توصيفگر ها :
پيزوالكتريك , خرابي پيزوالكتريك , توان ترانسديوسر , ترانسديوسر لانگوين , دامنه ارتعاشات
چكيده فارسي :
چكيده
امروزه مبدل هاي فراصوتي پيزوالكتريكي در صنايع مختلف جاي خود را به خوبي باز كردهاند. جهت طراحي و مدلسازي مبدل هاي فراصوت روشهاي مختلفي شامل سعي و خطا، تحليل تئوري يك‌بعدي و سه‌بعدي، روش معادل الكتريكي و روش عددي وجود دارد. در هر مبدل فراصوت، تعدادي سراميك پيزوالكتريك وجود دارد كه وظيفهي توليد انرژي را بر عهده دارند. نوع كاربري و محل استفاده از مبدل هاي پيزوالكتريكها بسته به نياز متفاوت ميباشد، لذا سراميك هاي برداشت كنندهي انرژي درشرايط كاري مختلف، تحت عوامل محيطي نظير رطوبت، دماها و بارهاي متفاوت قرار گرفته كه باعث خرابي پيزوالكتريكها ميشوند.
در اين پايان نامه مدلسازي و طراحي مبدل هاي فراصوت نوع پيزوالكتريكي، در نرم‌افزار كامسول 5.6 با چهار عدد سراميك برداشت كننده انرژي ( PZT-8) و يك قطعه پشتبند استوانهاي از جنس فولاد (ST304) ، پنج قطعه الكترود از جنس برنج و قطعه تطبيق استوانهاي از جنس(AL7075) و بوستر فولادي(MO40) انجام شده است. فركانس رزونانس در حالت هاي مختلف شامل با بوستر و بدون بوستر بدست آمده و در مرحله بعد براي هر پيزوالكتريك در يك مبدل فراصوت معمول شامل چهار پيزوالكتريك، سه حالت سالم، سوخته و نيم سوخته در نرم افزار كامسول تعريف گرديد و تاثير انواع خرابيهاي مختلف(آماري)، روي دامنه جابجايي انتهاي بوستر متصل به مبدل فراصوت و نيز روي توان مصرفي مبدل مورد مطالعه قرار گرفت.
هدف از انجام اين آزمايش، بررسي تاثير خرابي سراميك هاي برداشت كننده انرژي ديپلاريزه شده كه خاصيت پيزوالكتريكي خود را از دست داده‌اند و تاثيرات آن بر دامنه نوسانات و فركانس رزونانس و توان ميباشد. از نظر آماري براي81 حالت تركيب ممكن نمودار توان مصرفي و دامنه جابجايي در تحريك اجباري سيستم روي يك بازه فركانسي مشخص(شامل فركانس رزونانس) استخراج گرديد.
چكيده انگليسي :
Abstract
Today, piezoelectric ultrasonic transducers have opened their place well in various industries. There are various methods for designing and modeling ultrasonic transducers, including trial and error, one-dimensional and three-dimensional theoretical analysis, electrical equivalent method, and numerical method. In every ultrasonic transducer, there are a number of piezoelectric ceramics that are responsible for generating energy. The type of use and the place of use of piezoelectric transducers are different depending on the need, therefore, energy harvesting ceramics are subjected to environmental factors such as humidity, temperatures and different loads under different working conditions, which cause the failure of piezoelectrics. become
In this thesis, the modeling and design of piezoelectric type ultrasonic transducers, in Comsol 5 software.6 with four energy-harvesting ceramics (PZT-8) and a steel cylindrical backing piece (ST304), five brass electrodes and a cylindrical matching piece (AL7075) and a steel booster. MO40) is done. And the resonance frequency was obtained in different states, including with booster and without booster, and in the next step, for each piezoelectric in a common ultrasonic transducer, including four piezoelectric, three healthy, burned, and half-burned states were defined in Comsol software, and the effect of various types of failure. Different (statistical) values were studied on the displacement range of the end of the booster connected to the ultrasonic transducer and also on the power consumption of the transducer.
The purpose of this experiment is to investigate the effect of the deterioration of depolarized energy storage ceramics that have lost their piezoelectric properties and its effects on the amplitude of oscillations and resonance frequency and power.From a statistical point of view, for 81 possible combinations, the diagram of power consumption and displacement range in forced excitation of the system on a specific frequency range (including resonance frequency) was extracted
