Файл: Расчет пьезоэлектрического преобразователя цель работы.pdf

РАСЧЕТ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить принцип действия, конструкцию и основные характеристики пьезоэлектрического преобразователя на основе пьезокерамики и органического пьезоматериала и произвести расчет его конструктивных параметров и характеристик.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Таблица 1
Номер варианта
f
0
,
МГц
l, мм
b, мм
Материал пьезоэлектрического слоя
θ
1
θ
2
Материал демфера
16 7,5 2,5 2,5
Керамика PZT-5H
25 5 Эпоксидная смола ЭД-5 с вольфрамовым наполнителем
Таблица 2
Пьезоэлектрический материал
Скорость акустической волны, м/с
Плотность материала
(кг/м3)
Эпоксидная смола ЭД-5 с вольфрамовым наполнителем
1400 3820
ЗАДАНИЕ
1. Построить ДН для угла θ
1
, в диапазоне от - θ
1 до θ
1
. θ
2
при этом должно быть постоянной. Шаг изменения θ
1 0,5 градусов
2. Построить ДН для угла θ
2
, в диапазоне от – θ
2 до θ
2
. θ
1
при этом должно быть постоянной. Шаг изменения θ
2 0,5 градусов
3. Рассчитать значение ДН при равенстве углов
4. Рассчитать акустическую добротность преобразователя с демпфером в воздухе и в стали.

5. Определить как изменятся диаграммы направленности при уменьшении частоты в 2 раза?

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
1. Построить ДН для угла θ1, в диапазоне от - θ1 до θ1. θ2 при этом должно быть постоянной. Шаг изменения θ1 0,5 градусов.
Построим графики в декартовых и полярных координатах
Рис. 1

2. Построить ДН для угла θ
2
, в диапазоне от – θ
2 до θ
2
. θ
1
при этом должно быть постоянной. Шаг изменения θ
2 0,5 градусов
Рис. 2 3. Рассчитать значение ДН при равенстве углов

4. Рассчитать акустическую добротность преобразователя с демпфером в воздухе и в стали.
5. Определить как изменятся диаграммы направленности при уменьшении частоты в 2 раза.
Рис. 4 Диаграмма направленности при f = 7,5 МГц
Рис. 5 Диаграмма направленности при f = 3,75 МГц

ВЫВОД
Построив диаграмму направленности мы увидели характеристику углового распределения энергии поля излучателя.
Расчитали акустическую добротность, которая показала резонансные свойства колебательной системы. Чем выше добротность, тем более узкой будет полоса пропускания частот. Повышение добротности увеличивает амплитуду колебания и повышает чувствительность. При большой добротности колебания долго не затухают, что существенно ухудшает лучевую разрешающую способность.
При уменьшении частоты в 2 раза, энергия поля распространяется менее сконценрированно, амплитуда лепестков становится больше, а сами лепестки шире.