पीजो सिरेमिक का d33 पैरामीटर परीक्षण उपकरण डिज़ाइन

यह डिज़ाइन नियंत्रण और पैरामीटर गणना सर्किट के रूप में सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर का उपयोग करता है। सिग्नल जनरेटर एक सतत एनालॉग उत्तेजना आवृत्ति स्वीप सिग्नल आउटपुट करता है, जो पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक पर लागू होता है, जो एनालॉग सिग्नल के वोल्टेज और वर्तमान आयाम का पता लगाता है, इसे डिजिटल सिग्नल में परिवर्तित करता है, और इसे माइक्रोकंट्रोलर को भेजता है। मापने वाला वोल्टेज वर्तमान प्रणाली, आवृत्ति-गुंजयमान और एंटी-गुंजयमान आवृत्ति मापदंडों की गणना सिस्टम फ़ंक्शन प्रोग्राम को प्राप्त करने के लिए की जाती है, जिसमें बाहरी डेटा अधिग्रहण, उत्तेजना संकेत अधिग्रहण, अनुनाद और एंटी-गुंजयमान आवृत्ति गणना, डी 33 पैरामीटर गणना, गलती स्थिति प्रसंस्करण और अलार्म इत्यादि शामिल हैं। सिग्नल जनरेटर द्वारा उत्तेजना सिग्नल और डिटेक्शन सर्किट आउटपुट। उत्तेजना संकेत की आवृत्ति 35 से 45kHz तक होती है। गुंजयमान fr और प्रति-गुंजयमान आवृत्ति एफए पीज़ोसेरेमिक सिलेंडर ट्रांसड्यूसर फ़्रीक्वेंसी स्वीपिंग प्रोग्राम के माध्यम से प्राप्त किए जाते हैं। सूत्र के अनुसार पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के d33 को प्राप्त करने के लिए प्रतिरोध आर, इंडक्शन एल, कैपेसिटेंस सी और वोल्टेज और करंट के बीच संबंध का उपयोग किया जा सकता है।

दबाव समायोजन भाग का संरचनात्मक आरेख। सिस्टम हार्डवेयर में एकल-चिप दबाव का पता लगाने और समायोजन, आवृत्ति स्वीप सिग्नल आउटपुट और अनुनाद आवृत्ति गणना शामिल है। दबाव समायोजन अनुभाग मोटर के आगे और पीछे चलने की स्थिति निर्धारित करने के लिए निर्धारित मूल्य के साथ दबाव सिग्नल की तुलना करता है।

कार्य प्रक्रिया इस प्रकार है कि एकल-चिप कंप्यूटर इकाई दबाव का पता लगाने और समायोजन-आवृत्ति स्वीप सिग्नल आउटपुट और अनुनाद आवृत्ति का पता लगाने की गणना करती है, ताकि d33 की गणना प्राप्त की जा सके। माप सटीकता में सुधार करने के लिए, डेटा माप, रूपांतरण और रिकॉर्डिंग के लिए सिग्नल जनरेटर द्वारा आवृत्ति 35 ~ 45kHz आउटपुट का चयन करें, और अंत में d33 की गणना करें। समीकरण में तीन अज्ञात R, L, और C प्राप्त किए जा सकते हैं (मुख्य रूप से C पैरामीटर) d33 के विशिष्ट मान की गणना पीजोइलेक्ट्रिक स्ट्रेन स्थिरांक d33 प्राप्त करने के लिए की जाती है।

