Designul dispozitivului de testare a parametrilor d33 al ceramicii piezo

Acest design folosește un microcomputer cu un singur cip ca circuit de control și calcul al parametrilor. Generatorul de semnal emite un semnal analog de frecvență de excitare continuă, care este aplicat ceramicii piezoelectrice, care detectează tensiunea și amplitudinea curentului semnalului analog, îl transformă într-un semnal digital și îl trimite la microcontroler. Tensiunea de măsurare Parametrii curenti ai sistemului, frecvența-rezonantă și frecvența anti-rezonantă sunt calculați pentru a obține programul funcțional al sistemului, inclusiv achiziția de date externe, achiziția semnalului de excitație, calculul rezonanței și frecvenței anti-rezonante, calculul parametrilor d33, procesarea stării defecțiunii și alarmă, etc. Frecvența semnalului de excitație este de la 35 la 45 kHz. Rezonant fr și anti-rezonant frecvență fa of traductoarele cilindrice piezoceramice sunt obținute prin programul de măturare a frecvenței. Relația dintre rezistența R, inductanța L, capacitatea C și tensiunea și curentul poate fi utilizată pentru a obține d33 de ceramică piezoelectrică conform formulei.

Schema structurală a părții de reglare a presiunii. Hardware-ul sistemului constă în detectarea și reglarea presiunii cu un singur cip, ieșirea semnalului de baleiaj al frecvenței și calculul frecvenței de rezonanță. Secțiunea de reglare a presiunii se compară cu semnalul de presiune cu valoarea setată pentru a determina starea de funcționare înainte și inversă a motorului.

Procesul de lucru este după cum urmează: detectarea presiunii unității computerului cu un singur cip și ieșirea semnalului de măturare a frecvenței de reglare și calculul de detectare a frecvenței de rezonanță, astfel încât să se realizeze calculul d33. Pentru a îmbunătăți acuratețea măsurării, selectați frecvența 35 ~ 45kHz de ieșire de către generatorul de semnal pentru măsurarea, conversia și înregistrarea datelor și, în final, calculați d33. Pot fi obținute trei necunoscute R, L și C în ecuație (în principal parametrii C) Valoarea specifică a lui d33 este calculată pentru a obține constanta de deformare piezoelectrică d33.

Circuitul de testare folosește metoda liniei de transmisie. Deoarece capacitatea lui Ceramica piezoelectrică în sine este mică, raportul dintre capacitatea distribuită și capacitatea liberă Cr a dispozitivului și sistemul de testare nu trebuie să fie mai mare de 1/10, în caz contrar, rezultatele testului trebuie corectate. Metoda necesită d33 să testeze dimensiunile geometrice ale probei după cum urmează: raportul dintre lungimea L și lățimea W a foii ceramice în formă de placă, adică L / W> 5, pentru a asigura o singură lungime longitudinală a foii piezoceramice în formă de placă într-un mod de întindere a vibrațiilor și evitând alte interferențe ale modului de vibrație asupra rezultatelor testului; în caz contrar, în curba de rezonanță vor apărea vârfuri parazite, ceea ce face dificilă determinarea frecvenței de rezonanță. Densitatea în vrac cunoscută a materialului eșantionului ρ (kg / m3), capacitatea liberă CT (F) (inclusiv valorile totale ale capacității statice și dinamice ale plăcii piezo-ceramice asemănătoare plăcii măsurate la frecvență joasă C,, C și C, care este C. + C₁.), Lungime L (mm), grosime d (mm), lățime aria eșantionului W (mm²), frecvența eșantionului W (mm), frecvența eșantionului (Hz) eșantionului este detectat prin adăugarea unui semnal de excitație de baleiaj și a frecvenței de rezonanță paralelă fp (Hz) pentru a calcula valoarea d33. În calculul lui d33, timpul și frecvența sunt necesare pentru a fi precise. Datorită măsurării precise a fs și fp. Este dificil, așa că vă puteți referi la metoda de transmisie a rețelei în formă de V pentru a măsura frecvența maximă de rezonanță și frecvența anti-rezonanță. Aici, fs și fp pot fi înlocuite cu fr și fa.

Experiment de testare și analiză

Două grupe de L*W*d cu 5 H fiecare de 20 mm x 5 mm x 1 mm și 60 mm x 5 mm x 1 mm ceramice piezoelectrice de testat au fost aplicate la o presiune dată de 0,5 N pentru experimentele de testare, d33 corespunzător se obține prin detectarea și calcularea parametrilor (R, L, C) ai foii ceramice piezoelectrice. Semnalul de frecvență de testare (35 ~ 45 kHz) aplicat în procesul de detectare este ajustat pentru frecvența semnalului la fiecare lo s, care este (40 ± 0,5 × n) kHz. Microcalculatorul cu un singur cip prelevează și obține valorile de curent și tensiune ale semnalelor de excitație de diferite frecvențe și detectează și calculează R, L, C și d33.

Calculul testului parametrului d33 al probei de testat este comparat cu testul utilizând un instrument standard de măsurare a parametrilor d33. Rezultatele arată că intervalul dintre valorile maxime și minime ale rezultatelor testului este stabil într-un interval acceptabil, iar eroarea este mai mică de 5% în comparație cu valoarea obținută de testerul standard. Parametrii (R, L, C) ai cipului piezoceramic obținuți în urma detectării efective sunt în acord cu parametrii măsurați de instrumentul de măsurare standard, ceea ce îmbunătățește efectiv eficiența testului și oferă condiții pentru algoritmul de măsurare online ulterioară și proiectarea dispozitivului.