Исследование чувствительности компонентов пьезоэлектрического керамического преобразователя

Из-за пьезоэлектрического эффекта пьезоэлектрическая керамика может непосредственно преобразовать неэлектричество в электричество, а ее пьезоэлектрическая проницаемость может быть значительно улучшена путем настройки состава композицииили изменение комбинации пьезокерамических листов, тем самым эффективно повышая его чувствительность. Поэтому, преобразователь PIЭзоэлектрическая керамика как чувствительные элементы привлекают все больше и больше внимания. Основной принцип и состав пьезоэлектрического датчика кратко введены. Факторы, влияющие на чувствительность пьезоэлектрического датчика, подробно обсуждаются из статического и динамического. Исходя из этого, получается эффективный метод улучшения чувствительности.

Датчик представляет собой устройство с функцией обнаружения, широко используемой в области промышленности, сельского хозяйства, национальной обороны и медицины. Он называется \"Electric Five \", который обнаруживает различные неэлектрические величины, моделируя функции человеческих особенностей лицаАнкет Пьезо круглый датчик диска с пьезоэлектрическим эффектом является одним из Pztmaterials для изготовления датчиков. Пьезоэлектрические датчики, с которыми знакомы, включают пьезоэлектрические акселерометры, пьезоэлектрические гиросы, пьезоэлектрические давления и гальванометры. С развитием технологий родилось много новых датчиков, и эффективность существующих датчиков также была улучшена. Чувствительность является важным показателем датчика. Следующие факторы обсуждают факторы, влияющие на чувствительность датчика откак статические, так и динамические аспекты.

Базовыйprinciples иcОпощениеpIezoelectriccэрамикsEnsors - это устройства, которые используют пьезоэлектрические эффекты пьезоэлектрических керамических листов для преобразования напряжения (или напряжения) в напряжение (или заряд), а затем усиливают и выводят их через усилитель. Пьезоэлектрические керамические листы являются ключевыми компонентами. С точки зрения преобразования сигнала пьезоэлектрические керамические листы эквивалентны генератору заряда.

ПьезОкерамический датчик состоит из механической системы, которая передает внешнюю силу в пьезоэлектрический керамический лист, пьезоЭлектрический керамический лист и измерительная схема, которая переносит электрический заряд в счетчик. Механическая система представляет собой часть кронштейна для монтажа и исправления пьезоэлектрического керамического листа. Система находится в прямом контакте с внешним миром, и при воздействии внешней силы кронштейн и пьезоэлектрический керамический лист деформированы вместе. Пьезоэлектрический керамический лист генерирует выход заряда путем деформации. Линия измерения усиливает заряд и преобразует его в выходной выход.

2Факторы влияния на чувствительность пьезоэлектрического датчика

ЧувствительностьПьезоэлектрические диски преобразовательэто отношение небольшого приращения выхода к небольшому приращению соответствующего входа. Чем больше соотношение, тем выше чувствительность. Чувствительность пьезоэлектрического датчика связана с чувствительностью трех частей, которые это делают. Поскольку три части соединены последовательно, чувствительность пьезоэлектрического датчика умножается на чувствительность трех частей. Следующий анализ выполняется из статической и динамической соответственно.

2.1 Статический анализ
Статический анализ относится к анализу взаимосвязи между входом и выводом датчика в условиях устойчивого состояния. Выходная переменная является лишь функцией входной переменной, то есть y = f (x), и ее чувствительность - DY.

(1) Поскольку существует простая линейная связь между S и F, Q и S и U и Q в статических условиях, ее можно изменить на U0 = Cijdija, где CIJ является эквивалентным коэффициентом упругого соответствия механической системы; DIJ является эквивалентной пьезоэлектрической постоянной пьезоэлектрической керамики; А является коэффициентом усиления измерительной линии; Подписк IJ представляет направление силы и направление деформации, соответственно. Чтобы повысить чувствительность пьезоэлектрического датчика, эффективно повысить стоимость одного или нескольких факторов. Среди них потенциал для увеличения пьезоэлектрической постоянного значения пьезоэлектрического керамического листа является наибольшей, а пьезоэлектрическая проницаемость может быть увеличена путем регулировки состава пьезоэлектрической керамики, а пьезоэлектричность может привлекать серию параллельной комбинации пьезоэлектрических керамических салонов. Константы, такие как параллельное соединение пьезоэлектрических керамических листов, удваивают чувствительность заряда. Кроме того, правильный выбор электрических условий пьезоэлектрического керамического листа также может увеличить значение пьезоэлектрической постоянной, такой как пьезоэлектрическая керамика в электрическом граничном состоянии короткого замыкания, больше, чем эквивалентная пьезоэлектрическая константа открытого состояния. Для пьезоэлектрической керамики режим вибрации отличается, пьезоэлектрическая постоянная также отличается, а тангенциальная пьезоэлектрическая проницательность (D15) больше, чем пьезоэлектрическая проницательность толщины (D33) и радиальная пьезоэлектрическая проницательность (D31). Пьезоэлектрическая постоянная данных пьезоэлектрической керамики PZT4. Чувствительность электрического датчика связана с чувствительностью трех компонентов, которые это делают. Поскольку три компонента связаны последовательно, чувствительность пьезоэлектрического датчика умножается на чувствительность трех компонентов. Следующий анализ выполняется из статической и динамической соответственно.

