Pietsokeramiikan d33-parametritestauslaitesuunnittelu

Tämä rakenne käyttää yksisiruista mikrotietokonetta ohjaus- ja parametrien laskentapiirinä. Signaaligeneraattori tuottaa jatkuvan analogisen herätetaajuuspyyhkäisysignaalin, joka syötetään pietsosähköiseen keramiikkaan, joka havaitsee analogisen signaalin jännitteen ja virran amplitudin, muuntaa sen digitaaliseksi signaaliksi ja lähettää sen mikrokontrolleriin. Mittausjännite Virtajärjestelmä, taajuusresonanssi- ja antiresonanssitaajuusparametrit lasketaan järjestelmän toimintaohjelman saamiseksi, mukaan lukien ulkoinen tiedonkeruu, herätesignaalin hankinta, resonanssi- ja antiresonanssitaajuuden laskenta, d33-parametrien laskenta, vikatilan käsittely ja hälytys jne. Herätyssignaali ja signaaligeneraattorin tunnistuspiirin lähtö. Herätyssignaalin taajuus on 35 - 45 kHz. Resonanssi fr ja antiresonanssitaajuus fa of Pietsokeraaminen sylinterianturi saadaan taajuuden pyyhkäisyohjelman kautta. Resistanssin R, induktanssin L, kapasitanssin C sekä jännitteen ja virran välistä suhdetta voidaan käyttää pietsosähköisen keramiikan d33 saamiseksi kaavan mukaisesti.

Paineensäätöosan rakennekaavio.Järjestelmän laitteisto koostuu yksisiruisesta paineentunnistuksesta ja säädöstä, taajuudenpyyhkäisysignaalin lähdöstä ja resonanssitaajuuden laskemisesta. Paineensäätöosaa verrataan painesignaaliin asetettuun arvoon, jotta voidaan määrittää moottorin eteen- ja taaksepäin käyntitila.

Työprosessi on seuraava yksisiruisen tietokoneyksikön paineen ilmaisu ja säätötaajuuden pyyhkäisysignaalin ulostulo ja resonanssitaajuuden havaitsemislaskenta d33:n laskemiseksi. Mittaustarkkuuden parantamiseksi valitaan signaaligeneraattorin lähtötaajuus 35 ~ 45 kHz datan mittausta, muuntamista ja tallennusta varten ja lopuksi lasketaan d33. Yhtälössä voidaan saada kolme tuntematonta R, L ja C (pääasiassa C-parametrit). Arvon d33 ominaisarvo lasketaan pietsosähköisen venymävakion d33 saamiseksi.

Testipiirissä käytetään siirtolinjamenetelmää. Koska kapasitanssi Varastopietsosähköinen keramiikka itsessään on pieni, hajautetun kapasitanssin suhde valaisimen ja testijärjestelmän vapaaseen kapasitanssiin Cr ei saa olla suurempi kuin 1/10, muuten testitulokset on korjattava. Menetelmä vaatii d33:lla näytteen geometristen mittojen testaamista seuraavasti: levymäisen keraamisen levyn pituuden L suhde leveyteen W, eli L / W> 5, jotta varmistetaan yksi levymäisen pietsokeramiikkalevyn pituussuuntainen pituus venytysvärähtelytilassa ja välttäen muita .Tärinätilan häiriöt testituloksissa; muuten loispiikkejä ilmaantuu resonanssikäyrään, mikä tekee resonanssitaajuuden määrittämisen vaikeaksi. Tunnettu näytemateriaalin bulkkitiheys ρ (kg / m3), vapaa kapasitanssi CT (F) (sisältäen levymäisen pietsokeraamisen levyn staattisen ja dynaamisen kokonaiskapasitanssin arvot mitattuna matalalla taajuudella C ,, C ja C, joka on C. + C₁.), Pituus L (mm), paksuus d (mm), taajuus f²s S (mm), taajuusalue W (mm) (Hz) näytteestä havaitaan lisäämällä pyyhkäisevä herätesignaali ja rinnakkaisresonanssitaajuus fp (Hz) d33-arvon laskemiseksi. D33:n laskennassa ajan ja taajuuden on oltava tarkkoja. Fs:n ja fp:n tarkan mittauksen ansiosta. Se on vaikeaa, joten voit viitata V-muotoiseen verkkolähetysmenetelmään maksimiresonanssitaajuuden ja antiresonanssitaajuuden mittaamiseksi. Tässä fs ja fp voidaan korvata fr:llä ja fa:lla.

Testikoe ja analyysi

Testauskokeita varten käytettiin kahta ryhmää L * W * d, joissa kummassakin oli 5 H, 20 mm x 5 mm x 1 mm ja 60 mm x 5 mm x 1 mm pietsosähköistä keramiikkaa testausta varten annetulla 0,5 N:n paineella. Ilmaisuprosessissa käytetty testitaajuus (35 ~ 45 kHz) säädetään signaalitaajuudelle lo s välein, joka on (40 ± 0,5 × n) kHz. Yksisiruinen mikrotietokone ottaa näytteitä ja hankkii eri taajuuksien herätesignaalien virta- ja jännitearvot sekä havaitsee ja laskee R, L, C ja d33.

Testattavan näytteen d33-parametritestilaskentaa verrataan testiin, jossa käytetään standardia d33-parametrimittauslaitetta. Tulokset osoittavat, että testitulosten maksimi- ja minimiarvojen välinen alue on vakaa hyväksyttävällä alueella ja virhe on alle 5 % verrattuna standarditesteriin saatuun arvoon. Varsinaisesta havaitsemisesta saadut pietsokeraamisen sirun parametrit (R, L, C) ovat hyvin sopusoinnussa vakiomittauslaitteen mittaamien parametrien kanssa, mikä parantaa tehokkaasti testin tehokkuutta ja luo edellytykset myöhemmälle online-mittausalgoritmille ja laitesuunnittelulle.