NederlandsAantal Bladeren:125 Auteur:Site Editor Publicatie tijd: 2020-12-23 Oorsprong:aangedreven
Het piëzo -elektrische effect is omkeerbaar. Als een audiospanning wordt toegepast op de piëzo -elektrische keramische schijven, kunnen mechanische trillingen en geluid worden gegenereerd. Integendeel, wanneer de piëzo -keramische schijf wordt onderworpen aan mechanische trillingen (of druk), wordt een bepaalde hoeveelheid lading q gegenereerd op het blad en kan een spanningssignaal worden uitgevoerd vanuit de elektrode.
Figuur 1 Piëzo -elektrische keramische schijven structuur en grafische symbolen
De meest voorkomende lood germanium -titanaat piëzo -elektrische keramische schijven (PZT) zijn gemaakt van zirkonium-, titanium- en loodoxiden en vervolgens gesinterd. Omdat het menselijk oor het meest gevoelig is voor geluiden met een frequentie van ongeveer 3 kHz, is de resonantiefrequentie F0 van de PZT -keramische schijf meestal ontworpen om ongeveer 3 kHz te zijn. Gezien het feit dat het bij lage frequenties werkt, is het moeilijk om aan de frequentie -eisen te voldoen met slechts een stuk piëzo -elektrisch keramiek. Over het algemeen wordt een dubbele membraanstructuur aangenomen en worden het uiterlijk en de symbolen ervan weergegeven in figuur 1. Het is een composiet van piëzo -transducer -geluidsschijven met een diameter van D en een metaal trillingsplaat met een diameter van D. D is over het algemeen 15 ~ 40 mm en de totale dikte van het composiet van de composiet -vibrerende plaat is h.
Figuur 2 Piëzo keramische schijffrequentiekarakteristiek curve
Wanneer het piëzo -elektrische materiaal constant is, is de resonantiefrequentie evenredig met H en omgekeerd evenredig met (d/2) 2. De resonantiefrequentie F0 heeft een exponentiële relatie met de diameter D van de composiet vibrerende plaat, zoals weergegeven in figuur 2 (a). Het is duidelijk dat hoe groter de D, hoe beter de laagfrequente kenmerken. Wanneer de PZT -keramische schijf wordt gebruikt als een microfoon, is de werkfrequentie ongeveer 300Hz ~ 5 kHz. De impedantie z van de piëzo -keramische schijf hangt af van de D/D -verhouding. Uit figuur 2 (b) is te zien dat de impedantie afneemt naarmate de D/D -verhouding toeneemt.
Er zijn twee rijmethoden voor piëzo -elektrische keramiek. De eerste is de zelfoprichtingsaandrijving. Het circuitprincipe is om positieve feedback te geven via een transistorversterker om een piëzo -elektrische kristaloscillator te vormen, waardoor het piëzo -elektrische keramische blad werkt bij de resonantiefrequentie F0 om geluid te produceren. Op dit moment hebben de piëzo -transducer -geluidsschijven lage impedantie en wordt het uitgangsvolume geregeld door de ingangsstroom, dus het wordt ook het huidige aandrijftype genoemd.
De tweede is een afzonderlijk geëxciteerde oscillatieaandrijving, die een blokgolf (of korte golf) oscillator gebruikt om geluid te opwinden. Op dit moment werkt piëzo -elektrische keramiek over het algemeen bij andere frequenties dan F0, dus de impedantie is hoger en de invoerstroom is kleiner. Het is een spanningsgedreven type. Het voordeel is dat het geluidsbereik breder is en de toon beter is.
Onder amateuromstandigheden kunt u het spanningsbestand van een multimeter gebruiken om de kwaliteit van de PZT -keramische schijf te controleren. De specifieke methode is: kies de multimeter op het 2,5V DC -spanningsbereik, houd de twee zijden van de piëzo -keramische schijf voorzichtig vast met de duim en wijsvinger van de linkerhand, houd twee testkabel in de rechterhand, verbind de rode testpen op het metalen blad en plaats de zwarte test pen horizontaal op het ceramische oppervlak. Zoals getoond in figuur 3. dan worden de duim en wijsvinger van de linkerhand stevig ingedrukt en dan zijn ze ontspannen. Twee spanningsmultiples met tegenovergestelde polariteiten worden gegenereerd op de piëzo -elektrische schijf, waardoor de aanwijzer eerst naar rechts zwaait, vervolgens terug naar de nulpositie en naar links zwaaien. De swingamplitude is ongeveer 0,1 ~ 0,15 V. Onder dezelfde druk, hoe groter de swing, hoe hoger de gevoeligheid van de piëzo -transducer geluidsschijven. Als de handen van het horloge niet bewegen, betekent dit dat de piëzo -schijven te koop lekken of beschadigd zijn.
