Pesquisa no dispositivo de polarização de cerâmica piezoelétrico para motor ultra-sônico

1 polarização proposta
O motor ultrassônico tipo onda de viagem depende da onda de viagem no corpo elástico para obter o momento de rotação pelo atrito entre o rotor. De acordo com o princípio básico de funcionamento do motor ultrassônico tipo onda de viagem, o método convencional adotado para o vibrador piezoelétrico é a primeira partição de acordo com o modo de vibração, quantas partições e quantas vezes de polarização. O estudo descobriu que essa polarização de vibradores piezoelétricos tem grandes inconvenientes. Devido às múltiplas polarizações, os efeitos de polarização das partições após a polarização são diferentes, portanto, as amplitudes das ondas de flexão empolgadas pelos dois conjuntos de vibradores piezoelétricos não podem ser equilibradas. Neste momento, o coeficiente de atrito entre o rotor e o estator é menor, afetando assim a eficiência de saída do motor. A fim de resolver os problemas de abominação e melhorar a uniformidade de polarização, este artigo propõe um modo de polarização isotrópico simultâneo. Em primeiro lugar, a cerâmica piezoelétrica é primeiro particionada, e então a polaridade positiva da tensão de saída do circuito de geração de alta tensão é conectada à partição de polarização positiva da cerâmica piezoelétrica através do dispositivo de distribuição de campo elétrico; A polaridade negativa da tensão de saída é conectada ao inverso da cerâmica piezoelétrica. Após o dispositivo de polarização ser energizado, a cerâmica piezoelétrica é simultaneamente polarizada na mesma direção.

2 estrutura geral
Além da polarização térmica comumente usada, aRod de quartzo de cristal de cerâmica piezoO processo de polarização também tem uma polarização de alta temperatura e baixa tensão, um processo de polarização ressonante e semelhantes. Processos de polarização diferentes têm diferentes requisitos de design para dispositivos de polarização. Sob a premissa de atender aos requisitos de polarização, a fim de tornar o dispositivo de polarização projetado simples e confiável, a operação é simples, eles escolhem o processo de polarização térmica, isto é, a cerâmica piezoelétrica a ser polarizada é colocada no óleo de silicone e aquecida Para 100 ° C ~ 150 ° C e, em seguida, a corrente é aplicada em toda a cerâmica piezoelétrica para que os domínios estejam alinhados tanto quanto possível na direção do campo elétrico externo e retirado após um período de tempo. O mecanismo de polarização é simplesmente sob a ação de um forte campo elétrico DC, as regiões de polarização orientadas originalmente caoticamente (domínios elétricos) são organizados em uma ordem ao longo da direção do campo elétrico. Depois que o campo elétrico for removido, os domínios no corpo cerâmico ainda mantêm uma determinada direção ao longo do campo elétrico. Assim, o policristal isotrópico (não há compensação do centro elétrico de gravidade e sem piezoeletricidade) torna-se um policristal anisotrópico, para que o corpo cerâmico piezo tenha propriedades piezoelétricas. De acordo com os requisitos do processo da polarização térmica, o dispositivo de polarização precisa fornecer uma temperatura de polarização constante, um campo elétrico de polarização adequado e uma distribuição de campo elétrico desejada. De acordo com os requisitos de design, o dispositivo de polarização cerâmica piezoelétrico deve consistir principalmente nas três partes seguintes:
1 circuito de aquecimento. Principalmente por aquecedor, controlador de temperatura. Consiste em uma ranhura polarizadora.
2 Circuito de geração de alta tensão de polarização.
3 Dispositivo de distribuição de campo elétrico.

3 controlador de temperatura
O sistema é baseado no microcontrolador como o núcleo para gerenciar e coordenar todo o controlador. Ele usa o sensor de temperatura como componente de medição de temperatura, circuito v / f como conversão A / D, forte capacidade anti-interferência. No controlador de temperatura, as funções como a configuração e a execução de parâmetros de temperatura e controle podem ser executadas por um teclado e um circuito de exibição. O programa do controlador adota o algoritmo. O princípio de controle é para encontrar o valor de desvio da temperatura de polarização de medição e a temperatura definida e, em seguida, processar o valor do desvio para obter um sinal de controle para ajustar a relação de imposto do sinal de saída, ajustando assim a relação de tempo de aquecimento em um determinado período é usado para controlar a temperatura do banho de polarização. O processo de trabalho do sistema é o seguinte: O sinal de temperatura é convertido em um sinal de tensão por um sensor de temperatura integrado, e o sinal de tensão é amplificado e filtrado para realizar a conversão de frequência de tensão, e um trem de pulso compatível com o circuito lógico é obtido, e a frequência de pulso e a temperatura são proporcionalmente proporcionais. Depois que o pulso é isolado pelo optocuplador, é inserido no microcomputador de chips único. Depois que o programa for processado, o valor atual da temperatura pode ser obtido. A temperatura é comparada com o valor definido da temperatura para obter o desvio da temperatura. A quantidade de controle é calculada pelo algoritmo e controlada. O tempo desligado da tensão aplicado ao aquecedor para atingir o propósito de controlar a temperatura.

Circuito de geração de alta tensão de polarização
A função da alta tensão de polarizaçãoTransdutor de disco piezoelétricoO circuito gerador é fornecer condições adequadas de campo elétrico para a polarização, que é uma parte fundamental do dispositivo de polarização cerâmica piezoelétrico. No circuito de geração de alta tensão de polarização, o transformador de regulação de tensão central de tappagem e o transformador de senso são usados ​​para aumentar a energia comercial, saída de uma alta tensão AC e, em seguida, corrigir através de um circuito de retificador de ponte para obter uma alta tensão de alta tensão necessária para polarização. Durante a operação de polarização, o transformador de regulação de voltagem é ajustado lentamente para aumentar a tensão DC de saída lentamente, fornecendo um campo elétrico DC adequado para polarização. No experimento de polarização, verifica-se que quando a tensão de saída é ajustada a um determinado valor, a tensão de saída cairá lentamente à medida que o processo de polarização progride. Para manter o processo de polarização estáveis, precisamos ajustar o transformador de regulação de tensão, a tensão de entrada é continuamente aumentada para estabilizar a tensão de saída.

5. Conclusão
A pesquisa mostra que a constante piezoelétrica D33 de cada zona de cerâmica piezoelétrica polarizada simultaneamente na mesma direção é mais consistente e uniforme, o que é benéfico para melhorar a eficiência de saída do motor ultrassônico. A fim de melhorar a piezoeletricidade da cerâmica piezoelétrica e melhorar o desempenho do motor ultrassônico, o autor realizou a pesquisa básica no dispositivo de polarização do dispositivo piezoelétrico e alcançou certos resultados, mas a melhoria adicional do desempenho cerâmico piezoelétrico também dependerá dos seguintes aspectos de trabalho:

1 Estudo adicional de materiais cerâmicos piezoelétricos, melhorando seu processo de preparação e propriedades de material.
2 Estude novos métodos de polarização e tente maximizar o desempenho dos materiais.
3 Melhorar o circuito de geração de alta tensão de polarização para melhorar a qualidade de energia e faixa de fornecimento.
4 Através de experimentos, as condições ideais de polarização para diferentes cerâmicas piezoelétricas foram procuradas.