Nuacht

Tá tú anseo: Baile / Nuacht / Bunúsacha na Criadóireachta piezoelectric / Cad é an t-ábhar agus an struchtúr piezoelectric?

Cad é an t-ábhar agus an struchtúr piezoelectric?

Radhairc: 7 Údar: Eagarthóir Suímh Am Foilsithe: 2019-10-16 Bunús: Suíomh

Fiosraigh

Is ábhar tréleictreach speisialta é ábhar piezoelectric le héifeacht piezoelectric agus éifeacht piezoelectric inbhéartach. Is é an éifeacht piezoelectric tréith roinnt criostail piezo a d'aimsigh na deartháireacha P. Curie agus J. Curie na Fraince i 1880. Nuair a chuireann fórsa piezoelectric fórsa meicniúil (nó brú scaoilte) ar a threoir piezoelectric, ginfidh an comhlacht piezoelectric feiniméan muirir agus urscaoilte. Tugtar éifeacht piezoelectric dearfach ar an bhfeiniméan seo.Déanann réimse leictreach atá mar an gcéanna (nó os coinne) leis an treo polaraithe dhá éifeacht: éifeacht piezoelectric inbhéartach agus éifeacht electrostrictive. Tá an éifeacht inbhéartach piezoelectric, is é sin, an tréleictreach dífhoirmithe go meicniúil ag réimse leictreach seachtrach, agus tá méid an strain comhréireach le méid an réimse leictrigh i bhfeidhm, agus tá an treo bainteach le treo an réimse leictrigh. An éifeacht leictreastatach, is é sin, an réimse tréleictreach an Gineann criadóireacht piezoelectric ábhar pzt brú de bharr polarú spreagtha, agus tá méid an strain comhréireach le cearnóg an réimse leictrigh, atá neamhspleách ar threo an réimse leictrigh. Tá an éifeacht inbhéartach piezoelectric agus an éifeacht electrostrictive go bunúsach mar thoradh ar polarú an chriostail tréleictreach faoi ghníomhaíocht réimse leictreach seachtrach, agus déantar an laitís a shaobhadh, agus tá an chuma ar an macrascópach mar bhrú meicniúil.

Is criadóireacht piezoelectric iad criadóireacht piezoelectric a fhaightear trí chomhábhair a mheascadh, shintéiriú ag teocht ard, agus a bhfuil tionól piezoelectric tar éis imoibriú céim soladach idir na cáithníní. Is féidir ábhar PZT a úsáid mar eilimint braite agus mar eilimint tiomána, agus is féidir é a neadú le hábhair eile chun ábhar ilchodach a dhéanamh. Dá bhrí sin, tá raon leathan iarratas aige, mar shampla láimhseáil aerárthach ar sciatháin aerárthaí, agus i gcórais creathadh. Rialú gníomhach ar chreathadh agus ar thorann chun monatóireacht a dhéanamh ar shláinte struchtúrach i dtrealamh.

Is iad seo a leanas príomhghnéithe iarratais PZT i struchtúr ábhar cliste:
Is féidir 1 a úsáid mar thiománaí agus braiteoir;
2 mar an tiománaí, tá a chumhacht excitation beag;
3 Tá an luas freagartha níos tapúla, atá 100 uair den chóimhiotal cuimhne cruth;
Is féidir 4 méid a dhéanamh an-bheag agus tanaí, is féidir a shuiteáil ar dhromchla an struchtúir, nó curtha sa struchtúr;
5 Is féidir solúbthacht teaglaim a úsáid i bhfoirm réasúnta mór, nó is féidir é a úsáid i bpíosaí beaga.

