Исследование пьезоэлектрического керамического поляризационного устройства для ультразвукового мотора

1 предложенная поляризация
Ультразвуковой двигатель типа движущей силы зависит от движущейся волны в упругих тела, чтобы получить момент вращения при трении между ротором. Согласно основному принципу работы ультразвукового двигателя типа движущей волны, обычный метод, принятый для пьезоэлектрического вибратора, заключается в первом разделении в соответствии с режимом вибрации, сколько разбил и сколько раз поляризации. Исследование показало, что эта поляризация пьезоэлектрических вибраторов имеет серьезные недостатки. Из -за множественных поляризаций эффекты поляризации разделов после поляризации различны, поэтому амплитуды изгибающих волн, возбужденных двумя наборами пьезоэлектрических вибраторов, не могут быть сбалансированы. В это время коэффициент трения между ротором и статором ниже, что влияет на выходную эффективность двигателя. Чтобы решить проблемы с уборкой и улучшить однородность поляризации, в этой статье предлагается одновременный режим изотропной поляризации. Во -первых, пьезоэлектрическая керамика сначала разделена, а затем положительная полярность выходного напряжения цепи, генерирующей высокое напряжение, подключена к положительному разделению поляризации пьезоэлектрической керамики через устройство распределения электрического поля; Отрицательная полярность выходного напряжения подключена к обратной стороне пьезоэлектрической керамики. После того, как поляризационное устройство будет включено, пьезоэлектрическая керамика одновременно поляризована в том же направлении.

2 Общая структура
В дополнение к обычно используемой термической поляризации,пьезо керамический хрустальный кварцевый стерженьПроцесс поляризации также имеет поляризацию высокой температуры и низкого напряжения, процесс резонансной поляризации и тому подобное. Различные процессы поляризации имеют разные требования к дизайну для поляризационных устройств. В соответствии с требованиями поляризации, чтобы сделать разработанное поляризационное устройство простым и надежным, операция проста, они выбирают процесс термической поляризации, то есть пьезоэлектрическая керамика, которая должна быть поляризована, помещается в силиконовое масло и нагреть до 100 ° C ~ 150 ° C, а затем ток наносится на пьезоэлектрическую керамику, так что домены выровнены как можно дальше в направлении внешнего электрического поля и вынуждены через период времени. Механизм поляризации просто находится под действием сильного электрического поля постоянного тока, изначально хаотично ориентированные области поляризации (электрические домены) расположены в порядке вдоль направления электрического поля. После удаления электрического поля домены в керамическом корпусе все еще сохраняют определенное направление вдоль электрического поля. Таким образом, изотропный поликристалл (нет смещения электрического центра тяжести и пьезоэлектричества) становится анизотропным поликристаллом, так что пьезо керамический корпус обладает пьезоэлектрическими свойствами. В соответствии с требованиями процесса термической поляризации, поляризационному устройству необходимо обеспечить постоянную температуру поляризации, подходящее поляризационное электрическое поле и желаемое распределение электрического поля. Согласно требованиям проектирования, пьезоэлектрическое керамическое поляризационное устройство должно состоять в основном из следующих трех частей:
1 нагревательная цепь. В основном нагреватель, контроллер температуры. Он состоит из поляризационной канавки.
2 Поляризация высокого напряжения схема.
3 Устройство распределения электрического поля.

3 температура контроллера
Система основана на микроконтроллере в качестве ядра для управления и координации всего контроллера. Он использует датчик температуры в качестве компонента измерения температуры, схема V/F в качестве конверсии A/D, сильная противоположная способность. В контроллере температуры такие функции, как настройка и запуск параметров температуры и управления, могут выполняться с помощью клавиатуры и цепи отображения. Программа контроллера принимает алгоритм. Принцип управления состоит в том, чтобы сначала найти значение отклонения измеренной температуры поляризации и установленной температуры, а затем обработать значение отклонения, чтобы получить контрольный сигнал для регулировки отношения поездок выходного сигнала, тем самым регулируя отношение времени нагрева в Определенный период используется для контроля температуры поляризационной ванны. Рабочий процесс системы заключается в следующем: температурный сигнал преобразуется в сигнал напряжения с помощью интегрированного датчика температуры, а сигнал напряжения усиливается и отфильтровывается для выполнения преобразования частоты напряжения, а импульсный поезд, совместимый с логической схемой. Получен, и частота импульса и температура точно пропорциональны. После того, как импульс выделяется OptoCoupler, он вводит в однохип-микрокомпьютер. После обработки программы можно получить значение текущего температуры. Температура сравнивается с установленным значением температуры для получения температурного отклонения. Количество управления рассчитывается алгоритмом и контролируется. Время отключения напряжения, приложенное к нагревателю для достижения цели управления температурой.

4 Поляризация высокого напряжения схема
Функция поляризации высокого напряженияПьезоэлектрический датчик дискаГенеральная схема заключается в том, чтобы обеспечить подходящие условия электрического поля для поляризации, которая является ключевой частью пьезоэлектрического керамического поляризационного устройства. В схеме сгенерирования высокого напряжения поляризации трансформатор регулирования центрального напряжения и трансформатор для повышения мощности используется для повышения коммерческой мощности, вывода высокого напряжения переменного тока, а затем исправьте через схему выпрямителя моста, чтобы получить высокое напряжение постоянного тока. для поляризации. Во время операции поляризации трансформатор регулирования напряжения медленно регулируется, чтобы медленно увеличить выходное напряжение постоянного тока, обеспечивая подходящее электрическое поле постоянного тока для поляризации. В эксперименте поляризации обнаруживается, что когда выходное напряжение регулируется до определенного значения, выходное напряжение будет медленно падать по мере развития процесса поляризации. Чтобы сохранить стабильный процесс поляризации, нам это нужно путем настройки регулирующего трансформатора напряжения, входное напряжение непрерывно увеличивается для стабилизации выходного напряжения.

5. Вывод
Исследование показывает, что пьезоэлектрическая постоянная D33 каждой зоны пьезоэлектрической керамики поляризована одновременно в одном и том же направлении, является более последовательной и равномерной, что полезно для повышения выходной эффективности ультразвукового двигателя. Чтобы улучшить пьезоэлектричество пьезоэлектрической керамики и повысить производительность ультразвукового двигателя, автор провел базовые исследования по поляризационному устройству пьезоэлектрического устройства и достиг определенных результатов, но дальнейшее улучшение пьезоэлектрических производительности керамики также будет зависеть от следующих аспектов работы:

1 Дальнейшее изучение пьезоэлектрических керамических материалов, улучшая их процесс приготовления и свойства материала.
2 Изучите новые методы поляризации и постарайтесь максимизировать производительность материалов.
3 Улучшите цепь генерирования высокого напряжения поляризации, чтобы улучшить качество электроэнергии и диапазон питания.
4 Благодаря экспериментам были запрошены оптимальные условия поляризации для различной пьезоэлектрической керамики.