Diseño de dispositivo de prueba de parámetros D33 de cerámica piezo.

Este diseño utiliza un microordenador de un solo chip como el circuito de cálculo de control y parámetro. El generador de señales produce una señal de barrido de frecuencia de excitación analógica continua, que se aplica a la cerámica piezoeléctrica, que detecta la amplitud de voltaje y corriente de la señal analógica, lo convierte en una señal digital y la envía al microcontrolador. El voltaje de medición El sistema actual, los parámetros de frecuencia resonantes y anti-resonantes se calculan para obtener el programa de función del sistema, incluida la adquisición de datos externos, la adquisición de la señal de excitación, la resonancia y el cálculo de la frecuencia anti-resonante, el cálculo del parámetro D33, el procesamiento del estado de falla y Alarma, etc. La señal de excitación y la salida del circuito de detección por el generador de señales. La frecuencia de la señal de excitación es de 35 a 45 kHz. Resonante FR y frecuencia anti-resonante FA deTransductor de cilindro piezocerámicoSe obtienen a través del programa de barrido de frecuencia. La relación entre la resistencia R, la inductancia L, la capacitancia C y el voltaje y la corriente se pueden usar para obtener D33 de cerámicas piezoeléctricas de acuerdo con la fórmula.

Diagrama estructural de la parte de ajuste de presión. El hardware del sistema consiste en la detección de presión y el ajuste de la presión de un solo chip, la salida de la señal de la señal de barrido y el cálculo de la frecuencia de resonancia. La sección de ajuste de presión se compara con la señal de presión con el valor establecido para determinar el corredor hacia adelante y hacia atrás Estado del motor.

El proceso de trabajo es el siguiente, una unidad de ordenador de un solo chip y la salida de la señal de ajuste de la frecuencia de ajuste y el cálculo de la detección de frecuencia de resonancia, a fin de lograr el cálculo de D33. Para mejorar la precisión de la medición, seleccionando la salida de frecuencia 35 ~ 45 kHz por el generador de señales para la medición, la conversión y la grabación de datos, y finalmente calcule D33. Se pueden obtener tres desconocidos R, L, y C en la ecuación (principalmente los parámetros C), el valor específico de D33 se calcula para obtener la cepa piezoeléctrica constante D33.

El circuito de prueba utiliza el método de línea de transmisión. Porque la capacitancia de lastock piezoeléctrico de cerámicaEn sí mismo es pequeño, la proporción de la capacitancia distribuida a la capacitancia libre de CR del accesorio y el sistema de prueba no debe ser mayor que 1/10, de lo contrario, se deben corregir los resultados de la prueba. El método requiere D33 para probar las dimensiones geométricas de la muestra de la siguiente manera: la relación de la longitud L a la anchura W de la lámina de cerámica en forma de placa, es decir, L / W> 5, con el fin de garantizar una sola longitud longitudinal. de la hoja de cerámica piezoeléctrica en forma de placa en un modo de estiramiento de vibración y evitando otros .la interferencia del modo de vibración en los resultados de la prueba; De lo contrario, aparecerán picos parásitos en la curva de resonancia, lo que dificultará la determinación de la frecuencia de resonancia. Material de muestra conocido de densidad a granel ρ (kg / m3), CT de capacitancia libre (F) (incluidos los valores totales de capacitancia estática y dinámica de la placa de cerámica piezoeléctrica similar a la placa medida a baja frecuencia C ,, C y C, que es C . + C₁.), Longitud L (mm), espesor D (mm), ancho W (mm), área de electrodo de muestra S (mm²), la frecuencia de resonancia de la serie FS (Hz) de la muestra se detecta agregando una excitación de barrido Señal, y la frecuencia de resonancia paralela FP (Hz) para calcular el valor D33. En el cálculo de D33, el tiempo y la frecuencia deben ser precisos. Debido a la medición precisa de FS y FP. Es difícil, por lo que puede referirse al método de transmisión de red en forma de V para medir la frecuencia máxima de resonancia y frecuencia anti-resonancia. Aquí, FS y FP pueden ser reemplazados por FR y FA.

Experimento de prueba y análisis.

Se aplicaron dos grupos de l * w * d con 5 h cada una de las cerámicas piezoeléctricas x 1 mm x 5 mm x 1 mm y se aplicaron cerámicas piezoeléctricas x 5 mm x 1 mm. D33 se obtiene detectando y calculando los parámetros (R, L, C) de la hoja de cerámica piezoeléctrica. La frecuencia de prueba de prueba (35 ~ 45 kHz) Se aplica la señal aplicada en el proceso de detección para la frecuencia de la señal cada Lo S, que es (40 ± 0.5 × N) kHz. Las muestras de microordenador de un solo chip y obtienen los valores de corriente y voltaje de las señales de excitación de diferentes frecuencias, y detecta y calcula R, L, C y D33.

El cálculo de la prueba de parámetros D33 de la muestra a prueba se compara con la prueba utilizando un instrumento de medición de parámetros D33 estándar. Los resultados muestran que el rango entre los valores máximos y mínimos de los resultados de la prueba es estable dentro de un rango aceptable, y el error está a menos del 5% en comparación con el valor obtenido por el probador estándar. Los parámetros (R, L, C) del chip piezocerámico obtenidos de la detección real están en buen acuerdo con los parámetros medidos por el instrumento de medición estándar, que mejora efectivamente la eficiencia de la prueba y proporciona condiciones para el algoritmo de medición en línea posterior y el diseño del dispositivo. .