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得られた等価回路図をもとにアドミッタンス特性をさらに解析します。 圧電セラミックストランスデューサ。導出を簡略化するために、圧電セラミックトランスデューサには電気的損失がない、すなわち０Ｒ＝０であり、等価回路はＬＣ回路であると仮定する。直列分岐の解析では、共振周波数の定義に従って、1B=0、1G=0、または 111RG= を取得できます。実際の圧電セラミックスの動的抵抗 0R はゼロにはなりませんので、1G の式から直列共振の条件を満たすのは 111RG だけであることが分かります。次に、静電容量を追加した後の状況を考慮すると、トランスデューサのアドミッタンスは直列分岐のサセプタンスに等しくなります。一般に、圧電セラミックトランスデューサの機械的品質係数は大きく、つまり直列共振周波数付近では、00CjY の値は周波数とともに変化し、定数として近似できます。したがって、直列分岐で得られるアドミタンス円の縦軸をずらすだけで横軸はそのままで、静電容量を付加した後のトランスデューサを求め、トランスデューサの静抵抗を考慮することができます。実際のアドミタンス円は縦軸に接している可能性は低く、一定量だけ横軸の正の方向に接しています (並進距離の量は静抵抗の抵抗に依存します)。アドミッタンス チャートを簡単に分析すると、sff< が s の場合、サセプタンス値が 0 より大きいことがわかります。 sff が s の場合、サセプタンス値は 0 未満になります。したがって、周波数が増加すると、アドミッタンス円は時計回りに変化します。さらに、直列共振周波数付近には、トランスデューサの合計サセプタンスがゼロになる周波数点が 2 つあります。
このとき、電力信号がトランスデューサを通過した後、振幅のみが変化し、位相変化はありません。つまり、電圧信号と電流信号はこれら 2 つの周波数の位相が一致しており、周波数 rf の小さい方の値を共振周波数と呼びます。 硬い材料の圧電セラミックスであり、より大きなafは反共振周波数と呼ばれます。また、トランスデューサのアドミタンス値が最大となる周波数ｍｆと最小となる周波数ｎｆが存在する。原点と直列共振周波数点とアドミッタンス円との交点の周波数pfを並列共振周波数と呼びます。さらに、上記の議論は振動モードの共振周波数の周りの小さな周波数変動範囲内で実行されることを特に指摘しておく必要がある。この周波数範囲では、アドミッタンス円の直径が 0C の変化よりもはるかに大きい場合。そうです。そうしないと、振動子のアドミタンス曲線は、つる曲線の特性により非常に複雑になります。上記のアドミタンス チャートの導出プロセスに従って、圧電セラミック トランスデューサーの等価回路における各パラメータとアドミタンス チャートの関係を以下に紹介し、それぞれの計算式を示します。トランスデューサのアドミッタンス図では、直径が長手軸に平行になり、アドミタンスが 2 点で丸められ、それぞれ 1f と 2f で示されます。 1f では、直列分岐の動的コンダクタンスとサセプタンスの値は等しくなります。
上記の相関関数法の理論的導出、測定原理と位相差からわかります。 Pzt4 圧電セラミックシリンダーの 測定信号は信号の周波数に依存しません。つまり、相関関数法は周波数に影響されず、未知の周波数の信号の位相差を測定することができます。同時に、相関関数法の導出は正弦関数に基づいています。したがって、サイン信号またはコサイン信号の測定にのみ使用でき、一般的な周期信号は測定できません。
のノイズ干渉信号があるため、 列圧電セラミックは 元の信号と相関がないため、相関関数方式によりノイズ干渉を効果的に抑制できます。ただし、システム内に強い相関干渉信号があり、信号対雑音比が比較的低い場合、相関関数法の測定誤差は比較的大きくなります。相関関数法の離散系列の最終的な計算式から、計算結果は点の数、つまり測定誤差の大きさはサンプリング点の数に関係しており、サンプリング点の数が多いほど計算結果が真の値に近くなることがわかります。測定誤差が小さくなります。上記の相関関数方式の特性分析に基づいて、相関関数方式はサンプリングされた変換信号の DC オフセットとノイズに対して強い抑制能力を持っていることがわかります。このエラーは主に、ガウス ホワイトの代わりに有限長サンプルが使用されることが原因です。ノイズ A/D 量子化誤差により、検出された正弦波信号がノイズ信号と完全に無相関になるわけではありません。したがって、相関関数法の測定誤差はA/D変換のビット数に関係し、信号の信号対雑音比は取得ポイントの数に関係します。
アドミタンス円の制約付き最小二乗曲線フィッティングでは、各テスト周波数で圧電トランスデューサーのコンダクタンスとサセプタンスの値を取得し、アドミタンス円図を描きますが、これでは十分ではありません。
の各種パラメータの計算式からも分かります。 圧電ディスクと圧電セラミックの 等価回路。アドミッタンス円の中心と半径の値も取得する必要があります。これを行うには、取得した離散点に対して円曲線フィッティングを実行する必要があります。円を当てはめる方法はたくさんあります。一般的に使用されるのは、平均法、加重平均法、最小二乗法です。平均法の考え方は、各離散点の水平座標と垂直座標の平均値を個別に計算し、円の中心の水平座標と垂直座標として、円の中心から各離散点までの距離の平均値を半径とするものです。この方法は計算が簡単で、離散点がより均一に分布している場合に適しています。ただし、偏在している場合には、算出される中心位置が離散点が密に分布している側に偏り、算出される半径の値が小さくなりすぎる。加重平均法は、平均法を改良したものです。中心座標を計算する際に、隣接する2点間の円弧長に関する係数を加算することで、離散点の偏在の影響を軽減し、誤差を低減します。ただし、隣接する 2 点間の円弧長は正確に求めることができないため (実際には 2 点間の距離が使用されます)、誤差は依然として大きくなります。対照的に、最小二乗法の方が精度が高くなります。
