D33 Parameter Testgerät Design der Piezokeramik

Dieses Design verwendet einen Einzelchip-Mikrocomputer als Steuer- und Parameterberechnungskreis. Der Signalgenerator gibt ein kontinuierliches analoge Anregungsfrequenz -Sweep -Signal aus, das auf die piezoelektrische Keramik angewendet wird, die die Spannung und die Stromamplitude des analogen Signals erkennt, es in ein digitales Signal umwandelt und an den Mikrocontroller sendet. Die Messspannung Das Stromsystem, die Frequenzresonanz- und Anti-Resonanz-Frequenzparameter werden berechnet, um das Systemfunktionsprogramm zu erhalten, einschließlich externer Datenerfassung, Anregungssignalerfassung, Resonanz und Anti-Resonanzfrequenzberechnung, D33-Parameterberechnung, Fehlerstatusverarbeitung und Alarm usw. Das Ausgang des Anregungssignals und der Erkennungsschaltung durch den Signalgenerator. Die Frequenz des Anregungssignals liegt zwischen 35 und 45 kHz. Resonante FR- und Anti-Resonanzfrequenz FA vonPiezoceramic Zylinderwandlerwerden durch das Frequenzwehrprogramm erhalten. Die Beziehung zwischen Resistenz R, Induktivität L, Kapazität C und Spannung und Strom kann verwendet werden, um D33 der piezoelektrischen Keramik gemäß der Formel zu erhalten.

Strukturdiagramm des Druckeinstellungsteils. Die Systemhardware besteht aus einer Einzelchip-Druckerkennung und Einstellung, Frequenz-Sweep-Signalausgabe und Resonanzfrequenzberechnung. Der Druckeinstellabschnitt vergleicht das Drucksignal mit dem Satzwert, um das Vorwärts- und Rückwärtslauf zu bestimmen Status des Motors.

Der Arbeitsprozess lautet wie folgt einer Druckerkennung und Einstellung des Signalausgangs für ein Chip-Computereinheiten und der Berechnung der Erkennung von Resonanzfrequenzfrequenzfrequenz, um die Berechnung von D33 zu erreichen. Um die Messgenauigkeit zu verbessern, wählen Sie die Frequenz 35 ~ 45 kHz Ausgang durch den Signalgenerator für die Datenmessung, -umwandlung und -aufzeichnung und berechnen Sie schließlich D33. Drei Unbekannte R, L und C in der Gleichung können erhalten werden (hauptsächlich C -Parameter). Der spezifische Wert von D33 wird berechnet, um die piezoelektrische Dehnungskonstante D33 zu erhalten.

Der Testkreis verwendet die Übertragungsleitungsmethode. Weil die Kapazität derstockpiezoelektrische Keramikselbst ist gering, das Verhältnis der verteilten Kapazität zur freien Kapazität CR des Geräts und das Testsystem sollte nicht größer als 1/10 sein, andernfalls müssen die Testergebnisse korrigiert werden. Die Methode erfordert D33, um die geometrischen Abmessungen der Probe wie folgt zu testen: das Verhältnis der Länge L zur Breite w des plattenförmigen Keramikblatts, dh L / W> 5, um eine einzige Längslänge zu gewährleisten des plattenförmigen Piezo-Keramikblatts in einer Art der Dehnung von Vibrationen und Vermeidung anderer. Die Störung des Vibrationsmodus in die Testergebnisse; Andernfalls erscheinen parasitäre Peaks in der Resonanzkurve, was es schwierig macht, die Resonanzfrequenz zu bestimmen. Bekannte Probenmaterial-Schüttdichte ρ (kg / m3), freier Kapazität CT (F) (einschließlich der gesamten statischen und dynamischen Kapazitätswerte der plattenartigen Piezo-Keramikplatte, gemessen bei niedriger Frequenz c ,, c und c, nämlich C, C. . + C₁.), Länge L (mm), Dicke D (mm), Breite W (mm), Probenelektrodenfläche S (mm²), die Serie Resonanzfrequenz FS (Hz) der Probe wird durch Zugabe einer umfassenden Anregung erkannt Signal und die parallele Resonanzfrequenz FP (Hz), um den D33 -Wert zu berechnen. Bei der Berechnung von D33 müssen Zeit und Frequenz genau sein. Aufgrund der genauen Messung von FS und FP. Es ist schwierig, sodass Sie auf die V-förmige Netzwerkübertragungsmethode verweisen können, um die maximale Resonanzfrequenz und die Anti-Resonanzfrequenz zu messen. Hier können FS und FP durch FR und FA ersetzt werden.

Testerxperiment und Analyse

Zwei Gruppen von L * w * d mit jeweils 5 h von jeweils 20 mm x 5 mm x 1 mm und 60 mm x 5 mm x 1 mm piezoelektrische Keramik wurden mit einem gegebenen Druck von 0,5 N für Testensexperimente angewendet, die entsprechenden D33 wird durch Erfassen und Berechnung der Parameter (R, L, C) des piezoelektrischen Keramikblatts erhalten. Das im Erkennungsprozess angelegte Testfrequenz (35 ~ 45 kHz) wird für die Signalfrequenz jedes Lokus (40 ± 0,5 × n) kHz eingestellt. Die Einzel-Chip-Mikrocomputer proben und erhalten die Strom- und Spannungswerte der Anregungssignale unterschiedlicher Frequenzen und erfasst und berechnet R, L, C und D33.

Die D33 -Parameter -Testberechnung der zu testenden Probe wird mit dem Test unter Verwendung eines Standard -D33 -Parametermessinstruments verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Bereich zwischen den maximalen und minimalen Werten der Testergebnisse innerhalb eines akzeptablen Bereichs stabil ist und der Fehler weniger als 5% mit dem vom Standardprüfer erhaltenen Wert im Vergleich zu einem Wert beträgt. Die Parameter (r, l, c) des aus der tatsächlichen Erkennung erhaltenen Piezoceram -Chips stimmen gut mit den vom Standardmessinstrument gemessenen Parametern überein. .