Ciri-ciri kemasukan seramik piezoelektrik

Ciri-ciri kemasukan dianalisis selanjutnya berdasarkan rajah litar setara yang diperolehi bagi transduser seramik piezoelektrik . Untuk memudahkan terbitan, diandaikan bahawa transduser seramik piezoelektrik tidak mempunyai kehilangan elektrik, iaitu, 0R=0, dan litar setara ialah litar LC. Untuk analisis cawangan siri, mengikut definisi frekuensi resonans, biarkan 1B=0, 1G=0 atau 111RG= boleh diperolehi. Oleh kerana rintangan dinamik transduser seramik piezoelektrik sebenar 0R tidak boleh menjadi sifar, ungkapan 1G boleh diketahui bahawa hanya 111RG yang memenuhi keadaan resonans siri. Kemudian mempertimbangkan keadaan selepas menambah kapasitor statik kemuatan statik, kemasukan transduser adalah bersamaan dengan susceptance cawangan siri. Secara umum, faktor kualiti mekanikal transduser seramik piezoelektrik adalah besar, iaitu, berhampiran frekuensi resonansi siri, nilai 00CjY berbeza dengan kekerapan dan boleh dianggarkan sebagai pemalar. Oleh itu, hanya perlu mengalihkan ordinat bulatan kemasukan yang diperolehi oleh cawangan siri, dan absis kekal tidak berubah untuk mendapatkan transduser selepas menambah kapasitor statik, dan kemudian mempertimbangkan rintangan statik transduser. bulatan kemasukan sebenar tidak mungkin menjadi tangen kepada paksi membujur, tetapi kepada arah positif paksi mendatar dengan jumlah tertentu (jumlah jarak translasi bergantung pada rintangan rintangan statik), Analisis ringkas carta kemasukan menunjukkan bahawa apabila sff< ialah s, nilai susceptance adalah lebih besar daripada sifar. Apabila sff ialah s, nilai susceptance adalah kurang daripada sifar. Oleh itu, apabila kekerapan meningkat, bulatan kemasukan berubah mengikut arah jam. Di samping itu, di sekitar siri frekuensi resonans, terdapat dua titik frekuensi supaya jumlah susceptance transduser adalah sifar. 

Pada masa ini, selepas isyarat kuasa melalui transduser, hanya amplitud berubah, dan tiada perubahan fasa, iaitu, Isyarat voltan dan arus berada dalam fasa kedua-dua frekuensi ini, nilai frekuensi rf yang lebih kecil dipanggil frekuensi resonans seramik piezoelektrik bahan keras , dan af yang lebih besar dipanggil frekuensi anti-resonan. Di samping itu, terdapat frekuensi mf yang memaksimumkan nilai kemasukan transduser dan frekuensi nf di mana nilai kemasukan adalah yang paling kecil. Kekerapan pf pada persilangan asal dan titik frekuensi resonansi siri dan bulatan kemasukan dipanggil frekuensi resonans selari. Di samping itu, perlu ditegaskan terutamanya bahawa perbincangan di atas dijalankan dalam julat variasi frekuensi kecil di sekitar frekuensi resonans mod getaran. apabila diameter bulatan kemasukan jauh lebih besar daripada perubahan 0C dalam julat frekuensi ini. Ia adalah betul, jika tidak lengkung kemasukan transduser akan menjadi sangat rumit, dengan ciri-ciri lengkung anggur.Menurut proses derivasi carta masuk di atas, hubungan antara setiap parameter dan carta masuk dalam litar setara transduser seramik piezoelektrik diperkenalkan di bawah, dan formula pengiraan masing-masing diberikan. Dalam gambarajah kemasukan transduser, diameter adalah selari dengan paksi membujur dibuat, dan kemasukan dibundarkan pada dua titik, yang masing-masing dilambangkan sebagai 1f dan 2f. Pada 1f, nilai konduktans dinamik dan suceptance bagi cawangan siri adalah sama.

