Nuacht

Tá tú anseo: Baile / Nuacht / Bunúsacha na Criadóireachta piezoelectric / Saintréithe damping cúplála leictrimheicniúla idir criostail piezo criadóireacht agus ciorcad leictreach

Saintréithe damping cúplála leictrimheicniúla idir criadóireacht piezo criostail agus ciorcad leictreach

Radhairc: 4 Údar: Eagarthóir Suímh Am Foilsithe: 2020-03-05 Bunús: Suíomh

Fiosraigh

Criadóireacht piezoelectric, mar ábhar ceirmeach feidhmiúil nua, a úsáideadh go forleathan i go leor réimsí teicniúla, lena n-áirítear an t-iarratas i réimse an rialaithe creathadh struchtúrach. Mar gheall ar a chumas fuinneamh meicniúil agus fuinneamh leictreach a athrú, is féidir é a neadú isteach sa chóras mar braiteoir ultrasonaic nó actuator chun rialú gníomhach a dhéanamh ar chreathadh struchtúrach. Nuair a bhíonn ábhair ceirmeacha piezoelectric agus ciorcaid sheachtracha ina gciorcad dúnta, mar gheall ar an gcúpláil mheicniúil agus leictreach, taispeánfaidh sé roinnt tréithe taise, ar féidir iad a úsáid le haghaidh rialú éighníomhach ar struchtúir.

Sa bhliain 1979, mhol Forward ar dtús an fhéidearthacht criadóireacht piezoelectric a úsáid i gcomhthreo le comhpháirteanna ciorcaid le haghaidh rialú creathadh, agus ansin hagood agus von , Sa pháipéar seo, déantar saintréithe cúplála meicniúla agus leictreacha criadóireacht piezoelectric agus ciorcaid sheachtracha a mhúnlú go teoiriciúil, agus an tionchar a imirt ar Feadán piezoceramic PZT chreathadh cantilever nuair a bhíonn siad ceangailte go comhthreomhar le ciorcad friotaíochta íon agus ionduchtais sraithe faoi seach. Tá na torthaí turgnamhacha ag teacht go maith leis na torthaí teoiriciúla, rud a chruthaíonn go córasach indéantacht criadóireacht piezoelectric agus ciorcaid sheachtracha go comhthreomhar le haghaidh rialú creathadh. Ó shin i leith, tá go leor taighdeoirí tar éis tosú ag infheistiú sa réimse seo.

D'fhonn na saintréithe taise a chur i bhfeidhm níos fearr trasducer leibhéal ultrasonaic le rialú creathadh, bunaithe ar an obair thaighde sa pháipéar seo, bunaítear múnla teoiriciúil de shaintréithe taise cúplála comhthreomhar criadóireacht piezoelectric le ionduchtacht friotaíochta agus ciorcaid toilleas friotaíochta, agus déantar an tsamhail teoiriciúil a fhíorú bunaithe ar an gcóras cantilever, a sholáthraíonn bunús teoiriciúil chun rialú criadóireachta piezoelectric a chur i bhfeidhm i réimse an fhondúireacht éighníomhach.

Saintréithe damping na criadóireachta piezoelectric comhthreomhar

Tá an mhaoin ag ábhair ceirmeacha piezoelectric fuinneamh meicniúil a thiontú go fuinneamh leictreach. Nuair a bhíonn criadóireacht piezoelectric faoi réir fórsa seachtrach, déanfaidh an dromchla muirear leictreach. Má tá an ceirmeach piezoelectric sa stát ciorcad, baileoidh an muirear ar dhromchla na ceirmeach piezoelectric. Nuair a fhoirmíonn criadóireacht piezoelectric dlúthchiorcad leis an gciorcad seachtrach, déanfar cuid den lucht leictreach a chaitheamh i bhfoirm fuinneamh teasa ag an impedance sa chiorcad, is é sin le rá, scaoilfear cuid den fhuinneamh meicniúil i bhfoirm fuinneamh teasa. Is é seo an meicníocht go bhfuil criadóireacht piezoelectric agus ciorcaid sheachtracha ceangailte go comhthreomhar le haghaidh rialú creathadh éighníomhach.

