Пьезоэлектрические преобразователи

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Пьезоэлектрические преобразователи

Содержание

2. Пьезоэлектрические преобразователи Второе уравнение для механического осциллятора часто записывают в виде: Здесь масса колебательной системы; механическое
3. Пьезоэлектрические преобразователи Введем первую систему электромеханических аналогий «сила – напряжение, колебательная скорость – ток », и
4. Пьезоэлектрические преобразователи Эквивалентная схема пьезопреобразователя, описывающая продольные или толщинные колебания пьезодатчика в виде стержня или пластины
5. Пьезоэлектрические преобразователи Значения параметров схемы для пластины из пьезокерамики ЦТС, колеблющейся по толщине, равны: Здесь собственная
6. Пьезоэлектрические преобразователи На частотах, близких к резонансным, эквивалентная схема пьезопреобразователя может быть приведена к виду: В
7. Пьезоэлектрические преобразователи Вблизи одной из резонансных частот ненагруженный пьезоэлектрический преобразователь можно представить в виде двухполюсника, полученного
8. Пьезоэлектрические преобразователи Пьезоэлектрические устройство для измерения давлений, усилий и ускорений конструктивно представляет собой корпус, в котором
9. Пьезоэлектрические преобразователи Определим величину сигнала на входе усилителя при воздействии на датчик переменной силы частотой :
11. Скачать презентацию

Слайд 2

Пьезоэлектрические преобразователи
Второе уравнение для механического осциллятора часто записывают в

виде:
Здесь масса колебательной системы; механическое сопротивление, отражающее потери на трение;
гибкость (податливость) механической системы;
колебательная скорость под действием силы .
Очевидно, оба уравнения записываются совершенно одинаково, и с математической точки зрения нет никакой разницы между электрической и механической системами. Уравнение для механической колебательной системы легко получить из первого уравнения , заменив электрические величины на .

Слайд 3

Пьезоэлектрические преобразователи
Введем первую систему электромеханических аналогий «сила – напряжение,

колебательная скорость – ток », и составим следующую схему взаимных аналогов:
Получаем, что инерционное сопротивление должно равняться индуктивному сопротивлению:
упругое сопротивление – емкостному: а механический импеданс – электрическому импедансу:
Используя систему аналогий, можно электромеханическую систему представить в виде эквивалентной электрической схемы, процедура расчета которой значительно проще.

Слайд 4

Пьезоэлектрические преобразователи
Эквивалентная схема пьезопреобразователя, описывающая продольные или толщинные колебания

пьезодатчика в виде стержня или пластины и справедливая в широком интервале частот, может быть представлена в виде шестиполюсника (так называемая схема Редвуда):

Слайд 5

Пьезоэлектрические преобразователи
Значения параметров схемы для пластины из пьезокерамики ЦТС,

колеблющейся по толщине, равны:
Здесь собственная емкость пластины толщиной и площадью ; характеристический импеданс датчика; плотность материала датчика; скорость продольной волны, определяемая константой упругости и плотностью материала ; коэффициент трансформации; пьезоэлектрическая константа.

Слайд 6

Пьезоэлектрические преобразователи
На частотах, близких к резонансным, эквивалентная схема пьезопреобразователя

может быть приведена к виду:
В этой схеме электрический импеданс преобразователя представлен в виде собственной емкости пьезопластины и сопротивления диэлектрических потерь , влиянием которого обычно можно пренебречь. Параметр характеризует потери энергии на излучение в окружающую среду и трение (сопротивление потерь), а параметры отражают влияние массы преобразователя и его упругой податливости (гибкости) на характер колебаний.

Слайд 7

Пьезоэлектрические преобразователи
Вблизи одной из резонансных частот ненагруженный пьезоэлектрический преобразователь

можно представить в виде двухполюсника, полученного из эквивалентной схемы шестиполюсника, замыканием накоротко обеих пар механических клемм.
Используя эту схему, можно измерить собственную электрическую емкость датчика и частоты последовательного и параллельного резонансов цепи:
и рассчитать пьезоэлектрические константы и коэффициент электромеханической связи.

Слайд 8

Пьезоэлектрические преобразователи
Пьезоэлектрические устройство для измерения давлений, усилий и ускорений

конструктивно представляет собой корпус, в котором находится пьезоэлектрический преобразователь. Последний состоит из пьезоэлемента и мембраны, воспринимающей внешнее силовое воздействие и выполяющей функцию протектора, защищающего пьезоэлемент от износа. Наружный электрод пьезоэлемента заземляется, а внутренний (сигнальный) изолируется относительно корпуса. Сигнал с помощью экранированного кабеля подается на вход усилителя с большим входным сопротивлением и после усиления регистрируется электронным вольтметром.
Эквивалентная схема преобразователя на частотах значительно ниже низшей резонансной частоты пьезоэлемента представляет собой источник заряда, нагруженный на параллельную цепь.

Слайд 9

Пьезоэлектрические преобразователи
Определим величину сигнала на входе усилителя при воздействии

на датчик переменной силы частотой :
. Учитывая, что электрическая индукция, характеризующая плотность распределения зарядов в пьезоэлементе, связана с величиной механического напряжения соотношением: , определим величину заряда, генерируемого датчиком при воздействии силы:
Величина тока, протекающего в цепи при воздействии силы равна:
Отсюда:

Пьезоэлектрические преобразователи

Содержание

Пьезоэлектрические преобразователи Второе уравнение для механического осциллятора часто записывают в

Пьезоэлектрические преобразователи Введем первую систему электромеханических аналогий «сила – напряжение,

Пьезоэлектрические преобразователи Эквивалентная схема пьезопреобразователя, описывающая продольные или толщинные колебания

Пьезоэлектрические преобразователи Значения параметров схемы для пластины из пьезокерамики ЦТС,

Пьезоэлектрические преобразователи На частотах, близких к резонансным, эквивалентная схема пьезопреобразователя

Пьезоэлектрические преобразователи Вблизи одной из резонансных частот ненагруженный пьезоэлектрический преобразователь

Пьезоэлектрические преобразователи Пьезоэлектрические устройство для измерения давлений, усилий и ускорений

Пьезоэлектрические преобразователи Определим величину сигнала на входе усилителя при воздействии

Похожие презентации