توصيفگر ها :
پيزوالكتريك , دامنه ارتعاشات , توان ترانسديوسر , ترانسديوسر لانگوين
چكيده فارسي :
چكيده
امروزه با پيشرفتهتر شدن فنآوريهاي ساخت، استفاده از روش‌هاي جديدي همچون امواج آلتراسونيك رو به افزايش است و لذا مطالعه علمي و بهبود تجهيزات به كار رفته در آن، از اهميت ويژه برخوردار است. يك سيستم آلتراسونيك شامل ژنراتور، ترانسديوسر آلتراسونيك، بوستر يا تقويت كننده و هورن است و ميبايستي جهت تحريك اجباري، در فركانس طبيعي خود قرار گيرد يا به عبارت ديگر تحت فركانس تشديد كار كند. اتصال هركدام از المان‌هاي اين زنجير به يكديگر نبايد فركانس طبيعي مجموع را تغيير دهد. همچنين ايجاد حداكثر دامنه نوسان در خروجي هورن و تحريك رزونانسي در حيطه مهندسي بسيار مهم است و به خاطر اين مساله ابعاد و جنس تك تك قطعات بايد به گونه اي طراحي شوند كه همان مقدار يا نزديك به همان فركانس طبيعي كل سيستم آلتراسونيك را ايجاد نمايند. بنابراين در سيستمهاي آلتراسونيك جهت رسيدن به شرايط رزونانسي و حفظ اين حالت در حين كار، اهميت بسيار بالايي دارد.
شرايط مختلفي وجود دارد كه مي تواند ترانسديوسر را در معرض اتلاف انرژي و توان قرار دهد كه باعث بههم خوردن كاركرد صحيح ترانسديوسر ميشود. يكي از اين عوامل خرابي پيزوالكتريكها ميباشد كه تاثير قابل توجهي در كاركرد ترانسديوسر و ارتعاشات و فركانس آنها دارد. در اين پژوهش دپلاريزه شدن پيزوالكتريكها به عنوان خرابي مورد نظر مورد بررسي قرار مي-گيرد كه اين خرابي ميتواند تاثير بهسزايي در دامنه نوساني نوك بوستر بگذارد.
همچنين قطعات استفاده شده در اين پژوهش، چهار عدد پيزوالكتريك (pzt8) يك قطعه پشت بند از جنس فولاد (st304)، هفت عدد الكترود از جنس مس دو عدد عايق پليمري (مايلار)، قطعه تطبيق استوانهاي از جنس (al7075) و بوستر فولادي (mo40) ميباشد.
هدف از انجام اين پروژه، اندازهگيري دقيق خروجي ژنراتور با استفاده از اسيلوسكوپ، همچنين اندازهگيري ولتاژ و جريان در توان‌هاي مختلف با ترانسديوسر و ژنراتور مدنظر ميباشد. همچنين تاثير دپلاريزه شدن هر يك از پيزوالكتريكها بر عملكرد ترانسديوسر و تاثير آن در دامنه خروجي ترانسديوسر بدون هورن بررسي شده است. خرابي پيزوالكتريكها و تاثير آن در عملكرد و فركانس ژنراتور و همچنين دامنه ارتعاشي توليد شده نيز در ترانسديوسر مورد بررسي قرار گرفته است.
از نتايج اين پاياننامه ميتوان به يافتن مقادير الكترونيكي و دامنه ارتعاشي به دست آمده در ترانسديوسر متصل به بوستر (بدون هورن) و تاثير خرابي هر پيزوالكتريك ديپلاريزه شده و تاثير آن در عملكرد دستگاه اشاره كرد. همچنين 8 حالت تركيب ممكن براي كاركرد ترانسديوسر در شرايط رزونانس بررسي ميشود.
چكيده انگليسي :
Abstract
Nowadays, with the advancement of manufacturing technologies, the use of new methods such as ultrasonic waves is on the rise. Therefore, the scientific study and enhancement of the associated equipment have special importance. An ultrasonic system consists of a generator, an ultrasonic transducer, a booster or amplifier, and a horn. For forced excitation, it must be forced to vibrate at its natural frequency or, in other words, operate at the resonance frequency. The connection of each element in this chain should not change the overall natural frequency. Moreover, maximizing the horn's output oscillation amplitude and exciting resonance is essential in the engineering domain, and due to this issue, the dimensions and material of each part must be designed in such a way as to generate the same or nearly the same overall natural frequency of the entire ultrasonic system. Therefore, in ultrasonic systems, achieving resonance conditions and maintaining this state during operation is of great importance.
Various conditions can expose the transducer to energy and power loss, disrupting the proper functioning of the transducer. One of these factors is the failure of piezoelectrics, which significantly affects the performance, vibrations, and frequencies of the transducer. In this research, the depolarization of piezoelectrics is investigated as the desired failure that can have a significant impact on the oscillation amplitude of the booster tip.
The materials used in this study include four piezoelectrics (PZT8), one steel backing piece (ST304), seven copper electrodes, two polymeric insulators (Mylar), a cylindrical matching piece made of (AL7075), and a steel booster (MO40).
This project aims to accurately measure the output of the generator using an oscilloscope, as well as to measure voltage and current at different powers with the transducer and generator under consideration. Additionally, the effect of depolarization of each of the piezoelectrics on the transducer's performance and its effect on the transducer's output range without the horn is investigated. The failure of the piezoelectrics and its effect on the generator's performance and frequency, as well as the vibration range produced in the transducer, are also examined.
The results of this thesis can refer to finding the electronic values and vibration range obtained in the transducer connected to the booster (without horn) and the effect of the failure of each depolarized piezoelectric on the device's performance. Furthermore, eight possible operating modes for the transducer under resonance conditions are investigated.
