Способ определения пьезомодулей

 

Изобретение относится к радиоэлектронике. Цель изобретения - повышение точности определения пьезомодулей. Возбуждают одномерные линейные моды колебаний в прямоугольном пьезокерамическом элементе путем воздействия на него электрическим напряжением с переменной частотой, измеряют частоту его механического резонанса, компоненты упругой податливости, геометрические размеры и активную составляющую проводимости в области резонанса и определяют площадь под кривой активной составляющей проводимости. На основе этих величин вычисляют пьезомодули. Погрешность определения пьезомодулей при этом соответствует погрешности измерения частоты.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при изготовлении и физических исследованиях пьезокерамических элементов. Цель изобретения - повышение точности. Возбуждают одномерные линейные моды колебаний в прямоугольном пьезокерамическом элементе путем воздействия на него электрическим напряжением с переменной частотой, измеряют частоту его механического резонанса, компоненты упругой податливости, геометрические размеры и активную составляющую проводимости в области резонанса и определяют площадь под кривой активной составляющей проводимости. Затем вычисляют пьезомодули d_ij в соответствии с выражением d_ij= C , где - площадь под кривой активной составляющей проводимости пьезокерамического элемента; ω_р - частота механического резонанса пьезокерамического элемента, С_ji - константы, равные: С₃₁ = S₁₁^E ˙t/l ˙w - для поперечной моды колебаний; С₃₃ = S₃₃^E ˙l/t ˙w - для продольной моды колебаний; С₁₅ = S₅₅^E ˙t/l ˙w - для сдвиговой моды колебаний; S₁₁^E, S₃₃^E, S₅₅^E - компоненты упругой податливости, t, w, l - толщина, ширина и длина пьезокерамического элемента соответственно. Основная ошибка при определении пьезомодулей обусловлена точностью определения интеграла от функции активной составляющей проводимости в частотных пределах, где эта функция отлична от нуля. Погрешность определения этого интеграла складывается из погрешностей измерения частотыω и активной составляющей проводимости ϕ(ω) пьезокерамического элемента. Методическая же погрешность непосредственно его определения (вычисления), т. е. определения площади под кривой активной составляющей проводимости, может быть сделана пренебрежимо малой. При определении интеграла (ω)dω, т. е. при суммировании значений ϕ(ω) на каждой частоте, случайные составляющие погрешности измерения величин ϕ(ω)иω взаимно компенсируются. Систематическая составляющая погрешности измерения величинϕ(ω) иω компенсируется аппаратурными средствами. Таким образом, погрешность определения этого интеграла, а следовательно, и пьезомодулей практически не превышает погрешности измерения частоты, что существенно меньше погрешности определения пьезомодулей в известном способе, основанном на измерении резонансного промежутка пьезокерамического элемента. Определение пьезомодулей в соответствии с изобретением обеспечивает высокую точность (погрешность определения составляет десятые доли процента). (56) Пьезокерамические материалы. Технические условия. ОСТ 11 0444-87, 1987, с. 60, 61-63, 86-87.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЬЕЗОМОДУЛЕЙ, включающий возбуждение одномерных линейных мод колебаний в прямоугольном пьезокерамическом элементе путем воздействия на него электрическим напряжением с переменной частотой, измерение частоты механического резонанса пьезокерамического элемента, компонента упругой податливости и его геометрических размеров и вычисление величин пьезомодулей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно измеряют активную составляющую проводимости пьезокерамического элемента в области его резонанса, определяют площадь под кривой активной составляющей проводимости, а вычисление величины пьезомодулей осуществляют в соответствии с выражением
d_ij= C
где d_ij - величина пьезомодуля с соответствующими индексами i, j;
- площадь под кривой активной составляющей проводимости ϕ / ω пьезокерамического элемента;
ω_p - частота механического резонанса пьезокерамического элемента;
C_ij - константы, равные:
C₃₁= S₁₁^E˙t / 1˙W - для поперечной моды колебаний,
C₃₃= S₃₃^E˙1 / t˙W - для продольной моды колебаний,
C₁₅= S₅₅^E˙t / 1˙W - для сдвиговой моды колебаний;
S₁₁^E ; S₃₃^E ; S₅₅^E - компоненты упругой податливости;
t, W, 1 - толщина, ширина и длина пьезокерамического элемента соответственно.