2 struchtúr PZT

Is réiteach soladach leanúnach de Pbzro3 agus PbTio3 é ábhar PZT, atá i struchtúr perovskite ABO3. Bunaithe go luath sna 1950idí, tá ábhar PZT ina ábhar ferroelectric piezoelectric dlúth le luach iarratais theicniúil tábhachtach. Is ábhair thréleictreacha criostalach iad criadóireacht piezoelectric nach bhfuil lárionad siméadrachta acu. Tá tréleictreach criostail Piezo nach bhfuil lárionad siméadrachta acu le grúpa criostail 432 pointe le héifeacht piezoelectric inbhéartach an-íseal mar gheall ar shiméadracht thar a bheith ard. Déantar tréleictreach criostail an ionaid siméadrachta a dhífhoirmiú ag an éifeacht inbhéartach piezoelectric. Faoi ghníomhaíocht an réimse leictrigh, déantar an tréleictreach a pholarú toisc nach bhfuil aon nasc ianach idir an fo-dhíthiomsú agus an t-ian is ceart deimhneach (agus cinn eile). mar sin le linn an phróisis polaraithe, is féidir le díláithriú coibhneasta mór a bheith ann eatarthu, rud a léiríonn éifeacht piezoelectric mór inbhéartach ag an leibhéal macrascópach. Arna chur in iúl mar: S = dE, atá comhréireach le méid an réimse leictrigh. Is é sin le rá, san ábhar piezoelectric, tá an chainníocht leictreach agus an chainníocht mheicniúil i dteannta a chéile, agus tá an fuinneamh atá stóráilte sa mheán comhdhéanta de dhá chuid, is é ceann amháin fuinneamh brú agus is fuinneamh leictreamaighnéadach an chuid eile.

De réir teoiric na dinimic struchtúracha nua-aimseartha, nuair a tharlaíonn damáiste agus lochtanna i dtrealamh agus i struchtúir, mar shampla scoilteanna, boltaí scaoilte, etc., athrófar a saintréithe rigidity agus impedance meicniúil, rud a fhágann go dtiocfaidh athruithe ar mhinicíocht nádúrtha agus modh an struchtúir freisin. Mar sin, is féidir méid an damáiste a thabhairt go cainníochtúil bunaithe ar an athrú ar impedance meicniúil. Mar sin féin, athraíonn impedance dinimiciúil meicniúil de réir minicíochta agus is deacair a thomhas trí úsáid a bhaint as modhanna traidisiúnta. Ag baint úsáide as tréithe féin-tiomáinte agus féin-bhraite an eilimint piezoelectric, ábhar PZT is féidir le dioscaí babhta piezo gníomhú ag an am céanna mar eilimint tiomána agus eilimint braite chun an struchtúr a spreagadh chun freagairt dhinimiciúil an struchtúir a fháil, agus mar sin droichead a bhunú idir tréithe meicniúla agus faisnéis leictreach, faisnéis impedance dinimiciúil meicniúil. Is féidir athruithe a léiriú le heolas leictreach tomhaiste simplí. Nuair a chuirtear voltas seachtrach áirithe i bhfeidhm ar dhromchla an bhileog ceirmeach piezoelectric, gintear fórsa dromchla cliathánach ar dhromchla an bhíoma. Tiomáinfidh na fórsaí dromchla seo an beam chun creathadh éagsúla a tháirgeadh (nuair a bhíonn an PZT uachtarach agus íochtair faoi réir an voltas céanna, creathadh an bhíoma ar fad; nuair a chuirtear voltas droim ar ais, beidh an beam faoi réir creathadh lúbthachta). Ina dhiaidh sin, déanann an tonnchrith an beam a dhífhoirmiú, agus is féidir na saintréithe dífhoirmithe a léiriú i bhfoirm comharthaí leictreacha trí shaintréithe braite na leatháin ceirmeacha piezoelectric. Mar sin, is féidir le saintréithe iontrála dinimiciúil na leatháin ceirmeacha piezoelectric atá greamaithe ar an struchtúr staid damáiste an struchtúir a léiriú. De réir an éifeacht cúplála piezoelectric, agus an idirghníomhaíocht idir PZT agus an struchtúr, is féidir an ligean isteach minicíocht-spleách (cómhalartach an impedance) a fháil. Nuair a fhanann paraiméadair agus feidhmíocht PZT tairiseach, cinneann an impedance struchtúrach go uathúil luach an dara téarma. Freagraíonn aon athrú sóidiam piezoelectric le damáiste struchtúrach agus lochtanna, ionas gur féidir damáiste struchtúrach a aithint de réir luach sóidiam piezoelectric.

