Inngangsegenskaper for piezoelektrisk keramikk

Tilgangskarakteristikkene blir videre analysert basert på det oppnådde ekvivalente kretsskjemaet til piezoelektrisk keramisk transduser . For å forenkle utledningen, antas det at den piezoelektriske keramiske transduseren ikke har noe elektrisk tap, det vil si 0R=0, og den ekvivalente kretsen er en LC-krets. For analyse av seriegrenen, i henhold til definisjonen av resonansfrekvensen, la 1B=0, 1G=0 eller 111RG= oppnås. Siden den faktiske piezoelektriske keramiske transduserens dynamiske motstand 0R ikke kan være null, kan uttrykket av 1G være kjent at bare 111RG tilfredsstiller betingelsen for serieresonans. Når man så vurderer situasjonen etter å ha lagt til en statisk kondensator den statiske kapasitansen, er transduserens admittans ekvivalent med susceptansen til seriegrenen. Generelt er den mekaniske kvalitetsfaktoren til den piezoelektriske keramiske transduseren stor, det vil si at nær serieresonansfrekvensen varierer verdien av 00CjY med frekvensen og kan tilnærmes som en konstant. Derfor er det bare nødvendig å forskyve ordinaten til admittanssirkelen oppnådd av seriegrenen, og abscissen forblir uendret for å oppnå transduseren etter å ha lagt til den statiske kondensatoren, og deretter vurdere den statiske motstanden til transduseren. den faktiske admittanssirkelen er usannsynlig å tangere lengdeaksen, men til den positive retningen til den horisontale aksen med en viss mengde (mengden av translasjonsavstanden avhenger av motstanden til den statiske motstanden),En kort analyse av admittansdiagrammet viser at når sff< er s, er susceptansverdien større enn null. Når sff er s, er susceptansverdien mindre enn null. Derfor, når frekvensen øker, endres adgangssirkelen i retning med klokken. I tillegg, i nærheten av serieresonansfrekvensen, er det to frekvenspunkter slik at den totale susceptansen til transduseren er null. 

På dette tidspunktet, etter at strømsignalet passerer gjennom transduseren, endres bare amplituden, og det er ingen faseendring, det vil si at spennings- og strømsignalene er i fase av disse to frekvensene, den mindre verdien av frekvensen rf kalles resonansfrekvensen til hardt materiale piezoelektrisk keramikk , og den større af kalles anti-resonansfrekvensen. I tillegg er det en frekvens mf som maksimerer admittansverdien til transduseren og en frekvens nf der admittansverdien er den minste. Frekvensen pf i skjæringspunktet mellom origo og serieresonansfrekvenspunktet og admittanssirkelen kalles den parallelle resonansfrekvensen. I tillegg bør det spesielt påpekes at diskusjonen ovenfor er utført innenfor et lite frekvensvariasjonsområde rundt en vibrasjonsmodusresonansfrekvens. når diameteren til admittanssirkelen er mye større enn endringen på 0C i dette frekvensområdet. Det er riktig, ellers vil admittanskurven til transduseren bli veldig komplisert, med egenskapene til vinrankurven.I henhold til utledningsprosessen til admittansdiagrammet ovenfor, er forholdet mellom hver parameter og admittansdiagrammet i den ekvivalente kretsen til den piezoelektriske keramiske transduseren introdusert nedenfor, og de respektive beregningsformlene er gitt. I transduserens admittansdiagram er diameteren parallell med lengdeaksen, og admittansen er avrundet i to punkter, som er henholdsvis betegnet som 1f og 2f. Ved 1f er de dynamiske konduktans- og susceptansverdiene til seriegrenene like.

