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Zibo Yuhai Electronic Ceramic Co., Ltd.

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共振周波数の決定


交流電場にさらされると、圧電セラミック素子は電場の周期周波数で周期的に寸法を変える。セラミック要素が最も容易に振動し、電気エネルギー入力を最も効率的に機械的エネルギーに変換する周波数が共振周波数である。

要素の応答のパターンを図1.8に示します。循環周波数が増加するにつれて、素子の振動は最初にインピーダンスが最小になる周波数(最大アドミタンス)に近づく。機械的損失による抵抗を無視した場合、この最小インピーダンス周波数fmは、直列共振周波数fs、すなわち素子を記述する電気回路のインピーダンスがゼロになる周波数に近似します。最小インピーダンス周波数はまた共振周波数frである。セラミック材料の組成および要素の形状および体積が共振周波数を決定する - 一般に、より厚い要素は同じ形状のより薄い要素よりも低い共振周波数を有する。

サイクル周波数がさらに増加すると、インピーダンスは最大(最小アドミタンス)まで増加します。最大インピーダンス周波数fnは、並列共振周波数fp(機械的損失による抵抗を無視した場合に等価電気回路の並列抵抗が無限大になる周波数)に近似します。最大インピーダンス周波数は反共振周波数faでもあります。要素からの最大応答は、fmとfnの間の点になります。
最小インピーダンス周波数fmと最大インピーダンス周波数fnの値は、測定によって決定することができます。図1.10は、これらの値を確認するために設計されたシステムを示しており、手順を要約しています。

サイクル周波数の関数としてのインピーダンスと共振周波数インピーダンス
セラミック要素の振動は、最初に要素が最も容易に振動し、電気エネルギーを機械的エネルギーに最も効率的に変換する最小インピーダンス周波数(fm)/共振周波数(fr)に近づく。サイクリング周波数がさらに増加すると、インピーダンスは最大インピーダンス周波数(fn)/反共振周波数(fa)まで増加します。



手順:
スイッチをAに設定します。
セラミックエレメントを所定の位置に置きます。
周波数計を調整して、電圧計の最大電圧値を得ます。この値が共振周波数です。
スイッチをBに設定します。
電圧計の電圧値がステップ3の値と等しくなるようにR4を調整します。この値がインピーダンス共振(Zr)です。
スイッチをAに設定します。
周波数計を調整して、電圧計に最小電圧値を与えます。この値が反共振周波数です。


fmとfnを使って電気機械結合係数kを計算できます。 kは振動モードおよびセラミック要素の形状に依存する。セラミックプレート、ディスク(厚さに対して表面の寸法が大きい)、またはロッドの場合、kとfmおよびfnの関係は次のとおりです。

プレート用カップリング係数/ k31 *


(π/ 2)(F N / F m を黄褐色[(π/ 2)(F N -f M)/ f m )]

K 31 2 = ---------------------------------------------- ---------

1+( π / 2 )( / f tan [( π / 2 )( −f / f )]



*分極方向と平行な電界
分極方向に垂直な誘導ひずみ

ディスクの結合係数/ kp **


≒√[(2.51(f −f )/ f - (f −f )/ f 2)


**分極方向と平行な電界
同じ方向のひずみ

ロッドのカップリング係数/ k33 ***


33 =( π / 2 )( / f tan [( π / 2 )( −f / f



分極方向と平行な***電界
同じ方向のひずみ

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