1. Завдання

1. Еквівалентна схема п’єзоелектричного перетворювача може бути зображена у вигляді елементів із зосередженими параметрами (маса, пружність, тертя). Електромеханічна схема п’єзоелектрика зображена на рис.1

- статична ємність п’єзоелектрика.

[Ф];

; ; [Ф/м], (1)

n – коефіцієнт електромеханічної трансформації; опір діелектричних втрат не враховується, , - середній радіус циліндру, - еквівалентна маса і гнучкість перетворювача.

Рис. 1

Параметри механічної частини еквівалентної схеми можуть бути перелічені в електричну частину схеми. Тоді електрична схема п’єзоелектрика буде мати вигляд як на рис. 2.

Рис.2

2. Для визначення еквівалентних параметрів електричної схеми (динамічних параметрів та ) необхідно виміряти частоту механічного резонансу та антирезонансу .

Враховуючи, що добротність п’єзоелектрика (механічна) для п’єзокераміки, з електричної схеми випливають наступні формули:

, , (2)

де та - частоти відповідно мінімуму та максимуму повного електричного опору п’єзоелектрика:

(3)

Ці дві частоти можуть бути виміряні за схемою, яка зображена на рис.3

Рис.3

3. Виміряти резонансні та антирезонансні частоти у районі 25 кГц та 75 кГц (другий резонанс). Підтримуючи напруги на п’єзоелектриці , що відповідає режиму постійності механічної сили , виміряти частотну характеристику модуля повного опору п’єзоелектрика і визначити його значення

.

Діапазон часто: кГц. Одержати 12-15 точок кривої, частоти та визначити з великою точністю. Збудувати графік .

4. За формулами (2) визначити частоту механічного резонансу та динамічну ємність (заздалегідь обчислити або виміряти статичну ємність п’єзоелектрика за формулою (1) ) і динамічну індуктивність:

; ;

5. Обчислити коефіцієнт електромеханічного зв’язку п’єзоелектрика:

У другій рівності - п’єзоелектричний модуль п’єзоелектрика для поперечного ефекту; - модуль гнучкості кристалу при постійній напруженості поля Е; - діелектрична проникність кристалу вільного [2]. Модуль гнучкості кристалу

, кг/м³, ,

де - густина матеріалу п’єзоелектрика.

6. По відомому коефіцієнту електромеханічного зв’язку обчислити , та :

; ,

де - модуль гнучкості кристалу при постійній електричній індукції D; - діелектрична проникність закріпленого (механічного) кристалу.

7. Визначити п’єзоелектричну постійну і смугу пропускання перетворювача:

; .

8. Визначити декремент згасання і механічну добротність п’єзоелектрика після цього опір :

; ; .

9. Обчислити коефіцієнт електромеханічної трансформації для електромеханічної схеми:

Збудувати графіки і таблицю величин, які розраховані. Зробити висновки по роботі.[2-4].

Лабораторна робота № 9 Вимір ккд п’єзоелектричного випромінювача з малими діелектричними втратами

Мета робот – вимірюючи провідність перетворювача у воді та у повітрі на частотах резонансу, визначити КПД п’єзоелектричного випромінювача