Análise unidimensional de transdutores piezelétricos baseada no teorema de Thévenin

Abstract

Neste trabalhoé apresentado um método de análise de transdutores piezelétricos baseado numa simplificação do circuito elétrico equivalente de Mason. Empregou-se uma adaptação do teorema de Thévenin para analisar o comportamento de transdutores piezelétricos usados como transmissores (conversão de energia elétrica em mecânica), levando em conta uma configuração tipicamente empregada em aplicações de alta potência. Os transdutores foram modelados uni-dimensionalmente considerando-se apenas modos de vibração longitudinais. Um circuito elétrico equivalente foi obtido e simulado computacionalmente. Os resultados experimentais e os calculados pelo modelo elétrico apresentaram bom ajuste. Aspectos referentesà simplificação do modelo empregado e sua viabilidade para ensino são discutidos. Palavras-chave: transdutores, modelo de Mason, circuitos elétricos.In this work, a method of analysis of piezoelectric transducers is shown. This method is based on the simplification of Mason's equivalent electric circuit. An adaptation of Thévenin theorem has been employed to study the behavior of piezoelectric transducers used as transmitters (electric into mechanic energy conversion). This study was restricted to transducers with a typical configuration employed in high power applications. The transducers were one-dimensionally modeled, considering only longitudinal vibration modes. An equivalent electric circuit was obtained and computationally simulated. The experimental and calculated results show a good fitting. Features related to the simplification of the model employed and their feasibility for teaching are discussed.