Figuur 3
Test opnieuw na het verwisselen van de posities van de twee testkabels. De swingsequentie van de aanwijzer zou moeten zijn: linker swing-nul return-recht swing-nul return.
Dingen om om te geven:
① Als de AC -spanning wordt gebruikt, wordt er geen aanwijzer swing waargenomen. Dit komt door de lagere veranderingen in het gegenereerde spanningssignaal.
② Meet vóór de inspectie eerst de isolatieweerstand met R × 1K of R × 10K -bestand. Het resultaat moet oneindig zijn, anders bewijst het lekkage. Nadat de piëzo -elektrische keramische schijven zijn gebarsten door sterke trillingen, kan een dunne laag soldeer op de scheur worden aangebracht met een elektrisch soldeerbout en kan deze in het algemeen worden gebruikt.
③ Gebruik geen overmatige kracht of overmatige kracht tijdens de inspectie en buig de piëzo -keramische schijf niet. Krab de PZT -keramische schijf niet met de punt van de meterpen om schade aan het blad te voorkomen.
④ Als constante druk wordt uitgeoefend op de piëzo -elektrische keramische schijf, keert de aanwijzer langzaam terug naar nul vanwege de constante lekkage van elektrische lading.
Met behulp van het 50UA -bestand van de multimeter kunt u ook de kwaliteit van de piëzo -elektrische schijf controleren. Het circuit wordt getoond in figuur 4. Sluit de rode testkabel aan op de metalen plaat en de zwarte testkabel met het piëzo -elektrische keramische oppervlak. Wanneer beide handen kracht +f, -f langs de axiale richting aanbrengen, moeten de handen van het horloge een paar microAMPs naar rechts slingeren. Wanneer de hand opnieuw wordt vrijgegeven, zwaait de hand van het horloge een paar microAMPS naar links. De installatiekracht en de relaxatietijd zijn beide dt, de gemiddelde waarde van de stroom door de microammeter is: i = +q/△ t, i2 = -q/△ t.
Figuur 4
Zoals hierboven vermeld, zijn er twee modi van piëzo-elektrische keramiek: zelf-geëxciteerde oscillatieaandrijving en andere geëxciteerde oscillatieaandrijving. Het volgende is een circuitdiagram voor het controleren van piëzo -elektrische keramiek die is ontworpen volgens de tweede methode. Zie figuur 3. Een stuk CC4069 Zes omvormers wordt nu gebruikt, en omvormers F1 en F2 vormen een tweetraps omgekeerde resistentie-hoofdstoffen oscillator en F3 speelt een rol van isolatie. Na het verbinden van het piëzo -transducer -geluidsschijven wordt een compleet zoemer (BZ) circuit gevormd. De cijfers in de figuur geven de pin -nummers van CC4069 aan. Eigenlijk geselecteerd R1 is 470kΩ instelbare weerstand, C = 470pf, FR2 = 1MΩ. Vervang de formule (F0 = 0,455/(R1C1)) om te vinden dat de uitgangsbraakgolffrequentie F0 ongeveer 2 kHz is. De voedingsspanning VDD is 6 ~ 9V.
Wanneer de schakelaar S is gesloten, zou het piëzo -elektrische keramische stuk onder de test een geluid moeten kunnen maken. Pas vervolgens geleidelijk R1 aan. Wanneer R1 stijgt, stijgt de F0 en stijgt het veld. Wanneer R1 valt, daalt F0 en daalt de pitch. Deze methode kan ook de frequentiekenmerken van piëzo -elektrische keramiek meten.
Piëzo -elektrische keramische schijven worden voornamelijk gebruikt in piëzo -elektrische luidsprekers, microfoons, ultrasone vertragingslijnen, sensoren voor het meten van trillingen en druk, en zenders en ontvangers in telefoons om mechanische energie (geluidsenergie) om te zetten in elektrische energie, of van elektrische energie bij lage vermogenstransducer elementen in mechanische energie. Het kan ook worden toegepast op ultrasone reiniging, lassen, foutdetectie, ultrasone diagnose, ultrasone medische behandeling, hydroacoustische emissie, ontsteking, detonatie, enz. Wanneer het wordt gebruikt als een hoge druk en sterk vermogen, het energieconversie-element dat elektrische energie omzet in mechanische energie.