2.1 Статический анализ
Статический анализ относится к анализу взаимосвязи между входом и выводом датчика в условиях устойчивого состояния. Выходная переменная является лишь функцией входной переменной, то есть y = f (x), и ее чувствительность - DY. Чувствительность датчика заключается в том, что, поскольку существует простая линейная связь между S и F, Q и S и U и Q в статических условиях, и уравнение (1) может быть изменено на U0 = Cijdija (2), где CIJ - это Механика эквивалентный коэффициент упругого соответствия системы; DIJ - эквивалентная пьезоэлектрическая постояннаяPeizoelectric Discs Ceramic Transducer

; А является коэффициентом усиления измерительной линии; Подписк IJ представляет направление силы и направление деформации, соответственно. Чтобы повысить чувствительность пьезоэлектрического датчика, эффективно повысить стоимость одного или нескольких факторов. Среди них потенциал для увеличения пьезоэлектрической постоянного значения пьезоэлектрического керамического листа является наибольшей, а пьезоэлектрическая постоянная может быть увеличена путем регулировки состава пьезоэлектрической керамики, а пьезоэлектричность может быть улучшена с помощью серии-параллельной комбинации пьезоэлектрической керамические листы. Константы, такие как параллельное соединение пьезоэлектрических керамических листов, удваивают чувствительность заряда. Кроме того, правильный выбор электрических условий пьезоэлектрического керамического листа также может увеличить значение пьезоэлектрической постоянной, такой как пьезоэлектрическая керамика в электрическом граничном состоянии короткого замыкания, больше, чем эквивалентная пьезоэлектрическая константа открытого состояния. Для пьезоэлектрической керамики режим вибрации отличается, пьезоэлектрическая постоянная также отличается, а тангенциальная пьезоэлектрическая проницательность (D15) больше, чем пьезоэлектрическая проницательность толщины (D33) и радиальная пьезоэлектрическая проницательность (D31). Он показывает непрерывный сигнал пьезоэлектрической постоянной пьезоэлектрической керамики PZT-4, которая также может быть импульсными сигналами или периодическим вводом. На этом этапе выходные характеристики датчика больше не являются устойчивым состоянием, но возникает характеристика переходного перехода, то есть взаимосвязь между выходом и входом будет функцией времени. Динамические характеристики датчика обычно анализируются с использованием амплитудных характеристик. Во-первых, обсуждаются амплитудные характеристики механической системы пьезоэлектрического датчика. Механическая система, как правило, классифицируется в систему второго порядка с одной степенью. Амплитудовая зависимость рассчитывается как x0 = SQRT (K/M) как естественная частота системы. Где k является коэффициентом жесткости системы, M является массой системы; N - относительный коэффициент демпфирования. Из уравнения можно известно, что для определенного значения n, x/x0 находится в интервале [0, 2/(1+4n2, ûh (jx) û является постоянной, а размер равен 1/x20, который является верхним пределом максимальной частоты системы. Это 2x0/(1+4n2). Что касается динамического анализа пьезоэлектрических керамических листов, для удобства обсуждения можно аппроксимировать, что его характеристики амплитуды постоянны В довольно широком диапазоне частот, и DEFF эквивалентен на пьезоэлектрическую постоянную. Наконец, обсуждаются характеристики амплитуды линии измерения. Пример зарядный усилитель, RI-это входное сопротивление линии измерения; A Коэффициент усиления усилителя; RF и CF являются сопротивлением обратной связи и емкость обратной связи, соответственно. В случае, когда увеличение достаточно большое, амплитуда частота линии измерения является плоской расчетом следующей частоты амплитуды RETROATIO Lationship, то есть XM1/RFCF. Таким образом, когда частота вариации внешней силы находится в пределах диапазона. Амплитудовая характеристика пьезоэлектрического датчика является плоской.

Чувствительность пьезоэлектрического керамического датчика известна из приведенного выше обсуждения. В динамических условиях, когда частота внешней силы находится в пределах диапазона, чувствительность пьезоэлектрического керамического датчика выражается в виде динамической, а пьезоэлектрический керамический лист улучшается путем снижения естественной частоты механической системы. Пьезоэлектрическая постоянная и метод снижения емкости обратной связи измерительной линии могут улучшить чувствительность пьезоэлектрического датчика.

а Согласно статическому анализу, чтобы улучшить чувствительность пьезоэлектрического датчика, чувствительность каждого компонента может быть улучшена, то есть коэффициент упругого соответствия механической системы, эквивалентная пьезоэлектрическая постоянная пьезоэлектрической цера Измерительная линия улучшена. Среди них потенциал для увеличения пьезоэлектрической постоянной пьезоэлектрического керамического листа является наибольшим.
беременный Согласно динамическому анализу, чувствительность пьезоэлектрического датчика следует учитывать в сочетании с частотой изменения внешней силы. В плоском диапазоне амплитудных характеристик чувствительность пьезоэлектрического датчика может быть улучшена за счет увеличения массы механической системы, увеличивая пьезоэлектрическую проницаемость пьезоэлектрического керамического листа и уменьшая коэффициент жесткости механической системы и обратную связь. емкость измерительной линии.
в В сочетании со статическим анализом и динамическим анализом известно, что увеличение пьезоэлектрической проницаемости пьезоэлектрического керамического листа может эффективно повысить чувствительность пьезоэлектрического датчика, а также является одним из наиболее практичных методов. Это связано с тем, что легче увеличить пьезоэлектрическую постоянную пьезоэлектрического керамического листа, регулируя химический состав пьезоэлектрической керамики. Кроме того, пьезоэлектрический керамический лист может увеличить эффективную пьезоэлектрическую постоянную пьезоэлектрического керамического листа, выбирая подходящий режим вибрации и последовательно параллельную комбинацию.