Electroelastic vibrations and transformation ratio of a planar piezoceramic transformer

Карлаш, В. Л.

doi:10.1016/j.jsv.2003.03.012

Cited by 20 publications

(13 citation statements)

References 11 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…На жаль, ав-тори не вказали, ні де і як закріплені накладки, ні які моди коливань вони демпфірують. Немає по-яснення й продемонстрованої в [55] частотної за-лежності положення максимумів від способу де-мпфірування. У статті [64] показано, що в режимі заданого (сталого за амплітудою) спаду напруги на п'єзое-лементі при наближенні до резонансу миттєва потужність зростає, а поблизу від антирезонансу -знижується.…”

Section: акустичні прилади та системиunclassified

“…Неоднорідність такої системи викликана значною різницею шви-дкостей звуку в її секціях, яка впливає на енерге-тичні й частотні властивості [2,4,5,55,56]. Від-повідні формули для механічних зміщень, напру-жень і для коефіцієнта трансформації виведені в [5,55,56], де показано, зокрема, що коефіцієнт передачі п'єзотрансформатора в режимі холос-того ходу обернено пропорційний до квадрату частоти.Висновки. Використовуючи неповністю електро-довані п'єзоелектричні перетворювачі, можна до-бирати як величину динамічного КЕМЗ, так і змі-нювати в широких межах адмітанс.…”

unclassified

See 1 more Smart Citation

Forced Electro-Elastic Vibrations of the Piezoceramic Plates and Rods With Divided Electrodes. Part I: Analytical Relations for Coupling Coefficients and Admittance’s Components

Карлаш¹,

Bezverkhyi²,

Zinchuk³

2017

Electronics and Communications

View full text Add to dashboard Cite

ЧАСТИНА І: АНАЛІТИЧНІ СПІВВІДНОШЕННЯ ДЛЯ КОЕФІЦІЄНТІВ ЗВ'ЯЗКУ І КОМПОНЕНТІВ ПОВНОЇ ПРОВІДНОСТІ Стаття присвячена аналізу вимушених коливань нерівномірно навантажених перетворювачів, таких як пластини-стрижні із товщинною поляризацією при одному або двох двосторонніх розрі-зах електродного покриття, тонкі диски й кругові кільця з суцільними й розділеними концентрич-ними та діаметральними розрізами електродів, а також частково електродованих пластин У пе-ршій частині наведені аналітичні співвідношення, якими описуються радіальні коливання тонких п'єзокерамічних дисків із неповними електродами та поздовжні коливання стрижнів із неоднорід-ним електричним навантаженням. У другій частині наведені експериментальні дані для поздовж-ніх коливань стрижнів-пластин з розділеними або частковими електродами.Бібл. 74, рис. 1 Ключові слова: п'єзокерамічні пластини та стрижні; розділені електроди; нерівномірне елек-тричне навантаження; коефіцієнт електромеханічного зв'язку; вхідний адмітанс.Вступ. Коливання п'єзокерамічних елементів конструкцій характеризуються високими коефіці-єнтами електромеханічного зв'язку і значними амплітудами механічних напружень та зміщень [1 -6]. Сама природа внутрішніх фізичних проце-сів у таких тілах призводить до того, що і змі-щення, і напруження, і провідність, і імпеданс, і миттєва потужність мають біля резонансних ча-стот як активні, так і реактивні компоненти. Ось чому, щоб розрахувати будь-яку амплітуду, треба брати до уваги втрати енергії [7 -12].Електромеханічні коливання збуджуються в п'єзокерамічних елементах за допомогою еле-ктричного поля, яке створюється електричною напругою, прикладеною до розміщених на його поверхні електродів. Товщина електродного пок-риття незначна (лише кілька сотень ангстремів), тому, як правило, його маса в розрахунках до уваги не береться. Досліди вчених показали, що форма і положення електродного покриття істотно впли-вають на електромеханічні характеристики пере-творювачів [13 -15]. Власна між-електродна єм-ність п'єзокерамічних елементів іноді досягає кі-льканадцяти нанофарадів і істотно впливає на внутрішні електромеханічні процеси в них [1, 3 -6].Ефективність перетворення електричної ене-ргії в механічну й навпаки у п'єзоелектричних електромеханічних акустичних перетворювачах (резонаторах, трансформаторах, фільтрах час-тот тощо) залежить, насамперед, від матеріалу і геометричної форми перетворювача, а також від форми й положення електродного покриття [3 -6, 10, 16].П'єзоелектричні пластини та стрижні із ква-рцу, турмаліну, сегнетової солі тощо інтенсивно досліджувалися ще на початку ХХ ст. Детальний огляд публікацій з цього питання подано в моно-графії У. Кеді [17]. Встановлено, зокрема, що для , де вперше розглянуті поздовжні коливання стрижня з одним двостороннім розрізом електродного по-криття при кількох режимах навантаження (про-тифазні електроди, коротке замикання однієї з ді-лянок або її холостий хід) й наведені експериме-нтальні дані щодо напруженого стану пластини. Акустичні прилади та системиТреба принагідно зауважити, що задовго до праць [25 -32...

