Конструкции многослойных ПП
Наиболее распространенныеконструкции многослойных ПЭ преобразователей изображены на рис. 2.34. Преобразователь состоит из двух пьезокерамических пластин 1, излучающей накладки 2, отражающей накладки 3, прокладок 4 из мягкой фольги и стягивающего болта 5. Для соединения применяется склеивание, пайка или шпилька, а резьбовые соединения делают прослабленными. Шпилька наиболее простое соединение. Усилие сжатия такого пакета должно превышать возникающие при работе ПП растягивающие механические напряжения в 1,2 – 1,5 раза. Клеят эпоксидным клеем или паяют припоями с tпл < температуры Кюри ПЭ. Величина коэффициента отражения зависит от состояния контактирующих поверхностей накладок и керамики. Поэтому сопрягаемые поверхности тщательно полируются и притираются. При склеивании между ними не должно быть пузырьков воздуха. При работе преобразователь нагревается за счет электрических потерь. Особенно сильно пакет греется, если пластина ПЭ оказывается точно в узле колебаний, а металлические накладки имеют высокое волновое сопротивление. При нагреве резонансная частота преобразователя уходит (меняет свое значение). В большинстве случаев удобно иметь заземленные металлические накладки, так их легче крепить в оборудовании и не надо вводить деталей для электрической изоляции преобразователя. С этой целью активные элементы пакета набирают из нескольких деталей. Например, из двух шайб. Тогда между ними можно установить токоподводящую шайбу, а металлические накладки заземлить. При сборке пакета надо помнить, что соприкасающиеся стороны ПЭ элементов должны иметь одинаковый знак поляризации, например «+». Если отсутствует маркировка заводская, то знак поляризации определяется экспериментально.
Рисунок 2.34 – Конструкции многослойных преобразователей.
а) - с фланцевым креплением; б) – с центральным болтом; в) – с центральным болтом Т-образной формы.
1 – пьезокерамические пластины, 2 – излучающая накладка, 3 – отражающая накладка, 4 – прокладка, 5 – болт стягивающий, 6 – контактны.
Схема замещения ПП
Каждый тип ПП описывается своей электромеханической схемой замещения. Тем не менее, все схемы могут быть пересчитаны в чисто электрическую схему одного вида.
Рисунок 2.35 - Схема замещения ПП к электрическим величинам
Здесь:
LM – индуктивность, эквивалентная колеблющейся массе ПКП;
СМ – емкость, эквивалентная гибкости ПКП;
RП – активное сопротивление, эквивалентное сопротивлению механических потерь;
RS – активное сопротивление, эквивалентное сопротивлению излучения (нагрузки);
СЭ – емкость, эквивалентная электрической емкости пьезоэлектрическогопакета.
Сопротивление механических потерь обусловлено внутренним трением частиц материала при колебаниях. Силы трения пропорциональны колебательным скоростям. Коэффициент пропорциональности между ними и есть механическое сопротивление, в котором выделяется мощность потерь. Для каждого элементарного объема колеблющейся массы верно соотношение:
, (2.90)
где Fтрi – сила внутреннего трения i-го объема;
Vi – колебательная скорость;
Rпi – сопротивления потерь i-го объема.
Сопротивление излученияRS – определяется параметрами излучателя и пропорционально волновому сопротивлению окружающей среды:
RSi = ∙ci ρi (2.91)
Электрическая емкость СЭ – обусловлена геометрическими размерами и величиной диэлектрической проницаемости материала пьезоэлектрика:
, (2.93)
где S – площадь металлизации пьезоэлектрика;
l – толщина пьезоэлектрика.
Индуктивность LM – используется как электрическая величина, которая определяет кинетическую энергию колеблющейся массы (пропорционально квадраты колебательной скорости).
ЕмкостьСМ – используется как электрический аналог потенциальной энергии колеблющейся массы (пропорциональна упругому смещению).
Дата добавления: 2016-12-16; просмотров: 1451;