reka bentuk peranti ujian parameter d33 seramik piezo

Reka bentuk ini menggunakan mikrokomputer cip tunggal sebagai kawalan dan litar pengiraan parameter. Penjana isyarat mengeluarkan isyarat sapu frekuensi pengujaan analog berterusan, yang digunakan pada seramik piezoelektrik, yang mengesan voltan dan amplitud arus isyarat analog, menukarnya menjadi isyarat digital, dan menghantarnya ke mikropengawal. Voltan pengukur Sistem semasa, parameter frekuensi resonan frekuensi dan anti-resonan dikira untuk mendapatkan program fungsi sistem, termasuk pemerolehan data luaran, pemerolehan isyarat pengujaan, pengiraan frekuensi resonans dan anti-resonan, pengiraan parameter d33, pemprosesan status kerosakan dan penggera, dsb. Isyarat pengujaan dan keluaran litar pengesanan oleh penjana isyarat. Kekerapan isyarat pengujaan adalah dari 35 hingga 45kHz. Frekuensi f resonan dan anti resonan fa daripada transduser silinder piezoceramic diperolehi melalui program sapu frekuensi. Hubungan antara rintangan R, kearuhan L, kemuatan C dan voltan dan arus boleh digunakan untuk mendapatkan d33 seramik piezoelektrik mengikut formula.

Gambar rajah struktur bahagian pelarasan tekanan. Perkakasan sistem terdiri daripada pengesanan dan pelarasan tekanan cip tunggal, output isyarat sapuan frekuensi dan pengiraan frekuensi resonans. Bahagian pelarasan tekanan membandingkan dengan isyarat tekanan dengan nilai yang ditetapkan untuk menentukan status larian ke hadapan dan belakang motor.

Proses kerja adalah seperti berikut pengesanan tekanan unit komputer cip tunggal dan output isyarat sapuan frekuensi pelarasan dan pengiraan pengesanan frekuensi resonans, untuk mencapai pengiraan d33. Untuk meningkatkan ketepatan pengukuran, pilih output frekuensi 35 ~ 45kHz oleh penjana isyarat untuk pengukuran, penukaran dan rakaman data, dan akhirnya mengira d33. Tiga R, L, dan C yang tidak diketahui dalam persamaan boleh diperolehi (terutamanya parameter C) Nilai khusus d33 dikira untuk mendapatkan pemalar terikan piezoelektrik d33.

Litar ujian menggunakan kaedah talian penghantaran. Kerana kapasitansi seramik piezoelektrik saham itu sendiri adalah kecil, nisbah kapasitans teragih kepada kapasitans bebas Cr lekapan dan sistem ujian tidak boleh lebih besar daripada 1/10, jika tidak, keputusan ujian mesti diperbetulkan. Kaedah ini memerlukan d33 untuk menguji dimensi geometri sampel seperti berikut: nisbah panjang L kepada lebar W lembaran seramik berbentuk plat, iaitu, L / W> 5, untuk memastikan panjang membujur tunggal lembaran seramik piezo berbentuk plat dalam mod regangan getaran dan mengelakkan lain-lain .Gangguan pada hasil ujian; jika tidak, puncak parasit akan muncul dalam lengkung resonans, menjadikannya sukar untuk menentukan kekerapan resonans. Ketumpatan pukal bahan sampel yang diketahui ρ (kg / m3), kemuatan bebas CT (F) (termasuk jumlah nilai kapasitans statik dan dinamik bagi plat seramik piezo seperti plat yang diukur pada frekuensi rendah C ,, C, dan C, iaitu C. + C₁.), Panjang L (mm), ketebalan d (mm), luas elektrod W (mm²), luas elektrod (mm²) sampel dikesan dengan menambah isyarat pengujaan menyapu, dan frekuensi Resonans selari fp (Hz) untuk mengira nilai d33. Dalam pengiraan d33, masa dan kekerapan perlu tepat. Disebabkan pengukuran fs dan fp yang tepat. Ia sukar, jadi anda boleh merujuk kepada kaedah penghantaran rangkaian berbentuk V untuk mengukur kekerapan resonans maksimum dan kekerapan anti-resonans. Di sini, fs dan fp boleh digantikan dengan fr dan fa.

Uji eksperimen dan analisis

Dua kumpulan L * W * d dengan 5 H setiap satunya 20 mm x 5 mm x 1 mm dan 60 mm x 5 mm x 1 mm seramik piezoelektrik yang akan diuji telah digunakan dengan tekanan 0.5 N untuk ujian ujian , D33 yang sepadan diperoleh dengan mengesan dan mengira parameter (R, L., C) kepingan ceramik. Isyarat kekerapan ujian (35 ~ 45 kHz) yang digunakan dalam proses pengesanan dilaraskan untuk frekuensi isyarat setiap lo s, iaitu (40 ± 0.5 × n) kHz. Sampel mikrokomputer cip tunggal dan memperoleh nilai semasa dan voltan isyarat pengujaan frekuensi berbeza, dan mengesan dan mengira R, L, C dan d33.

Pengiraan ujian parameter d33 sampel yang akan diuji dibandingkan dengan ujian menggunakan alat pengukur parameter d33 piawai. Keputusan menunjukkan bahawa julat antara nilai maksimum dan minimum keputusan ujian adalah stabil dalam julat yang boleh diterima, dan ralat adalah kurang daripada 5% berbanding dengan nilai yang diperolehi oleh penguji standard. Parameter (R, L, C) cip piezoceramic yang diperoleh daripada pengesanan sebenar adalah dalam persetujuan yang baik dengan parameter yang diukur oleh alat pengukur standard, yang secara berkesan meningkatkan kecekapan ujian dan menyediakan syarat untuk algoritma pengukuran dalam talian dan reka bentuk peranti seterusnya.