परीक्षण सर्किट ट्रांसमिशन लाइन विधि का उपयोग करता है। क्योंकि की धारिता स्टॉक पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक स्वयं छोटा है, वितरित कैपेसिटेंस का अनुपात फिक्स्चर और परीक्षण प्रणाली के मुक्त कैपेसिटेंस सीआर से 1/10 से अधिक नहीं होना चाहिए, अन्यथा, परीक्षण के परिणामों को सही किया जाना चाहिए। विधि में नमूने के ज्यामितीय आयामों का परीक्षण करने के लिए d33 की आवश्यकता होती है: प्लेट के आकार की सिरेमिक शीट की लंबाई L और चौड़ाई W का अनुपात, यानी, L / W> 5, कंपन को खींचने और अन्य से बचने के लिए प्लेट के आकार की पीजो सिरेमिक शीट की एक एकल अनुदैर्ध्य लंबाई सुनिश्चित करने के लिए। परीक्षण के परिणामों पर कंपन मोड का हस्तक्षेप; अन्यथा, परजीवी शिखर अनुनाद वक्र में दिखाई देंगे, जिससे अनुनाद आवृत्ति निर्धारित करना मुश्किल हो जाएगा। ज्ञात नमूना सामग्री थोक घनत्व ρ (किलो / एम 3), मुक्त कैपेसिटेंस सीटी (एफ) (कम आवृत्ति सी, सी, और सी पर मापी गई प्लेट जैसी पीजो सिरेमिक प्लेट के कुल स्थैतिक और गतिशील कैपेसिटेंस मानों सहित, जो कि सी + सी₁ है।), लंबाई एल (मिमी), मोटाई डी (मिमी), चौड़ाई डब्ल्यू (मिमी), नमूना इलेक्ट्रोड क्षेत्र एस (मिमी²), नमूने की श्रृंखला अनुनाद आवृत्ति एफएस (हर्ट्ज) को एक स्वीपिंग जोड़कर पता लगाया जाता है। d33 मान की गणना करने के लिए उत्तेजना संकेत, और समानांतर अनुनाद आवृत्ति fp (Hz)। d33 की गणना में समय और आवृत्ति का सटीक होना आवश्यक है। एफएस और एफपी के सटीक माप के कारण। यह कठिन है, इसलिए आप अधिकतम अनुनाद आवृत्ति और एंटी-अनुनाद आवृत्ति को मापने के लिए वी-आकार की नेटवर्क ट्रांसमिशन विधि का उल्लेख कर सकते हैं। यहां, एफएस और एफपी को एफआर और एफए द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

परीक्षण प्रयोग और विश्लेषण

परीक्षण किए जाने वाले 20 मिमी x 5 मिमी x 1 मिमी और 60 मिमी x 5 मिमी x 1 मिमी पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में से प्रत्येक में 5 एच के साथ एल * डब्ल्यू * डी के दो समूहों को परीक्षण प्रयोगों के लिए 0.5 एन के दिए गए दबाव के साथ लागू किया गया था, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक शीट के पैरामीटर (आर, एल, सी) का पता लगाने और गणना करके संबंधित डी 33 प्राप्त किया जाता है। पता लगाने की प्रक्रिया में लागू परीक्षण आवृत्ति (35 ~ 45 kHz) सिग्नल को प्रत्येक लोस पर सिग्नल आवृत्ति के लिए समायोजित किया जाता है, जो (40 ± 0.5 × n) kHz है। सिंगल-चिप माइक्रो कंप्यूटर नमूने लेता है और विभिन्न आवृत्तियों के उत्तेजना संकेतों के वर्तमान और वोल्टेज मान प्राप्त करता है, और आर, एल, सी और डी 33 का पता लगाता है और गणना करता है।

परीक्षण किए जाने वाले नमूने की d33 पैरामीटर परीक्षण गणना की तुलना मानक d33 पैरामीटर मापने वाले उपकरण का उपयोग करके किए गए परीक्षण से की जाती है। नतीजे बताते हैं कि परीक्षण परिणामों के अधिकतम और न्यूनतम मूल्यों के बीच की सीमा स्वीकार्य सीमा के भीतर स्थिर है, और मानक परीक्षक द्वारा प्राप्त मूल्य की तुलना में त्रुटि 5% से कम है। वास्तविक पहचान से प्राप्त पीज़ोसेरेमिक चिप के पैरामीटर (आर, एल, सी) मानक माप उपकरण द्वारा मापे गए मापदंडों के साथ अच्छे समझौते में हैं, जो प्रभावी रूप से परीक्षण दक्षता में सुधार करता है और बाद के ऑनलाइन माप एल्गोरिदम और डिवाइस डिजाइन के लिए स्थितियां प्रदान करता है।