Aktualności

Jesteś tutaj: Dom / Aktualności / Podstawy ceramiki piezoelektrycznej / Tryb wibracji zginających piezoelektrycznego wibratora ceramicznego

Tryb wibracji zginających piezoelektrycznego wibratora ceramicznego

Wyświetlenia: 13 Autor: Edytor witryny Czas publikacji: 30.10.2018 Pochodzenie: Strona

Pytać się

Jeśli dwa grube Arkusze dysków piezoelektrycznych z materiału PZT5 o tej samej grubości i spolaryzowane elektrody są ze sobą łączone, a gdy przyłożone zewnętrznie wzbudzające pole elektryczne może wydłużyć jeden z arkuszy, a drugi skrócić, mogą wygenerować się drgania zginające. Dla blach łączonych w przeciwnych kierunkach polaryzacji zasilanie łączy się szeregowo, a blachy łączone w tym samym kierunku polaryzacji równolegle do źródła prądu. Gdy górna elektroda przyłożonego napięcia jest dodatnia, a dolna elektroda jest ujemna, przyłożone pole elektryczne górnego arkusza jest przeciwne do kierunku polaryzacji, arkusz jest wydłużony, kierunek polaryzacji dolnego arkusza jest taki sam jak kierunek przyłożonego pola elektrycznego, a arkusz jest skracany, aby uzyskać wypukły zakrzywiony kształt; Następnie powstaje wklęsła krzywa. Kiedy przyłożone jest zmienne pole elektryczne, powstają drgania zginające.

W przypadku konieczności wydłużenia (skrócenia) drgań zginających górną część, dolną część okablowanie krążków piezoceramicznych jest skrócone (wydłużone), a w środku musi znajdować się powierzchnia, która nie jest ani wydłużona, ani skrócona. W przypadku arkusza o tej samej grubości ta strona jest powierzchnią klejenia. Na powierzchni kleju nie rozciąga się i nie skraca, znajdują się dwa punkty a i b, które pozostają nieruchome podczas wibracji. Te dwa punkty nazywane są węzłami. W dwóch arkuszach kleju pole elektryczne wzbudza tylko jeden z nich, powodując wibracje zginające. Podobnie, jeśli dwa piezoelektryczne arkusze ceramiczne zostaną przyklejone do cienkiej blachy lub arkusz piezoceramiczny zostanie przyklejony do cienkiej blachy, mogą powstać drgania zginające.

Zależność pomiędzy częstotliwością rezonansową trybu drgań przy zginaniu grubości a długością folii i całkowitą grubością łączonego arkusza wynosi:

DGIF680@5@E}%`J4Y5(4I8V

Tutaj stała częstotliwości, która jest współczynnikiem związanym z liczbą falową, y to moduł Younga, a ρ to gęstość piezoceramiki. Względna szerokość pasma drgań zginających grubości taśmy wynosi 0,25-3%, a obowiązujący zakres częstotliwości wynosi od 500 Hz do 20 kHz. Rozmiary takich wibratorów to zazwyczaj: l=(6~10)w, w≥3,5t.

Po drugie, tryb wibracji przy zginaniu szerokości paska:

Dzieląc elektrodę, pojedynczy kawałek ceramiki Piezoelektryczny przetwornik ultradźwiękowy może być poddawany drganiom zginającym w kierunku szerokości (lub trybowi drgań zginających), a elektroda jest podzielona na dwie części wzdłuż linii środkowej elektrod po obu stronach długiego kawałka ceramiki, co jest równoważne dwóm ultradźwiękowym piezoelektrycznym arkuszom ceramicznym połączonym ze sobą. Jeśli do rozdzielonych par elektrod zostanie przyłożone zmienne pole elektryczne, mogą zostać wygenerowane drgania zginające w kierunku szerokości. Ponieważ elektroda powierzchniowa jednego elementu piezoceramicznego jest podzielona na dwie pary elektrod, istnieją dwa sposoby wzbudzania drgań zginających:

95I]80[3B{WM5I@@Z%XU@B8

Częstotliwość rezonansowa trybu wibracji zginających o dużej szerokości paska:

IOVEF4%YOEEQG@5XG8))KJ

w jest szerokością arkusza ceramicznego; l to długość arkusza ceramicznego; y jest modułem Younga; k jest liczbą falową; ρ jest gęstością ceramiki.

Po trzecie, grubość trybu wibracji zginania dysku:

Jeśli dwie płytki w trybie wibracji promieniowych zostaną ze sobą połączone, spolaryzowane i wzbudzone w taki sam sposób jak długie paski, uzyskuje się drgania grubości płytki. Częstotliwość rezonansowa tych drgań zginających wynosi

UOX6UZ0YA59H5T] 7FA6HPK

Tryb wibracji przy ścinaniu grubości:

Tryb drgań ścinających grubości ultradźwiękowego przetwornika piezoelektrycznego charakteryzuje się tym, że powierzchnie elektrod są równoległe do kierunku polaryzacji. Pod działaniem zmiennego pola elektrycznego płyta piezoceramiczna wytwarza drgania ścinające o grubości. Wibracja ta jest względnym odkształceniem ślizgowym wzdłuż kierunków długości i grubości dwóch przeciwległych powierzchni korpusu piezoelektrycznego, równoległych do kierunku polaryzacji. Cząstka przemieszcza się wzdłuż kierunku długości i grubości, podczas gdy fala rozchodzi się wzdłuż grubości. Częstotliwość rezonansowa trybu drgań ścinających grubości wynosi

[Q}JJ{]RD$D2@(]XEO{9I7

tryb wibracji pułapki:

Gdy powierzchnia elektrody dysków piezoelektrycznych z materiałów piezoceramicznych jest mała w porównaniu z powierzchnią arkusza ceramicznego, odpowiednia powierzchnia elektrody i obciążenie masą metalu może powodować tzw. zjawisko pułapkowania. Po pojawieniu się pułapki energia wzbudzenia jest ograniczona poniżej elektrody punktowej i wokół niej zanika wykładniczo. W tym momencie obszar elektrody punktowej i pobliska krawędź tworzą niezależny system wibracji. Wibracje wychwytujące są w rzeczywistości wibracjami rozciągającymi grubość. Ponieważ elektroda tego wibratora jest mała, nazywa się go również wibratorem punktowym lub wibratorem z elektrodą punktową. Podstawowa częstotliwość rezonansowa tego oscylatora wynosi

O%RR@5}R[Y0JG_2Y$TI]Z5