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制御・パラメータ演算回路にワンチップマイコンを採用した設計です。信号発生器は連続アナログ励起周波数掃引信号を出力します。この信号は圧電セラミックスに印加され、アナログ信号の電圧と電流の振幅を検出し、デジタル信号に変換してマイクロコントローラーに送信します。測定電圧 現在のシステム、周波数共振および反共振周波数パラメータを計算して、外部データ取得、励起信号取得、共振および反共振周波数計算、d33 パラメータ計算、故障状態処理および警報などを含むシステム機能プログラムを取得します。信号発生器によって出力される励磁信号および検出回路。励起信号の周波数は 35 ～ 45kHz です。の共振周波数 fr と反共振周波数 fa 圧電セラミックシリンダートランスデューサー は、周波数掃引プログラムを通じて得られます。圧電セラミックスのd33は、抵抗R、インダクタンスL、静電容量Cと電圧、電流の関係から次の式で求めることができます。
圧力調整部の構成図。システムハードウェアは、1チップの圧力検出・調整、周波数掃引信号出力、共振周波数演算から構成されます。圧力調整部は圧力信号と設定値を比較し、モータの正逆運転状態を判定します。
作業プロセスは次のとおりです。シングルチップコンピュータユニットの圧力検出と調整 - 周波数掃引信号出力と共振周波数検出の計算により、d33 の計算を実現します。測定精度を向上させるために、信号発生器が出力する周波数 35 ～ 45kHz を選択してデータ測定、変換、記録を行い、最終的に d33 を計算します。式中の 3 つの未知数 R、L、C が得られます (主に C パラメーター)。 d33 の具体的な値を計算して、圧電ひずみ定数 d33 を求めます。
テスト回路は伝送線路方式を採用しています。なぜなら、 純正の圧電セラミック自体が小さいため、治具およびテストシステムの自由静電容量 Cr に対する分布静電容量の比は 1/10 を超えてはなりません。そうでない場合は、テスト結果を修正する必要があります。この方法では、サンプルの幾何学的寸法を次のようにテストするために d33 が必要です。板状の圧電セラミック シートの長さ L と幅 W の比、つまり、L / W > 5、伸長振動モードで板状の圧電セラミック シートの単一の長手方向の長さを確保し、他の振動を回避します。試験結果に対する振動モードの干渉。そうしないと、共振曲線に寄生ピークが現れ、共振周波数を決定することが困難になります。既知のサンプル材料のかさ密度ρ（kg/m3）、自由静電容量CT（F）（低周波C、C、C、つまりC+C₁で測定した板状圧電セラミック板の静的および動的静電容量の合計値を含みます。）、長さL（mm）、厚さd（mm）、幅W（mm）、サンプル電極面積S（mm2）、サンプルの直列共振周波数fs（Hz）が検出されます。スイープ励起信号と並列共振周波数 fp (Hz) を追加して d33 値を計算します。 d33 の計算では、時間と周波数が正確であることが必要です。 fsとfpを正確に測定できるため。難しいので最大共振周波数と反共振周波数の測定方法はV字型ネットワーク伝送法を参考にしてください。ここで、fs と fp は、fr と fa に置き換えることができます。
試験実験と解析
試験対象の 20 mm x 5 mm x 1 mm および 60 mm x 5 mm x 1 mm の圧電セラミックのそれぞれ 5 H を持つ 2 つのグループの L * W * d に、0.5 N の所定の圧力を加えて試験実験を行いました。対応する d33 は、圧電セラミック シートのパラメータ (R、L、C) を検出および計算することによって取得されます。検出プロセスで適用されるテスト周波数 (35 ～ 45 kHz) 信号は、lo s ごとに信号周波数 (40 ± 0.5 × n) kHz に調整されます。ワンチップマイコンは、異なる周波数の励磁信号の電流値と電圧値をサンプリングして取得し、R、L、C、d33を検出、演算します。
試験対象のサンプルの d33 パラメータ試験計算は、標準的な d33 パラメータ測定装置を使用した試験と比較されます。結果は、テスト結果の最大値と最小値の間の範囲が許容範囲内で安定しており、標準テスターによって得られた値と比較して誤差が 5% 未満であることを示しています。実際の検出から得られた圧電セラミックチップのパラメータ（R、L、C）は、標準測定器で測定されたパラメータとよく一致しているため、テスト効率が効果的に向上し、その後のオンライン測定アルゴリズムとデバイス設計の条件が提供されます。
