Электронная библиотека

  • Для связи с нами пишите на admin@kursak.net
    • Обратная связь
  • меню
    • Автореферат (88)
    • Архитектура (159)
    • Астрономия (99)
    • Биология (768)
    • Ветеринарная медицина (59)
    • География (346)
    • Геодезия, геология (240)
    • Законодательство и право (712)
    • Искусство, Культура,Религия (668)
    • История (1 078)
    • Компьютеры, Программирование (413)
    • Литература (408)
    • Математика (177)
    • Медицина (921)
    • Охрана природы, Экология (272)
    • Педагогика (497)
    • Пищевые продукты (82)
    • Политология, Политистория (258)
    • Промышленность и Производство (373)
    • Психология, Общение, Человек (677)
    • Радиоэлектроника (71)
    • Разное (1 245)
    • Сельское хозяйство (428)
    • Социология (321)
    • Таможня, Налоги (174)
    • Физика (182)
    • Философия (411)
    • Химия (413)
    • Экономика и Финансы (839)
    • Экскурсии и туризм (29)

АНАЛИЗ СФЕРИЧЕСКОГО ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ МОРСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

АНАЛИЗ СФЕРИЧЕСКОГО

ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ВЫПОЛНИЛ:

СТУДЕНТ ГРУППЫ 34РК1

СУХАРЕВ Р.М.

ПРОВЕРИЛ:

ПУГАЧЕВ С.И.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

ОСЕННИЙ СЕМЕСТР

1999г.

СОДЕРЖАНИЕ


1. Краткие сведения из теории

3

2. Исходные данные

7

3. Определение элементов эквивалентной электромеханической схемы, включая N, Ms, Rs, Rпэ, Rмп

8

4. Нахождение конечных формул для КЭМС и КЭМСД и расчет их значений

9

5. Определение частоты резонанса и антирезонанса

9

6. Вычисление добротности электроакустического преобразователя в режиме излучения

10

7. Расчет и построение частотных характеристик входной проводимости и входного сопротивления

10

8. Список литературы

16

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Пьезокерамический сферический преобразователь (Рис.1) представляет собой оболочку 2 (однородную или склеенную из двух полусфер), поляризованную по толщине, с электродами на внутренней и внешней поверхностях. Вывод от внутреннего электрода 3 проходит через отверстие и сальник 1, вклеенный в оболочке.

 
  clip_image001

Рис. 1

Уравнение движения и эквивалентные параметры.

 
  clip_image003

В качестве примера рассмотрим радиальные колебания ненагруженной тонкой однородной оболочки со средним радиусом а, поляризованный по толщине d, вызываемые действием симметричного возбуждения (механического или электрического).

Рис. 2

Направление его поляризации совпадает с осью z; оси x и y расположены в касательной плоскости (Рис.2). Вследствие эквипотенциальных сферических поверхностей E1=E2=0; D1=D2=0. Из-за отсутствия нагрузки упругие напряжения T3 равны нулю, а в силу механической однородности равны нулю и все сдвиговые напряжения. В силу симметрии следует равенство напряжений T1=T2=Tc, радиальных смещений x1=x2xС и значения модуля гибкости, равное SC=0,5(S11+S12). Заменив поверхность элемента квадратом (ввиду его малости) со стороной l, запишем относительное изменение площади квадрата при деформации его сторон на Dl:

Очевидно, относительной деформации площади поверхности сферы соответствует радиальная деформация clip_image005, определяемая, по закону Гука, выражением

clip_image007.

Аналогия для индукции:

clip_image009.

Исходя из условий постоянства T и E, запишем уравнение пьезоэффекта:

clip_image011 ; clip_image013. (1)

Решая задачу о колебаниях пьезокерамической тонкой сферической оболочки получим уравнения движения сферического элемента

clip_image015, (2)

где

clip_image017 (3)

представляет собой собственную частоту ненагруженной сферы.

Проводимость равна

clip_image019, (4)

где энергетический коэффициент связи сферы определяется формулой

clip_image021. (5)

Из (4) находим частоты резонанса и антирезонанса:

clip_image023; clip_image025. (6)

Выражение (4) приведем к виду:

clip_image027.

Отсюда эквивалентные механические и приведенные к электрической схеме параметры, коэффициент электромеханической трансформации и электрическая емкость сферической оболочки равны:

clip_image029 ; clip_image031 ; clip_image033

Электромеханическая схема нагруженной сферы. Учесть нагрузку преобразователя можно включением сопротивления излучения clip_image035, последовательно с элементами механической стороны схемы (Рис. 3). Напряжение на выходе приемника и, следовательно, его чувствительность будут определяться дифрагированной волной, которая зависит от амплитудно-фазовых соотношений между падающей и рассеянной волнами в месте расположения приемника. Коэффициент дифракции сферы kД, т.е. отношение действующей на нее силы к силе в свободном поле, равен clip_image037, где p- звуковое давление в падающей волне, ka- волновой аргумент для окружающей сферу среды.

Приведем формулу чувствительности сферического приемника:

clip_image039clip_image041,

где clip_image043;

clip_image045;

clip_image047.