show abstract

Section: акустичні прилади та системиunclassified

unclassified

Forced Electro-Elastic Vibrations of the Piezoceramic Plates and Rods With Divided Electrodes. Part I: Analytical Relations for Coupling Coefficients and Admittance’s Components

Карлаш¹,

Bezverkhyi²,

Zinchuk³

2017

Electronics and Communications

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The formulas for transformation ratios have been derived using mainly the equivalent-circuit method and are valid only at the first resonance [46,57,99]. A technique for analysis of the stress state and frequency properties of a Rosen-type piezoelectric transformer has been developed in [30][31][32][33][34][35][36][37][78][79][80]. There, refined formulas for the no-load transformation ratio were derived, the influence of the inhomogeneity of the electroelastic parameters of the sections on the frequency properties was evaluated, and the stress state of piezoelectric transformer plates was experimentally studied at several vibration modes by the PTT method.…”

Section: Resonant Electroelastic Vibrations Of Piezoelectric Transformentioning

confidence: 99%

“…The notation is borrowed from [30][31][32][33][34][35][36][37]. The electrodes of the input section are equipotential; therefore,…”

Section: Resonant Electroelastic Vibrations Of Piezoelectric Transformentioning

confidence: 99%

“…Figure 24 corresponds to a piezoelectric transformer described above with an aspect ratio of 80/18 = 4.44, and Figs. 25 and 26 to a monolithic piezoelectric rectangular plate made of TsTS-19 piezoceramics and having aspect ratios of 4.5 and 4.4, respectively [37,79]. Amplitudes and frequencies in the figures are measured in relative units.…”

Section: Frequency Response Of Homogeneous and Inhomogeneous Rectangumentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Resonant Electromechanical Vibrations of Piezoelectric Plates

Карлаш

2005

Int Appl Mech

View full text Add to dashboard Cite

The scientific results on the resonant electromechanical vibrations of piezoceramic plates in the form of disks, rings, and polygons obtained over the last 30 years are analyzed, systematized, and generalized. Emphasis is on experimental methods. It is shown that all piezoceramic plates have vibration modes at which deformations are in-phase over the entire volume of the body Introduction. Thin piezoelectric plates have been a central preoccupation of scientists and engineers for more than one hundred and twenty years passed since the Curie brothers discovered (in 1880) the piezoelectric effect in conductivity experiments on natural crystals. Direct and converse piezoelectric effects are distinguished. The former (piezoelectricity) is that in which mechanical stresses applied to a piezoelectric body induce electric charges on its surface, and the latter (electrostriction) is the deformation of the piezoelectric body caused by charges generated on its surface. The modern piezoelectric transducers employ either direct or converse piezoeffect, or both, as in piezoelectric transformers. In other words, piezoelectric bodies convert electrical into mechanical energy or, vice versa, mechanical into electrical energy. Piezoelectric transformers and transfilters are based on double energy conversion: an electric potential difference is converted into a mechanical stress and then again into a different (higher or lower) electric potential difference. The efficiency of piezoelectric energy conversion is determined by the static and dynamic electromechanical coupling coefficients and the intensity (amplitude) of mechanical vibrations relative to the level of the applied electric power. The piezoelectric effect is a widespread phenomenon observed in many anisotropic crystals, of which quartz, tourmaline, and Rochelle salt have been used since the beginning of the 20th century.A powerful impetus to the development and application of piezoelectricity was the creation, in the 40s of the past century, of synthetic poled piezoceramics based on barium titanate, which was predicted by A. V. Shubnikov even in 1940 [9]. Elements of ultrasonic devices made of poled piezoceramics have a few advantages over natural piezoelectrics such as larger, by an order of magnitude, electromechanical-coupling coefficient. Nowadays, lead-zirconate-titanate solid solutions and their compositions with barium-titanate solid solutions have superseded barium-titanate piezoceramics. But piezoceramics continue to be perfected.In the last decades, piezoelectric, primarily ceramic plates of various geometries have been widely used in vibration detection and control systems, such as actuators and sensors, and in multilayer metal-ceramic structures. Monolithic and composite piezoceramic plates of heterogeneous structure continue to be used in various piezoelectric transformers and frequency filters. Thus, study into the resonant electromechanical vibrations of piezoceramic plates is an important and urgent task of the mechanics of coupled fields in materials an...

show abstract

One-dimensional dynamic equations of a piezoelectric semiconductor beam with a rectangular cross section and their application in static and dynamic characteristic analysis

Jin

2018

Appl. Math. Mech.-Engl. Ed.

View full text Add to dashboard Cite

Electroelastic vibrations and transformation ratio of a planar piezoceramic transformer

Cited by 20 publications

References 11 publications

Forced Electro-Elastic Vibrations of the Piezoceramic Plates and Rods With Divided Electrodes. Part I: Analytical Relations for Coupling Coefficients and Admittance’s Components

Forced Electro-Elastic Vibrations of the Piezoceramic Plates and Rods With Divided Electrodes. Part I: Analytical Relations for Coupling Coefficients and Admittance’s Components

Resonant Electromechanical Vibrations of Piezoelectric Plates

One-dimensional dynamic equations of a piezoelectric semiconductor beam with a rectangular cross section and their application in static and dynamic characteristic analysis

Contact Info

Product

Resources

About