Основываясь на изготовлении двумерных эллиптических ультразвуковых вибраторов и применении тестирования вибрационных характеристик, целью нашего исследования с использованием усилителей мощности является обнаружение и проверка того, соответствует ли фактическая резонансная частота изготовленного пьезоэлектрического керамического вибратора конструкции.
Разделяя электроды на большом куске пьезокерамики, можно фактически расположить четыре пьезокерамики бок о бок. Материал электродов - Ag. Усилитель мощности приводит в действие пьезоэлектрическую керамику, которая наносится на поверхность пьезоэлектрической керамики методом нанесения покрытия. Подложки из электрокерамики и нержавеющей стали марки 304 скреплены эпоксидной смолой для обеспечения передачи вибрации.
Принципиальная схема, используемая для анализа резонансных характеристик, показана на рисунке. Анализатор частотных характеристик выдает выходной сигнал развертки частоты и может измерять напряжение на пьезоэлектрическом керамическом вибраторе и ток, проходящий через пьезоэлектрический керамический вибратор. Усилитель мощности (SLA-HVP-437) Входной сигнал усиливается и добавляется в схему вибратора, а пьезоэлектрический керамический вибратор подключается последовательно со стандартным сопротивлением в один Ом. Диапазон частотной развертки составляет 20 К—30 кГц. Среди них, когда возбуждаются только два разнесенных электрода, возбуждается режим B4 вибратора, а когда одновременно возбуждаются четыре электрода, возбуждается режим L1 вибратора.
1. Из рисунка видно, что резонансная частота режима B4 вибратора составляет 24,10 кГц, антирезонансная частота составляет 24,22 кГц, резонансная частота режима L1 составляет 24,01 кГц, а антирезонансная частота составляет 24,24 кГц. Разница между резонансными частотами двух режимов вибрации составляет около 0,09 кГц, и этот уровень погрешности находится в пределах допустимого диапазона при использовании данного ультразвукового вибратора. Кроме того, поскольку разность резонансных частот между двумя режимами колебаний невелика, максимальная амплитуда может быть получена на одной и той же частоте как для продольных, так и для изгибных колебаний, и в этот момент амплитуда синтезированных эллиптических колебаний будет максимальной. С другой стороны, разница между антирезонансными точками в двух режимах вибрации составляет около 0,02 кГц, что очень мало. Потому что, когда ультразвуковой вибратор возбуждается в точке резонанса, хотя импеданс невелик, а амплитуда самая большая. Однако, если используется частота, близкая к точке резонанса, к пьезокерамике прикладывается относительно большая нагрузка, что может вызвать растрескивание пьезокерамического материала. Принимая во внимание, что при возбуждении в точке антирезонанса импеданс увеличивается, а рассеиваемая мощность сводится к минимуму. Следовательно, частота сигнала возбуждения обычно находится в антирезонансной точке, и разница в 0,02 кГц является приемлемой. Таким образом, можно видеть, что вибратор, показанный на рисунке, будет создавать оптимальную ультразвуковую эллиптическую траекторию при возбуждении с частотой 24,22 кГц.
Кривая характеристики импеданса для режима L1 Кривая характеристики импеданса для режима B4
2. Когда вибратор возбуждается с частотой 24,22 кГц, он создает наилучшую ультразвуковую эллиптическую траекторию.
Импедансные характеристики режима L1 и режима B4
Очевидно, что высоковольтный усилитель мощности SLA-HVP-437 может управлять пьезоэлектрической керамикой, гарантируя, что ультразвуковая волна может выдавать полную синусоиду, и может свободно регулировать диапазон усиления, так что он может свободно переключать силу ультразвукового сигнала при различной интенсивности света. достигните цели эксперимента.
