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圧電セラミックス振動子の曲げ振動モード

ビュー: 13     著者: サイト編集者 公開時間: 2018-10-30 起源: サイト

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厚みが2枚なら PZT5材料のピエゾディスク を同じ厚さのシートに分極した電極を貼り合わせ、外部から励磁電界を印加することで一方のシートを伸ばし、もう一方のシートを短縮させると曲げ振動を発生させることができます。逆の分極方向で接着されたシートの場合は電源に直列に接続され、同じ分極方向で接着されたシートの場合は電源に並列に接続されます。印加電圧の上部電極が正で下部電極が負の場合、上部シートの印加電界は分極方向と逆であり、シートは伸長し、下部シートの分極方向は印加電界の方向と同じであり、シートは短縮されて凸状の湾曲形状を生成し、すると、凹型の曲線が生成されます。交流電界を印加すると屈曲振動が発生します。


上部の曲げ振動を伸ばす(短くする)場合、下部は 配線圧電セラミックディスクは 短く(長く)なっており、中央には長くも短くもなっていない表面が存在する必要があります。同じ厚さのシートの場合、この面が接着面になります。粘着面には伸縮せず、振動中に静止したままの 2 つの点 a と b があります。これら 2 つの点はノードと呼ばれます。 2枚の粘着シートのうち、一方の粘着シートのみが電界により励起され、曲げ振動が発生します。同様に、薄い金属板に2枚の圧電セラミックスシートを貼り合わせたり、薄い金属板に圧電セラミックスシートを貼り付けたりすると、曲げ振動を発生させることができる。


厚み曲げ振動モードの共振周波数とフィルムの長さおよび貼り合わせシートの総厚みとの関係は次のとおりです。


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ここで、周波数定数は波数に関係する係数、y はヤング率、ρ は圧電セラミックの密度です。板厚の曲げ振動の比帯域は0.25~3%、適用周波数範囲は500Hz~20kHzです。このような振動子のサイズは一般的に、l=(6~10)w、w≧3.5tです。


第二に、ストリップ幅の曲げ振動モード:


電極を分割することで、1枚のセラミックス片が形成されます。 圧電超音波トランスデューサは、 幅方向の屈曲振動(屈曲振動モード)が可能であり、長尺のセラミック片の両側の電極の中心線に沿って電極が2分割されており、超音波圧電セラミックシートを2枚貼り合わせていることに相当する。分割された一対の電極に交番電界を印加すると、幅方向の屈曲振動を発生させることができる。 1 つの圧電セラミック片の表面電極は 2 対の電極に分割されているため、屈曲振動を励起するには 2 つの方法があります。



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長板幅曲げ振動モードの共振周波数:



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wはセラミックシートの幅です。 lはセラミックシートの長さです。 y はヤング率です。 k は波数です。 ρ はセラミックの密度です。
第三に、ディスクの厚さの曲げ振動モード:
放射状振動モードの 2 枚のウェーハを接着し、長いストリップと同じように分極して励振すると、ウェーハの厚み振動が得られます。この屈曲振動の共振周波数は、


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厚み滑り振動モード:


超音波圧電ディスクピックアップの厚み滑り振動モードは、電極面が分極方向と平行であることが特徴です。交流電界の作用下で、圧電セラミックシートは厚み滑り振動を生成します。この振動は、分極方向に平行な圧電体の対向する2つの面の長さ方向および厚み方向に沿った相対的な滑り変形である。粒子は長さ方向と厚さ方向に変位し、波は厚さ方向に伝播します。厚さ滑り振動モードの共振周波数は次のとおりです。


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トラップ振動モード:


圧電セラミック材料の圧電ディスクの電極面積がセラミック シートの面積に比べて小さい場合、適切な電極面積とその金属質量負荷により、いわゆるトラッピング現象が発生する可能性があります。トラップが発生した後、励起エネルギーはスポット電極の下に閉じ込められ、周囲で指数関数的に減衰します。この時点で、スポット電極領域とその付近のエッジは独立した振動系を形成します。トラップ振動は実際には厚み伸縮振動です。この振動子の電極は小さいため、点振動子または点電極振動子とも呼ばれます。この発振器の基本共振周波数は次のとおりです。


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一般的な振動モードと関連機能:


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