Cur i bhfeidhm piezo PZT le haghaidh monatóireachta ar shláinte struchtúrach

Mar gheall ar an éifeacht piezoelectric agus éifeacht inbhéartach piezoelectric an eilimint piezoelectric, tá dhá fheidhm tiomána agus braite ag an eilimint piezoelectric, agus is féidir leis an ngné seo monatóireacht a dhéanamh ar shláinte ar líne agus fíor-ama ar an struchtúr.

Tá cuid den ábhar PZT ceangailte leis an bhfoinse cumhachta a ghineann an comhartha excitation trí shreang, agus cuirtear comhartha excitation (voltas nó muirear) i bhfeidhm ar an ábhar PZT trí voltas nó foinse cumhachta tiomána muirear, toisc go bhfuil éifeacht piezoelectric inbhéartach ag an ábhar PZT, is é sin, go dtarlaíonn dífhoirmiúchán faoi ghníomhaíocht réimse leictreach mar gheall ar an ábhar PZT a dhífhoirmiú, agus mar sin de réir a chéile, déanfar an bonn a tharchur chun an bonn a bhunú, agus mar sin de réir a chéile déanfar an bonn a dhífhoirmiú. ábhar, agus déanfar an t-ábhar bonn a dhífhoirmiú nó a bhogadh le chéile. Ag an am seo, tá an PZT comhionann le tiománaí, agus gintear an dífhoirmiúchán tríd an comhartha excitation a fháil. Nó aclaíocht chun an bunábhar a thiomáint. Ag an am céanna, cuirtear roinnt ábhar PZT ar an ábhar bonn agus níl sé ceangailte leis an bhfoinse cumhachta, agus tarchuirtear an dífhoirmiúchán nó an tairiscint seo chuig an ábhar PZT nuair a dhéantar an bunábhar a dhífhoirmiú nó a bhogadh. Mar gheall ar éifeacht piezoelectric an ábhair PZT, gintear muirear taobh istigh den mhuirear, agus athraíonn méid an mhuirir le méid an dífhoirmithe nó an tairiscint. Ag an am seo, tá an t-ábhar PZT comhionann le braiteoir. Ansin, déantar comhartha aschuir an braiteora PZT a thomhas agus a bhailiú ag an bhfeiste tomhais, agus is féidir dífhoirmiú nó gluaiseacht an bhunábhair a léiriú i bhfíor-am agus ar líne, agus mar sin déantar monatóireacht ar shláinte fíor-ama agus ar líne ar an struchtúr.

Ag comparáid idir na sonraí a bhailítear i bhfíor-am leis na sonraí creathadh nuair a bhíonn an struchtúr gnáth, féachaint an bhfuil athrú ar an comhartha aschuir ábhar PZT (cosúil le scoilteanna nó looseness an struchtúir, go teoiriciúil cuirfidh sé faoi deara aschur an PZT. trasducer criadóireacht piezoelectric sa struchtúr a athrú, má athraíonn sé, meastar gur theip ar an struchtúr seo. Nuair a tharlaíonn locht, is féidir an comhartha a tharchur chuig an rialtóir in am chun déileáil go tráthúil leis an teip struchtúrach a bhaint amach ar líne, monatóireacht fíor-ama, diagnóis locht agus láimhseáil locht an struchtúir.

Is féidir leis an ábhar PZT gníomhú ag an am céanna mar eilimint tiomána agus braite chun an struchtúr a spreagadh chun freagra dinimiciúil an struchtúir a fháil. Rinneadh anailís ar an gcaidreamh freagartha dinimiciúil idir leatháin ceirmeacha piezoelectric agus struchtúir sheachtracha ag prionsabal na n-éifeachtaí piezoelectric dearfacha agus diúltacha. Nuair a athraíonn an struchtúr seachtrach, athraíonn an impedance piezoelectric comhfhreagrach freisin. Trí ligean isteach an chórais piezoelectric a thomhas, is féidir staid an struchtúir a thuar. Tá ábhar PZT oiriúnach le haghaidh damáiste macrascópach agus micrea-damáiste, agus tá ionchais mhaith aige maidir le monatóireacht a dhéanamh ar shláinte struchtúrach foirgnimh sa todhchaí.