पीजो सिरेमिक क्रिस्टल और इलेक्ट्रिक सर्किट के बीच इलेक्ट्रोमैकेनिकल कपलिंग की डंपिंग विशेषताएँ

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक, एक नई कार्यात्मक सिरेमिक सामग्री के रूप में, जिसका संरचनात्मक कंपन नियंत्रण के क्षेत्र में अनुप्रयोग सहित कई तकनीकी क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। यांत्रिक ऊर्जा और विद्युत ऊर्जा को बदलने की इसकी क्षमता के कारण, इसे संरचनात्मक कंपन के सक्रिय नियंत्रण के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर या एक्चुएटर के रूप में सिस्टम में एम्बेड किया जा सकता है। जब पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्री और बाहरी सर्किट एक बंद सर्किट बनाते हैं, तो यांत्रिक और विद्युत युग्मन के कारण, यह कुछ भिगोना विशेषताओं को दिखाएगा, जिसका उपयोग संरचनाओं के निष्क्रिय नियंत्रण के लिए किया जा सकता है।    

1979 में, फॉरवर्ड ने सबसे पहले कंपन नियंत्रण के लिए सर्किट घटकों के साथ समानांतर में पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का उपयोग करने की संभावना का प्रस्ताव रखा, और फिर हागुड और वॉन ने, इस पेपर में, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और बाहरी सर्किट की यांत्रिक और विद्युत युग्मन विशेषताओं को सैद्धांतिक रूप से मॉडल किया गया है, और पीजेडटी पीज़ोसेरेमिक ट्यूब जब वे क्रमशः शुद्ध प्रतिरोध सर्किट और श्रृंखला प्रतिरोध अधिष्ठापन सर्किट के साथ समानांतर में जुड़े होते हैं तो कैंटिलीवर कंपन पर प्रभाव पड़ता है। प्रयोगात्मक परिणाम सैद्धांतिक परिणामों के साथ अच्छे समझौते में हैं, जो कंपन नियंत्रण के लिए समानांतर में पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और बाहरी सर्किट की व्यवहार्यता को व्यवस्थित रूप से साबित करता है। तब से, कई शोधकर्ताओं ने इस क्षेत्र में निवेश करना शुरू कर दिया है।                          
 
 की भिगोना विशेषताओं को बेहतर ढंग से लागू करने के लिए कंपन नियंत्रण के लिए अल्ट्रासोनिक स्तर ट्रांसड्यूसर , इस पेपर में शोध कार्य के आधार पर, प्रतिरोध अधिष्ठापन और प्रतिरोध कैपेसिटेंस सर्किट के साथ पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के समानांतर युग्मन की भिगोना विशेषताओं का एक सैद्धांतिक मॉडल स्थापित किया गया है, और सैद्धांतिक मॉडल को ब्रैकट प्रणाली के आधार पर सत्यापित किया गया है, जो निष्क्रिय नियंत्रण नींव के क्षेत्र में पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के अनुप्रयोग के लिए एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करता है।   

समानांतर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की भिगोना विशेषताएँ 

पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सामग्रियों में यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने का गुण होता है। जब पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक पर बाहरी बल लगाया जाता है, तो सतह विद्युत आवेश उत्पन्न करेगी। यदि पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक सर्किट अवस्था में है, तो चार्ज पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की सतह पर इकट्ठा हो जाएगा। जब पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक बाहरी सर्किट के साथ एक क्लोज सर्किट बनाते हैं, तो विद्युत आवेश का एक हिस्सा सर्किट में प्रतिबाधा द्वारा ऊष्मा ऊर्जा के रूप में खपत किया जाएगा, यानी, यांत्रिक ऊर्जा का एक हिस्सा ऊष्मा ऊर्जा के रूप में जारी किया जाएगा। यह वह तंत्र है जो निष्क्रिय कंपन नियंत्रण के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और बाहरी सर्किट समानांतर में जुड़े हुए हैं।      

 1.2 सैद्धांतिक मॉडल

      
 विद्युत दृष्टिकोण से, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक को वोल्टेज स्रोत और कैपेसिटर के श्रृंखला मॉडल के रूप में सरल बनाया जा सकता है। यह बाहरी सर्किट के समानांतर पीजो सिरेमिक का एक समतुल्य विद्युत मॉडल है। बाहरी सर्किट बंद या खुला होने पर सिस्टम की विद्युत प्रतिबाधा। यांत्रिक प्रतिबाधा पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्रियों की यांत्रिक कठोरता के बराबर है। इसलिए, समानांतर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की भिगोना विशेषताओं, ऊर्जा अपव्यय कारक ŋ और कठोरता अनुपात ई को क्रमशः परिभाषित किया जा सकता है। जब बाहरी सर्किट क्रमशः प्रतिरोध अधिष्ठापन समानांतर सर्किट और प्रतिरोध नकारात्मक कैपेसिटेंस श्रृंखला सर्किट होते हैं, तो पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की सामग्री भिगोना विशेषता मॉडल प्राप्त किया जा सकता है: पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की भिगोना विशेषताएं और पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के इलेक्ट्रोमैकेनिकल युग्मन गुणांक, कार्य आवृत्ति और कंपन कारक सभी संबंधित हैं। समानांतर पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की भिगोना विशेषताएँ कई कारकों से संबंधित हैं, जैसे पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की विशेषताएं, बाहरी सर्किट के प्रकार और विशिष्ट सर्किट पैरामीटर। इन कारकों के परिवर्तन के साथ, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक अलग-अलग भिगोना विशेषताएँ दिखाते हैं।     
                       
ब्रैकट बीम प्रणाली पर आधारित सिमुलेशन अनुसंधान