Ia boleh dilihat daripada terbitan teori di atas bagi kaedah fungsi korelasi.prinsip pengukuran dan perbezaan fasa bagi Isyarat ukuran silinder piezoceramic Pzt4 adalah bebas daripada kekerapan isyarat. Maksudnya, kaedah fungsi korelasi tidak dipengaruhi oleh frekuensi dan boleh digunakan untuk mengukur perbezaan fasa isyarat frekuensi yang tidak diketahui. Pada masa yang sama, terbitan kaedah fungsi korelasi adalah berdasarkan fungsi sinusoidal. Oleh itu, ia hanya boleh digunakan untuk mengukur isyarat sinus atau kosinus, dan ia tidak boleh mengukur isyarat berkala umum.

Sejak isyarat gangguan bunyi daripada seramik piezoelektrik lajur tidak berkorelasi dengan isyarat asal, kaedah fungsi korelasi secara berkesan boleh menyekat gangguan bunyi. Walau bagaimanapun, jika terdapat isyarat gangguan korelasi yang kuat dalam sistem, dan nisbah isyarat kepada bunyi adalah agak rendah, ralat pengukuran kaedah fungsi korelasi akan menjadi agak besar. Dapat dilihat daripada formula pengiraan akhir urutan diskret kaedah fungsi korelasi bahawa hasil pengiraan adalah berkaitan dengan bilangan titik, iaitu, magnitud ralat pengukuran adalah berkaitan dengan bilangan titik persampelan, dan bilangan titik persampelan yang lebih besar adalah lebih hampir untuk hasil pengiraan adalah dengan nilai sebenar. Ralat pengukuran adalah lebih kecil. Berdasarkan analisis ciri-ciri kaedah fungsi korelasi di atas, dapat dilihat bahawa kaedah fungsi korelasi mempunyai keupayaan penindasan yang kuat untuk mengimbangi DC dan hingar dalam isyarat penukaran sampel. Ralat adalah terutamanya kerana sampel panjang terhingga digunakan dan bukannya putih Gaussian. Ralat pengkuantitian A/D hingar menjadikan isyarat sinusoidal yang dikesan tidak sepenuhnya tidak berkorelasi dengan isyarat hingar. Oleh itu, ralat pengukuran kaedah fungsi korelasi adalah berkaitan dengan bilangan bit penukaran A/D, nisbah isyarat-ke-bunyi isyarat mempunyai bilangan titik pemerolehan.

Pemasangan lengkung kuasa dua terkecil terkawal bagi bulatan kemasukan ialah kita telah memperoleh nilai konduktans dan susceptance transduser piezoelektrik pada setiap kekerapan ujian, dan lukis rajah bulatan kemasukan, tetapi ini tidak mencukupi. 

Ia boleh dilihat daripada formula pengiraan pelbagai parameter bagi cakera piezoelektrik litar setara piezo seramik yang juga kita perlukan untuk mendapatkan nilai pusat dan jejari bulatan kemasukan. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk melakukan pemasangan lengkung bulat pada titik diskret yang diperolehi. Terdapat banyak cara untuk menyesuaikan bulatan. Yang biasa digunakan ialah kaedah purata, kaedah purata wajaran, dan kaedah kuasa dua terkecil. Idea kaedah purata adalah untuk mengira nilai purata koordinat mendatar dan menegak setiap titik diskret secara berasingan, dan sebagai koordinat mendatar dan menegak pusat bulatan, nilai purata jarak dari pusat bulatan ke setiap titik diskret diambil sebagai jejari. Kaedah ini mudah dikira dan sesuai untuk kes di mana titik diskret diagihkan dengan lebih seragam. Walau bagaimanapun, bagi kes pengagihan tidak sekata, kedudukan pusat yang dikira akan dicondongkan ke arah sisi di mana titik diskret diagihkan padat, dan nilai pengiraan jejari akan menjadi terlalu kecil. Kaedah purata wajaran adalah penambahbaikan kaedah purata. Ia menambah pekali yang berkaitan dengan panjang lengkok antara dua titik bersebelahan apabila mengira koordinat pusat, yang mengurangkan pengaruh taburan tidak sekata titik diskret dan mengurangkan ralat. Walau bagaimanapun, kerana panjang lengkok antara dua titik bersebelahan tidak boleh diperoleh dengan tepat (dalam amalan, jarak antara dua titik digunakan ), ralat masih besar. Sebaliknya, kaedah kuasa dua terkecil mempunyai ketepatan yang lebih tinggi.