Det kan sees fra ovennevnte teoretiske utledning av korrelasjonsfunksjonsmetoden.måleprinsippet og faseforskjellen til Pzt4 piezokeramiske sylindermålesignaler er uavhengige av frekvensen til signalet. Det vil si at korrelasjonsfunksjonsmetoden ikke påvirkes av frekvensen og kan brukes til å måle faseforskjellen til signalet til den ukjente frekvensen. Samtidig er utledningen av korrelasjonsfunksjonsmetoden basert på en sinusformet funksjon. Derfor kan den bare brukes til å måle sinus- eller cosinussignaler, og den kan ikke måle generelle periodiske signaler.

Siden støyinterferenssignalet til kolonne piezoelektrisk keramikk er ikke korrelert med det originale signalet, korrelasjonsfunksjonsmetoden kan effektivt undertrykke støyinterferens. Imidlertid, hvis det er et sterkt korrelasjonsinterferenssignal i systemet, og signal-til-støyforholdet er relativt lavt, vil målefeilen for korrelasjonsfunksjonsmetoden være relativt stor. Det kan sees fra den endelige beregningsformelen for den diskrete sekvensen av korrelasjonsfunksjonsmetoden at beregningsresultatet er relatert til antall punkter, det vil si at størrelsen på målefeilen er relatert til antall prøvepunkter, og det større antallet prøvepunkter er nærmere for beregningsresultatet er den sanne verdien. Målefeilen er mindre. Basert på ovenstående analyse av egenskapene til korrelasjonsfunksjonsmetoden, kan det sees at korrelasjonsfunksjonsmetoden har sterk undertrykkingsevne for DC-offset og støy i det samplede konverteringssignalet. Feilen er hovedsakelig fordi prøven med begrenset lengde brukes i stedet for Gaussisk hvit. Støy-A/D-kvantiseringsfeilen gjør at det detekterte sinusformede signalet ikke er fullstendig ukorrelert med støysignalet. Derfor er målefeilen til korrelasjonsfunksjonsmetoden relatert til antall biter av A/D-konverteringen, signal-til-støy-forholdet til signalet har antall innsamlingspunkter.

Den begrensede minste kvadraters kurvetilpasning av admittanssirkelen er at vi har oppnådd konduktans- og susceptansverdiene til den piezoelektriske transduseren ved hver testfrekvens, og tegner admittanssirkeldiagrammet, men dette er ikke nok. 

Det kan sees fra beregningsformelen for de ulike parameterne til piezoelektriske skiver piezo keramisk ekvivalent krets som vi også trenger for å oppnå verdien av senteret og radiusen til admittanssirkelen. For å gjøre dette er det nødvendig å utføre en sirkulær kurvetilpasning på de oppnådde diskrete punktene. Det er mange måter å passe en sirkel på. Vanligvis brukt er gjennomsnittsmetoden, vektet gjennomsnittsmetode og minste kvadraters metode. Ideen med gjennomsnittsmetoden er å beregne gjennomsnittsverdien av de horisontale og vertikale koordinatene til hvert diskret punkt separat, og som de horisontale og vertikale koordinatene til sentrum av sirkelen, er gjennomsnittsverdien av avstanden fra sentrum av sirkelen til hvert diskret punkt tatt som radius. Denne metoden er enkel å beregne og er egnet for tilfellet hvor de diskrete punktene er fordelt mer jevnt. For tilfellet med ujevn fordeling vil imidlertid den beregnede senterposisjonen være forspent mot siden hvor de diskrete punktene er tett fordelt, og den beregnede verdien av radiusen vil være for liten. Den veide gjennomsnittsmetoden er en forbedring av gjennomsnittsmetoden. Den legger til en koeffisient relatert til buelengden mellom to tilstøtende punkter ved beregning av senterkoordinatene, noe som reduserer påvirkningen av ujevn fordeling av diskrete punkter og reduserer feilen. Men siden buelengden mellom to tilstøtende punkter ikke kan oppnås nøyaktig (i praksis brukes avstanden mellom to punkter), er feilen fortsatt stor. Derimot har minste kvadraters metode høyere presisjon.