Колебания реальной оболочки не будут пульсирующими из-за наличия отверстия в оболочке (для вывода проводника и технологической обработки) и неоднородности материала и толщины, не будут так же выполняться и сформулированные граничные условия.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

ВАРИАНТ С-41


 

Материал

ТБК-3

r, clip_image049

5400

 

clip_image051, clip_image053

8,3 × 10-12

 

clip_image055, clip_image053[1]

-2,45 × 10-12

 

n=-clip_image057

0,2952

 

clip_image059, clip_image061

17,1 × 1010

 

d31, clip_image063

-49 × 10-12

 

e33, clip_image065

12,5

 

clip_image067

1160

 

clip_image069

950

 

tgd33

0,013

 

clip_image071, clip_image073

10,26 × 10-9

 

clip_image075, clip_image073[1]

8,4 × 10-9

 
         

a=0,01 м – радиус сферы

clip_image077 м – толщина сферы

a=0,94

b=0,25

hАМ=0,7 – КПД акустомеханический

e0=8,85×10-12 clip_image073[2]

(rc)В=1,545×106 clip_image080

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СХЕМЫ, ВКЛЮЧАЯ N, Ms, Rs, Rпэ, Rмп

 
  clip_image082

Электромеханическая схема цилиндрического излучателя:

Рис. 3

коэффициент электромеханической трансформации:

clip_image084 clip_image086

N=-2,105 clip_image088

присоединенная масса излучателя:

clip_image090 clip_image092

MS=4,851×10-5 кг

сопротивление излучения:

clip_image094 clip_image096

RS=2,31×103 clip_image098

активное сопротивление (сопротивление электрических потерь):

clip_image100 clip_image102

RПЭ=1,439×103 Ом

clip_image104 clip_image106

СS=4,222×10-9 Ф

сопротивление механических потерь:

clip_image108 clip_image110

RМП=989,907 clip_image112

4. НАХОЖДЕНИЕ КОНЕЧНЫХ ФОРМУЛ ДЛЯ КЭМС И КЭМСД

И РАСЧЕТ ИХ ЗНАЧЕНИЙ


 
  clip_image114

Представим эквивалентную схему емкостного ЭАП для низких частот:

Рис. 4

статическая податливость ЭАП:

clip_image116 clip_image118 C0=9,31×10-11 Ф

электрическая емкость свободного преобразователя:

clip_image120 clip_image122

CT=4,635×10-9 Ф

clip_image124 clip_image126

clip_image128 clip_image130

КЭМС=0,089 ; КЭМСД=0,08

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ РЕЗОНАНСА И АНТИРЕЗОНАНСА:

clip_image132 clip_image134

wр=1,265×107 clip_image136

clip_image138 clip_image140

wА=1,318×107 clip_image136[1]

6. ВЫЧИСЛЕНИЕ ДОБРОТНОСТИ ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В РЕЖИМЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

clip_image142 clip_image144

Qm=65,201

эквивалентная масса: clip_image146

clip_image148

MЭ=0,017 кг

7. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВХОДНОЙ ПРОВОДИМОСТИ И ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

clip_image150

активная проводимость:

clip_image152

реактивная проводимость:

clip_image154

активное сопротивление:

clip_image156

реактивное сопротивление:

clip_image158

входная проводимость:

clip_image160

входное сопротивление:

clip_image162



ω/ωр

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

Ge

6,941E-08

0,0001423

0,0002958

0,000487

0,00095

0,34

0,001432

0,001143

0,001195

0,001301

0,001423

Be

-0,000005861

-0,012

-0,024

-0,037

-0,054

-0,071

-0,05

-0,067

-0,08

-0,092

-0,103

Xe

-170600

-84,979

-41,947

-27,086

-18,424

-0,588

-20,061

-14,898

-12,491

-10,883

-9,682

Re

2020

1,028

0,521

0,357

0,323

2,814

0,577

0,254

0,186

0,154

0,133

Y

0,000005862

0,012

0,024

0,037

0,054

0,348

0,05

0,067

0,08

0,092

0,103

Z

170600

84,985

41,95

27,088

18,426

2,875

20,069

14,9

12,493

10,884

9,683

ФG

1,505E-07

0,0003267

0,0008529

0,002202

0,009253

6,366

0,009361

0,002292

0,000992

0,000541

0,000335

ФB

-0,098

-0,102

-0,116

-0,153

-0,271

-0,332

0,222

0,102

0,063

0,044

0,033


clip_image164

clip_image166

clip_image168

 
  clip_image170

clip_image172

clip_image174

clip_image176

 
  clip_image178

8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пугачев С.И. Конспект лекций по технической гидроакустике.

2. Резниченко А.И. Подводные электроакустические преобразователи. Л.: ЛКИ, 1990.

3. Свердлин Г.М. Гидроакустические преобразователи и антенны. Л.: Судостроение, 1988.

Тема необъятна, читайте еще:

  1. Фоторезистивный эффект
  2. Микробиологический анализ сливочного масла
  3. Анализ программы
  4. Анализ эпизода Чтение евангелие

Автор: Настя Б. Настя Б., 04.03.2017
Рубрики: Радиоэлектроника
Предыдущие записи: АЦП ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФОРМЫ СЛУЧАЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА
Следующие записи: АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

Последние статьи

  • ТОП -5 Лучших машинок для стрижки животных
  • Лучшие модели телескопов стоимостью до 100 долларов
  • ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ РЕЧЕВОГО РАЗВИТИЯ У ДЕТЕЙ РАННЕГО ВОЗРАСТА
  • КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СИБИРИ: ГЕОПОЛИТИЧЕСКИЕИ ГЕОЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ
  • «РЕАЛИЗМ В ВЫСШЕМ СМЫСЛЕ» КАК ТВОРЧЕСКИЙ МЕТОД Ф.М. ДОСТОЕВСКОГО
  • Как написать автореферат
  • Реферат по теории организации
  • Анализ проблем сельского хозяйства и животноводства
  • 3.5 Развитие биогазовых технологий в России
  • Биологическая природа образования биогаза
Все права защищены © 2017 Kursak.NET. Электронная библиотека : Если вы автор и считаете, что размещённая книга, нарушает ваши права, напишите нам: admin@kursak.net