Design de dispositivo de teste de parâmetros D33 de cerâmica piezo

Este design usa um microcomputador de chip único como circuito de cálculo de controle e parâmetro. O gerador de sinal produz um sinal de varredura de frequência de excitação analógica contínua, que é aplicada à cerâmica piezoelétrica, que detecta a amplitude de tensão e corrente do sinal analógico, a converte em um sinal digital e envia para o microcontrolador. A tensão de medição O sistema atual, os parâmetros de freqüência de ressonância de freqüência e anti-ressonante são calculados para obter o programa de função do sistema, incluindo aquisição de dados externos, aquisição de sinal de excitação, cálculo de frequência de ressonância e anti-ressonância, cálculo de parâmetro D33, processamento de status de falha e alarme, etc. A saída do sinal de excitação e do circuito de detecção pelo gerador de sinal. A frequência do sinal de excitação é de 35 a 45kHz. Ressonante FR e Frequência Anti-Ressonante FA deTransdutor de cilindro piezocerâmicosão obtidos através do programa de varredura de freqüência. A relação entre resistência R, indutância L, capacitância C e tensão e corrente pode ser usada para obter D33 de cerâmica piezoelétrica de acordo com a fórmula.

Diagrama estrutural da peça de ajuste de pressão.O hardware do sistema consiste em detecção de pressão e ajuste de pressão única, saída de sinal de varredura de freqüência e cálculo de freqüência de ressonância. A seção de ajuste de pressão se compara com o sinal de pressão com o valor definido para determinar o status do motor.

O processo de trabalho é como segue uma detecção de pressão da unidade de computador único da unidade de computador e saída de sinal de varredura de frequência de ajuste e cálculo de detecção de frequência de ressonância, de modo a atingir o cálculo do D33. Para melhorar a precisão da medição, selecionando a saída da frequência 35 ~ 45khz pelo gerador de sinal para medição de dados, conversão e gravação e, finalmente, calcular D33. Três incógnitas R, L e C na equação podem ser obtidos (principalmente parâmetros C) o valor específico do D33 é calculado para obter a constante de tensão piezoelétrica D33.

O circuito de teste usa o método da linha de transmissão. Porque a capacitância doCerâmica piezoelétrica de estoqueem si é pequeno, a relação entre a capacitância distribuída à capacitância livre Cr do dispositivo de fixação e o sistema de teste não deve ser maior do que 1/10, de outra forma, os resultados do teste devem ser corrigidos. O método requer D33 para testar as dimensões geométricas da amostra da seguinte forma: a proporção do comprimento L para a largura W da folha cerâmica em forma de placa, isto é, l / w> 5, a fim de garantir um único comprimento longitudinal da folha cerâmica piezo em forma de placa em um modo de alongamento de vibração e evitando outros. A interferência do modo de vibração nos resultados do teste; Caso contrário, os picos parasitas aparecerão na curva de ressonância, dificultando a determinação da frequência de ressonância. ρ conhecida amostra de material a granel densidade (kg / m3), capacitância livre CT (F) (incluindo o estático total de valores de capacitância e dinâmicas do tipo placa de cerâmica piezoeléctrica placa medidos em baixa frequência C ,, C, e C, que é C . + C₁), comprimento L (mm), espessura D (mm), largura W (mm), área de eletrodo de amostra S (mm²), a frequência de ressonância da série FS (Hz) da amostra é detectada adicionando uma excitação de varredura sinal e a freqüência de ressonância paralela FP (Hz) para calcular o valor D33. No cálculo do D33, o tempo e a frequência são precisos para serem precisos. Devido à medição precisa do FS e FP. É difícil, então você pode se referir ao método de transmissão da rede em forma de V para medir a frequência máxima ressonância e frequência de anti-ressonância. Aqui, FS e FP podem ser substituídos por FR e FA.

Experiência e análise de teste

Dois grupos de L * d W * com 5 H cada um de 20 mm x 5 mm x 1 e 60 mm x 5 mm x 1 milímetro cerâmicas piezoeléctricas para ser testadas foram aplicadas com uma determinada pressão de 0,5 N para as experiências os testes, o que corresponde O D33 é obtido detectando e calculando os parâmetros (R, L, C) da folha cerâmica piezoelétrica. O sinal de frequência de teste (35 ~ 45 kHz) aplicado no processo de detecção é ajustado para frequência de sinal todos os lo s, que é (40 ± 0,5 × n) kHz. As amostras de microcomputador de chip único e obtêm os valores atuais e de tensão dos sinais de excitação de diferentes freqüências e detecta e calcula R, L, C e D33.

O cálculo do teste de parâmetro D33 da amostra a ser testado é comparado com o teste usando um instrumento de medição de parâmetro padrão D33. Os resultados mostram que o intervalo entre os valores máximo e mínimo dos resultados do teste é estável dentro de um intervalo aceitável, e o erro é inferior a 5% em comparação com o valor obtido pelo testador padrão. Os parâmetros (R, L, C) do chip piezocerâmico obtidos a partir da detecção real estão em boa concordância com os parâmetros medidos pelo instrumento de medição padrão, o que melhora efetivamente a eficiência do teste e fornece condições para o design subseqüente de medição on-line e design de dispositivos .