Berita

Anda di sini: Rumah / Berita / Asas Seramik Piezoelektrik / Ciri redaman gandingan elektromekanikal antara kristal seramik piezo dan litar elektrik

Ciri redaman gandingan elektromekanikal antara kristal seramik piezo dan litar elektrik

Pandangan: 4 Pengarang: Editor Tapak Masa Terbit: 2020-03-05 Asal: tapak

Tanya

Seramik piezoelektrik, sebagai bahan seramik berfungsi baharu, yang telah digunakan secara meluas dalam banyak bidang teknikal, termasuk aplikasi dalam bidang kawalan getaran struktur. Kerana keupayaannya untuk mengubah tenaga mekanikal dan tenaga elektrik, ia boleh dibenamkan ke dalam sistem sebagai sensor ultrasonik atau penggerak untuk kawalan aktif getaran struktur. Apabila bahan seramik piezoelektrik dan litar luaran membentuk litar tertutup, disebabkan oleh gandingan mekanikal dan elektrik, ia akan menunjukkan beberapa ciri redaman, yang boleh digunakan untuk kawalan pasif struktur.

Pada tahun 1979, Forward mula-mula mencadangkan kemungkinan menggunakan seramik piezoelektrik selari dengan komponen litar untuk kawalan getaran, dan kemudian hagood dan von ,Dalam kertas ini, ciri-ciri gandingan mekanikal dan elektrik seramik piezoelektrik dan litar luaran dimodelkan secara teori, dan pengaruh pada tiub piezoceramic PZT getaran julur apabila ia disambungkan dalam litar rintangan tulen dan secara selari. Keputusan eksperimen adalah dalam persetujuan yang baik dengan keputusan teori, yang secara sistematik membuktikan kebolehlaksanaan seramik piezoelektrik dan litar luaran secara selari untuk kawalan getaran. Sejak itu, ramai penyelidik telah mula melabur dalam bidang ini.

Untuk menggunakan ciri-ciri redaman dengan lebih baik transduser tahap ultrasonik kepada kawalan getaran, berdasarkan kerja penyelidikan dalam kertas ini, model teori ciri redaman gandingan selari seramik piezoelektrik dengan kearuhan rintangan dan litar kemuatan rintangan diwujudkan, dan model teori disahkan berdasarkan sistem julur, yang menyediakan asas teori untuk aplikasi kawalan piezoelektrik dalam bidang seramik pasif.

Ciri redaman seramik piezoelektrik selari

Bahan seramik piezoelektrik mempunyai sifat menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik. Apabila seramik piezoelektrik dikenakan daya luar, permukaan akan menghasilkan cas elektrik. Jika seramik piezoelektrik berada dalam keadaan litar, cas akan berkumpul di permukaan seramik piezoelektrik. Apabila seramik piezoelektrik membentuk litar rapat dengan litar luar, sebahagian daripada cas elektrik akan digunakan dalam bentuk tenaga haba oleh impedans dalam litar, iaitu, sebahagian daripada tenaga mekanikal akan dibebaskan dalam bentuk tenaga haba. Ini adalah mekanisme bahawa seramik piezoelektrik dan litar luaran disambung secara selari untuk kawalan getaran pasif.

1.2 model teori

Dari sudut pandangan elektrik, seramik piezoelektrik boleh dipermudahkan sebagai model siri sumber voltan dan kapasitor. Ia adalah model elektrik setara bagi seramik piezo selari dengan litar luaran. Galangan elektrik sistem apabila litar luaran ditutup atau terbuka. Impedans mekanikal adalah bersamaan dengan kekukuhan mekanikal bahan piezoelektrik. Oleh itu, ciri-ciri redaman seramik piezoelektrik selari, faktor pelesapan tenaga ŋ dan nisbah kekakuan e boleh ditakrifkan masing-masing. Apabila litar luaran masing-masing adalah litar selari kearuhan rintangan dan litar siri kemuatan negatif rintangan, model ciri redaman bahan seramik piezoelektrik boleh diperolehi: ciri-ciri seramik piezoelektrik redaman bagi piezoelektrik elektrik. seramik piezoelektrik, frekuensi kerja dan faktor getaran semuanya berkaitan. Ciri-ciri redaman seramik piezoelektrik selari adalah berkaitan dengan banyak faktor, seperti ciri-ciri seramik piezoelektrik, jenis litar luaran, dan parameter litar tertentu. Dengan perubahan faktor ini, seramik piezoelektrik menunjukkan ciri redaman yang berbeza.

