari pietsosähköisiä keraamisia levyjä on 60 mm * 26,4 mm * 0,25 mm ja toinen pari on 50 mm * 26,4 mm * 0,25 mm. Kahden pietsosokeraaminen siruparin vasemman pään ja ulokepalkin kiinteän pään välinen etäisyys on 18 mm ja 100 mm. Toimilaitteen tulojännitteen ja anturin lähtöjännitteen välillä on siirtofunktiosuhde. Vertaamalla ulkoisen rinnakkaispiirin siirtofunktiota avoimessa ja suljetussa piirissä voidaan määrittää rinnakkaisen pietsosähköisen keramiikan vaikutus järjestelmän värähtelyyn.

Yllä olevan mallin mukaan pietsosähköisen keramiikan vaikutusta ulokepalkkijärjestelmän värähtelyyn simuloidaan neljässä tapauksessa. Se on vastus, sarjaresistanssin induktanssi, rinnakkaisresistanssin induktanssi ja rinnakkaisen vastuksen negatiivinen kapasitanssi. Negatiivinen kapasitanssi toteutetaan negatiivisen impedanssin muunnospiirillä. Simulaatiossa käytettyjen ulokkeiden ja pietsosähköisen keramiikan parametrit koskevat vain ulokkeen ensimmäistä moodia ja resistanssin muutoksen vaikutus pietsosähköisen keramiikan vaimennusominaisuuksiin otetaan huomioon.

Erilaisissa rinnakkaispiireissä pietsosähköisellä keramiikalla on suuri vaikutus ulokepalkkijärjestelmän värähtelyyn. Saman piirin vaimennusvaikutus muuttuu resistanssiarvon muutoksen myötä, ja muutostrendistä on optimaalinen arvo. Tämä on yhdenmukainen edellisen osan teoreettisen mallin kanssa. Vertailusta nähdään, että vaimennusvaikutus on pienin kytkettynä rinnan vastuksen kanssa ja voimakkain, kun se on kytketty rinnan vastuksen negatiivisen kapasitanssin sarjapiirin kanssa. Pietsosähköisen keramiikan vaikutus järjestelmään on kahdentyyppisissä rinnakkaispiireissä samanlainen, mutta vaimennussuorituskyvyn herkkyys resistanssin muutoksella on melko erilainen. Lisäksi kun sarjaresistanssin induktanssipiirin resistanssi muuttuu suuresta pieneksi ja rinnakkaisresistanssin induktanssipiirin resistanssi muuttuu pienestä suureksi, niiden vaikutus ulokejärjestelmän suorituskykyyn on sama. Ottaen huomioon pietsokeramiikan rinnakkaiset vaimennusominaisuudet ja sen vaikutuksen järjestelmän suorituskykyyn, tehdään kattava vertailu.