Frage:
Was ist Radial- und Dickenmodusvibration in einem piezoelektrischen Keramikscheibenwandler?
Mahendra Gunawardena
2015-02-28 06:30:06 UTC
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Ich versuche, einen piezoelektrischen Keramikscheibenwandler für Ultraschallmessungen für Flüssigkeitsstände zu verwenden. Eine Piezokeramikscheibe mit einer Resonanzfrequenz von 215 kHz oder 1 MHz wird in Betracht gezogen. Diese Geräte geben eine Vibrationskonfiguration im Radial- und Dickenmodus an.

Piezo Electric Ceramic Disc Transducer

Hauptfrage : Was ist die Vibrationskonfiguration im Radial- und Dickenmodus? P. >

Sekundärfrage : Bedeutet Vibration im Axial- und Dickenmodus den gleichen Modus?

Transducer1 Transducer2


Teil Technische Daten

Piezokeramikscheibe 1 MHz, Vibration im Dickenmodus

  • Abmessungen: 15 mm Durchmesser x 2,1 mm Dicke
  • Resonanz Frequenz fr: 1 MHz ± 3%
  • Elektromechanischer Kopplungskoeffizient Kt: ≥39%
  • Resonanzimpedanz Zm: ≤7,6 Ω
  • Statische Kapazität Cs: 900pF ± 15% bei 1 kHz
  • Testbedingung: 23 ± 3 ° C 40 ~ 70% rF
  • fr, Zm, Kp = > Schwingung im Dickenmodus
  • Cs = > LCR-Messgerät bei 1 kHz 1 Veff

Piezokeramikscheibe R 215 kHz, Radialmodusvibration

  • Abmessungen: 10 mm Durchmesser x 2 mm Dicke
  • Resonanzfrequenz fr: 215 KHz ± 5 KHz
  • Elektromechanischer Kopplungskoeffizient Effiziente Kp: ≥60%
  • Resonanzimpedanz Zm: ≤6 Ω
  • Statische Kapazität Cs: 450pF ± 15% bei 1 kHz
  • Testbedingung: 23 ± 3 ° C 40 ~ 70% rF
  • fr, Zm, Kp = > Radialmodusvibration
  • Cs = > LCR-Messgerät bei 1 kHz 1 Veff

Referenzen:

Drei antworten:
#1
+5
Chris Mueller
2015-02-28 23:49:01 UTC
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Es gibt ein ausgezeichnetes Whitepaper von piezotechnologies.com, das wahrscheinlich eine Lektüre wert ist, wenn Sie neu in der Arbeit mit piezoelektrischen Geräten sind. Zitat aus dem Abschnitt über Resonanzfrequenzen:

Wenn an eine piezokeramische Scheibe mit einem Durchmesser, der ein Vielfaches ihrer Dicke beträgt, eine Wechselspannung angelegt wird, können zwei Reihen von Resonanzen beobachtet werden. Die Resonanz bei der niedrigsten Frequenz entspricht einer Bewegung in der größten Abmessung der Keramik, in diesem Fall in radialer Richtung. Oft sind auch bei höheren Frequenzen mehrere Harmonische zu sehen.

Die erste Dickenresonanz unterscheidet sich erheblich von den radialen Harmonischen, die sich direkt darunter befinden. Die Impedanz fällt auf einen viel niedrigeren Wert ab und die Frequenzspanne ist viel breiter. Die Dickenmodusfrequenz erscheint oft viel "rauer" als der Radialmodus. Dies liegt daran, dass die Harmonischen des Radialmodus durch den Modus mit starker Dicke angeregt werden.

Der Radialmodus hat also eine niedrigere Frequenz, da er eine größere Dimension aufweist. Da es auch die Resonanz mit der niedrigsten Frequenz ist, ist es viel sauberer, da es nicht mit anderen Harmonischen übereinstimmt. Siehe die folgende Abbildung.

enter image description here

Der axiale (Dicken-) Modus hat andererseits eine stärkere Resonanz, da der Piezokristall entworfen wurde in diese Richtung gefahren werden. Darüber hinaus überlappt es sich mit einigen der höheren Harmonischen des Radialmodus und hat daher ein "schmutzigeres" Aussehen. Siehe die folgende Abbildung.

enter image description here

Das gesamte Spektrum, das den schmaleren, schwächeren Radialmodus und seine Resonanzen zusammen mit dem Axialmodus zeigt, gibt den Verwandten an Breite und Stärke des axialen Modus in der Perspektive.

enter image description here

Die Whitepaper-URL, auf die verwiesen wird, verweist auf einen toten Link. Ist dies der Link, auf den Sie verweisen? http://www.piezotechnologies.com/knowledge-desk/overview-piezo-materials
@MahendraGunawardena Dieser ist kürzer als der ursprüngliche von meinem Link, aber er scheint viele der gleichen Informationen zu haben. Ich kann das Original leider nicht finden, daher muss es reichen.
#2
+4
Russell McMahon
2015-02-28 09:34:40 UTC
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Radial : Die oszillatorische Wellenform befindet sich zwischen Kante und Mitte.
Dicke : Die Oszillation erfolgt über die Scheibenflächen, sodass die Frequenz höher ist, wenn alle anderen gleich sind.

Axial und Dicke sind wahrscheinlich äquivalente Begriffe.

Interessanterweise muss Ihre Dickenmodusscheibe bei 1 MHz schwingen und ist 2,1 mm dick, obwohl die Beziehung nicht so eng sein muss.

  • Ihre Radialmodusscheibe hat einen Durchmesser von 10 mm (kein Radius) und schwingt mit 215 kHz mit.

  • Durchmesser / Dicke = 10: 2,1 = 4,76: 1

  • 1 MHz / 215 kHz = 4,65: 1

#3
+1
Matthew
2017-08-16 22:21:44 UTC
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Texas Instruments verfügt über umfangreiches Material auf dieser piezoelektrischen Scheibe für Anwendungen zur Messung des Flüssigkeitsstands. Sie können auf ihrer Website nach STEMINC suchen und sehen zwei Discs, die im Thickness-Modus verwendet werden. Beide Discs haben eine Frequenz von 1 MHz und werden mit einigen ihrer Controller verwendet. Die Discs sind SMD10T2R111WL und SMD15T21R111WL. STEMINC hat auch Discs mit den gleichen Abmessungen und Radialfrequenz, aber der Texas Instruments Controller TDC100 für die Messung des Flüssigkeitsstands funktioniert mit der 1-MHz-Version.

Sind Sie derselbe Matthew, der für das Unternehmen gearbeitet hat, das den TDC1000 entwickelt hat?


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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