Penyelidikan Simulasi Berdasarkan sistem rasuk julur

Untuk mengesahkan pengaruh jenis litar dan parameter berkaitan pada ciri redaman selari transduser seramik piezoelektrik , satu set sistem simulasi berdasarkan rasuk julur direka bentuk. Lembaran seramik piezoelektrik PZT-5 ditampal pada permukaan rasuk julur, permukaan rasuk dibumikan, dan arah polarisasi lembaran seramik piezoelektrik ditunjukkan. Di antara empat kepingan seramik piezoelektrik, dua adalah penggerak, yang merupakan sumber pemacu getaran rasuk julur; satu ialah sensor, yang mencerminkan keamatan getaran kedudukan yang sepadan pada rasuk julur melalui nilai voltan yang diukur; yang lain adalah selari dengan litar luaran, pasangan pertama kepingan seramik piezoelektrik ialah 60mm * 26.4mm * 0.25mm, dan pasangan kedua ialah 50mm * 26.4mm * 0.25mm. Jarak antara hujung kiri dua pasang cip seramik piezo dan hujung tetap rasuk julur ialah 18mm dan 100mm masing-masing. Terdapat hubungan fungsi pemindahan antara voltan masukan penggerak dan voltan keluaran sensor. Dengan membandingkan fungsi pemindahan litar selari luaran dalam litar terbuka dan litar tertutup, pengaruh seramik piezoelektrik selari pada getaran sistem boleh ditentukan.

Mengikut model di atas, pengaruh seramik piezoelektrik pada getaran sistem rasuk julur disimulasikan dalam empat kes. ia adalah rintangan, kearuhan rintangan siri, kearuhan rintangan selari dan kemuatan negatif rintangan selari. Kapasiti negatif direalisasikan oleh litar penukaran impedans negatif. Parameter julur dan seramik piezoelektrik yang digunakan dalam simulasi hanya melibatkan mod pertama julur, dan pengaruh perubahan rintangan pada ciri redaman seramik piezoelektrik dipertimbangkan.

Dalam litar selari yang berbeza, seramik piezoelektrik mempunyai pengaruh yang besar pada getaran sistem rasuk julur. Untuk litar yang sama, kesan redaman berubah dengan perubahan nilai rintangan, dan terdapat nilai optimum daripada trend perubahan. Ini selaras dengan model teori di bahagian sebelumnya. Ia boleh dilihat daripada perbandingan bahawa kesan redaman adalah yang paling kecil apabila disambungkan selari dengan rintangan, dan yang paling kuat apabila disambungkan selari dengan litar siri kapasitans negatif rintangan. Untuk dua jenis litar selari kearuhan rintangan, pengaruh seramik piezoelektrik pada sistem adalah serupa, tetapi kepekaan prestasi redaman dengan perubahan rintangan agak berbeza. Lebih-lebih lagi, apabila rintangan litar induktansi rintangan siri berubah dari besar ke kecil, dan rintangan litar kearuhan rintangan selari berubah dari kecil ke besar, trend pengaruhnya terhadap prestasi sistem julur adalah sama. Memandangkan ciri-ciri redaman piezoceramics secara selari dan pengaruhnya terhadap prestasi sistem, perbandingan menyeluruh dibuat.