1.2 samhail teoiriciúil

Ó thaobh leictreach de, is féidir criadóireacht piezoelectric a shimpliú mar mhúnla sraith de fhoinse voltais agus toilleora. Is samhail leictreach comhionann é de chriadóireacht piezo i gcomhthreo leis an gciorcad seachtrach. Impedance leictreach an chórais nuair a bhíonn an ciorcad seachtrach dúnta nó oscailte. Tá an impedance meicniúil comhionann le stiffness meicniúil na n-ábhar piezoelectric. Dá bhrí sin, is féidir saintréithe taise na criadóireachta piezoelectric comhthreomhar, an fachtóir diomailt fuinnimh ŋ agus an cóimheas stiffness e a shainiú faoi seach.Nuair a bhíonn na ciorcaid sheachtracha friotaíocht ionduchtaithe ciorcad comhthreomhar agus friotaíocht diúltach ciorcad sraith toilleas faoi seach, is féidir leis an ábhar damping saintréithe múnla na criadóireachta piezoelectric a fháil: na saintréithe damping na criadóireachta piezoelectric agus an mhinicíocht leictrimheicniúla cúplála piezoffi oibriú criadóireachta agus piezoffi cúplála uile. Baineann tréithe taise na criadóireachta piezoelectric comhthreomhar le go leor fachtóirí, mar shampla tréithe criadóireachta piezoelectric, cineálacha ciorcaid sheachtracha, agus paraiméadair chiorcaid shonracha. Le hathrú na bhfachtóirí seo, léiríonn criadóireacht piezoelectric tréithe damping éagsúla.

Taighde Insamhladh Bunaithe ar chóras bíoma cantilever

D'fhonn tionchar cineál ciorcad agus paraiméadair ghaolmhara a fhíorú ar shaintréithe damping comhthreomhar trasducers criadóireacht piezoelectric , tá sraith de chóras insamhalta bunaithe ar bhíoma cantilever deartha. Déantar bileog ceirmeach piezoelectric PZT-5 a ghreamú ar dhromchla an bhíoma cantilever, tá dromchla an bhíoma bunaithe, agus taispeántar treo polaraithe an bhileog ceirmeach piezoelectric. I measc na gceithre leathán ceirmeach piezoelectric, tá dhá actuators, arb iad na foinsí tiomána de chreathadh bhíoma cantilever; is é ceann an braiteoir, a léiríonn an déine tonnchrith sa suíomh comhfhreagrach ar an bhíoma cantilever tríd an luach voltais tomhaiste; tá an ceann eile i gcomhthreo leis an gciorcad seachtrach, is é 60mm * 26.4mm * 0.25mm an chéad péire de leatháin ceirmeacha piezoelectric, agus is é an dara péire 50mm * 26.4mm * 0.25mm. Is é 18mm agus 100mm faoi seach an fad idir an taobh clé de dhá phéire sliseanna ceirmeacha piezo agus deireadh seasta an bhíoma cantilever. Tá caidreamh feidhm aistrithe idir voltas ionchuir an actuator agus voltas aschuir an braiteora. Trí chomparáid a dhéanamh ar fheidhm aistrithe an chiorcaid chomhthreomhair sheachtraigh i gciorcad oscailte agus ciorcad dúnta, is féidir tionchar na criadóireachta piezoelectric comhthreomhar ar chreathadh an chórais a chinneadh.

De réir an mhúnla thuas, déantar insamhladh ar thionchar na criadóireachta piezoelectric ar chreathadh an chórais bhíoma cantilever i gceithre chás.it é friotaíocht, ionduchtacht friotaíochta sraithe, ionduchtacht friotaíochta comhthreomhar agus toilleas diúltach friotaíochta comhthreomhar. Tá toilleas diúltach réadaithe ag ciorcad comhshó impedance diúltach. Ní bhaineann paraiméadair na criadóireachta cantilever agus piezoelectric a úsáidtear san insamhalta ach an chéad mhodh den cantilever, agus breathnaítear ar thionchar an athraithe friotaíochta ar shaintréithe taise na criadóireachta piezoelectric.

Sna ciorcaid chomhthreomhara éagsúla, tá tionchar mór ag ceirmeach piezoelectric ar chreathadh an chórais beam cantilever. Maidir leis an gciorcad céanna, athraíonn an éifeacht damping leis an athrú ar luach friotaíochta, agus tá an luach is fearr ón treocht athraithe. Tá sé seo comhsheasmhach leis an tsamhail theoiriciúil sa chuid roimhe seo. Is féidir a fheiceáil ón gcomparáid gurb é an éifeacht damping an ceann is lú nuair a bhíonn sé ceangailte go comhthreomhar leis an bhfriotaíocht, agus an ceann is láidre nuair a bhíonn sé ceangailte go comhthreomhar leis an gciorcad sraith toilleas friotaíochta diúltach. I gcás dhá chineál ciorcaid chomhthreomhar ionduchtais friotaíochta, tá tionchar na ceirmeach piezoelectric ar an gcóras cosúil, ach tá íogaireacht feidhmíochta damping leis an athrú friotaíochta difriúil go leor. Thairis sin, nuair a athraíonn friotaíocht an chuaird ionduchtais friotaíochta sraithe ó mhór go beag, agus athraíonn friotaíocht an chuaird ionduchtais friotaíochta comhthreomhar ó bheag go mór, tá treocht a dtionchar ar fheidhmíocht an chórais cantilever mar an gcéanna. Ag cur san áireamh saintréithe taise na piezoceramics go comhthreomhar agus a thionchar ar fheidhmíocht an chórais, déantar comparáid chuimsitheach.