Pregunta:
¿Qué es la vibración en modo radial y de espesor en un transductor de disco cerámico piezoeléctrico?
Mahendra Gunawardena
2015-02-28 06:30:06 UTC
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Estoy tratando de usar un transductor de disco cerámico piezoeléctrico para mediciones de detección ultrasónica de niveles de fluidos. Se está considerando un disco de cerámica piezoeléctrica con una frecuencia de resonancia de 215 KHz o 1 MHz. Estos dispositivos especifican una configuración de vibración en modo Radial y Espesor.

Piezo Electric Ceramic Disc Transducer

Pregunta principal : ¿Qué es la configuración de vibración en modo Radial y Espesor?

Pregunta secundaria : ¿La vibración del modo Axial y Espesor significan el mismo modo?

Transducer1 Transducer2


Part Especificaciones

Disco cerámico piezoeléctrico de 1 MHz, modo de vibración de espesor

  • Dimensiones: 15 mm de diámetro x 2,1 mm de espesor
  • Resonante frecuencia fr: 1 MHz ± 3%
  • Coeficiente de acoplamiento electromecánico Kt: ≥39%
  • Impedancia resonante Zm: ≤7.6 Ω
  • Capacitancia estática Cs: 900pF ± 15% a 1 kHz
  • Condición de prueba: 23 ± 3 ° C 40 ~ 70% RH
  • fr, Zm, Kp = > Vibración del modo de espesor
  • Cs = Medidor > LCR a 1KHz 1Vrms

Disco de cerámica piezoeléctrica R 215 KHz, vibración en modo radial

  • Dimensiones: 10 mm de diámetro x 2 mm espesor
  • Frecuencia de resonancia fr: 215 KHz ± 5 KHz
  • Coef de acoplamiento electromecánico Kp ficiente: ≥60%
  • Impedancia resonante Zm: ≤6 Ω
  • Capacitancia estática Cs: 450pF ± 15% @ 1kHz
  • Condición de prueba: 23 ± 3 ° C 40 ~ 70% RH
  • fr, Zm, Kp = > Vibración en modo radial
  • Cs = > Medidor LCR a 1KHz 1Vrms

Referencias:

Tres respuestas:
#1
+5
Chris Mueller
2015-02-28 23:49:01 UTC
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Existe un excelente informe técnico de piezotechnologies.com que probablemente valga la pena leer si es nuevo en el trabajo con dispositivos piezoeléctricos. Citando de la sección sobre frecuencias de resonancia:

Si se aplica un voltaje CA a un disco piezocerámico con un diámetro varias veces mayor que su espesor, se pueden observar dos series de resonancias. La resonancia a la frecuencia más baja corresponde al movimiento en la dimensión más grande de la cerámica, que en este caso es en la dirección radial. A menudo, también se verán varios armónicos a frecuencias más altas.

La resonancia del primer espesor parece bastante diferente de los armónicos radiales que se encuentran justo debajo de ella. La impedancia cae a un valor mucho más bajo y el intervalo de frecuencia es mucho más amplio. La frecuencia del modo de espesor a menudo parece mucho más "rugosa" que la del modo radial. Esto se debe a que los armónicos del modo radial son excitados por el modo de espesor fuerte.

Entonces, el modo radial tiene una frecuencia más baja porque tiene una dimensión más grande. Como también es la resonancia de frecuencia más baja, es mucho más limpia porque no coincide con ningún otro armónico. Vea la figura a continuación.

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El modo axial (espesor) por otro lado tiene una resonancia más fuerte ya que el piezocristal está diseñado ser conducido en esa dirección. Además, se superpone con algunos de los armónicos más altos del modo radial y, por lo tanto, tiene un aspecto "más sucio". Vea la figura a continuación.

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El espectro completo que muestra el modo radial más estrecho y débil y sus resonancias junto con el modo axial pone el relativo amplitud y fuerza del modo axial en perspectiva.

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La URL del libro blanco a la que se hace referencia apunta a un enlace muerto. ¿Es este el enlace al que hace referencia? http://www.piezotechnologies.com/knowledge-desk/overview-piezo-materials
@MahendraGunawardena Ese es más corto que el original de mi enlace, pero parece tener mucha de la misma información. Lamentablemente, no puedo localizar el original, así que tendré que hacerlo.
#2
+4
Russell McMahon
2015-02-28 09:34:40 UTC
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Radial : la forma de onda oscilatoria se encuentra entre el borde y el centro.
Espesor : la oscilación se produce en las caras del disco, por lo que la frecuencia será más alta en igualdad de condiciones.

Axial y espesor son probablemente términos equivalentes.

Curiosamente, aunque la relación no tiene por qué ser tan estrecha

  • Su disco en modo de grosor resuena a 1 MHz y tiene 2,1 mm de grosor.

  • Su disco en modo radial tiene un diámetro de 10 mm (no un radio) y resuena a 215 kHz.

  • Diámetro / espesor = 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 tiene material extenso en este disco piezoeléctrico para aplicaciones de medición de nivel de fluido. Puede buscar en su sitio web STEMINC y verá dos discos utilizados en el modo Grosor. Ambos discos tienen una frecuencia de 1MHz y se utilizan con un par de sus controladores. Los discos son SMD10T2R111WL y SMD15T21R111WL. STEMINC también tiene discos de estas mismas dimensiones con frecuencia radial, pero el controlador Texas Instruments TDC100 para medición de nivel de líquido funcionará con la versión de 1MHz.

¿Es usted el mismo Matthew que trabajó para la empresa que desarrolló el TDC1000?


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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