Questão:
O que é vibração radial e de modo de espessura em um transdutor de disco cerâmico piezoelétrico?
Mahendra Gunawardena
2015-02-28 06:30:06 UTC
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Estou tentando usar um transdutor de disco cerâmico piezoelétrico para medições de detecção ultrassônica de níveis de fluido. Um Piezo Ceramic Disc com uma frequência ressonante de 215 KHz ou 1 MHz está sendo considerado. Esses dispositivos especificam uma configuração de vibração do modo Radial e Espessura.

Piezo Electric Ceramic Disc Transducer

Questão principal : O que é a configuração de vibração do modo Radial e Espessura?

Pergunta secundária : Os modos de vibração Axial e Espessura significam o mesmo modo?

Transducer1 Transducer2


Parte Especificações

Piezo Ceramic Disc 1 MHz, modo de vibração de espessura

  • Dimensões: 15 mm de diâmetro x 2,1 mm de espessura
  • Ressonante freqüência fr: 1 MHz ± 3%
  • Coeficiente de acoplamento eletromecânico Kt: ≥39%
  • Impedância ressonante Zm: ≤7,6 Ω
  • Capacitância estática Cs: 900pF ± 15% @ 1kHz
  • Condição de teste: 23 ± 3 ° C 40 ~ 70% UR
  • fr, Zm, Kp = > Modo de vibração de espessura
  • Cs = Medidor > LCR a 1KHz 1Vrms

Piezo Ceramic Disc R 215 KHz, modo de vibração radial

  • Dimensões: 10mm de diâmetro x 2mm espessura
  • frequência ressonante fr: 215 KHz ± 5 KHz
  • coeficiente de acoplamento eletromecânico ficient Kp: ≥60%
  • Impedância ressonante Zm: ≤6 Ω
  • Capacitância estática Cs: 450pF ± 15% @ 1kHz
  • Condição de teste: 23 ± 3 ° C 40 ~ 70% RH
  • fr, Zm, Kp = > Vibração em modo radial
  • Cs = Medidor > LCR a 1KHz 1Vrms

Referências:

Trzy respostas:
#1
+5
Chris Mueller
2015-02-28 23:49:01 UTC
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Existe um excelente artigo de piezotechnologies.com que provavelmente vale a pena ler se você é novo no trabalho com dispositivos piezoelétricos. Citando a seção sobre frequências de ressonância:

Se uma tensão CA for aplicada a um disco piezocerâmico com um diâmetro várias vezes maior que sua espessura, duas séries de ressonâncias podem ser observadas. A ressonância na frequência mais baixa corresponde ao movimento na maior dimensão da cerâmica, que neste caso é na direção radial. Freqüentemente, vários harmônicos também serão vistos em frequências mais altas.

A primeira ressonância de espessura parece bem diferente dos harmônicos radiais que são encontrados logo abaixo dela. A impedância cai para um valor muito mais baixo e o intervalo de frequência é muito mais amplo. A frequência do modo de espessura freqüentemente parece muito mais “áspera” do que o modo radial. Isso ocorre porque os harmônicos do modo radial são excitados pelo modo de espessura forte.

Portanto, o modo radial tem frequência menor porque tem uma dimensão maior. Visto que também é a ressonância de frequência mais baixa, é muito mais limpo porque não coincide com nenhum outro harmônico. Veja a figura abaixo.

enter image description here

O modo axial (espessura), por outro lado, tem uma ressonância mais forte, uma vez que o piezo-cristal é projetado para ser conduzido nessa direção. Além disso, ele se sobrepõe a alguns dos harmônicos mais elevados do modo radial e, portanto, tem uma aparência 'mais suja'. Veja a figura abaixo.

enter image description here

O espectro completo mostrando o modo radial mais estreito e fraco e suas ressonâncias junto com o modo axial coloca o relativo amplitude e força do modo axial em perspectiva.

enter image description here

O url do white paper referenciado aponta para um link inativo. É este o link que você está referenciando. http://www.piezotechnologies.com/knowledge-desk/overview-piezo-materials
@MahendraGunawardena Esse é mais curto do que o original do meu link, mas parece ter muitas das mesmas informações. Não consigo localizar o original, infelizmente, então será necessário.
#2
+4
Russell McMahon
2015-02-28 09:34:40 UTC
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Radial : a forma de onda oscilatória está entre a borda e o centro.
Espessura : a oscilação ocorre nas faces do disco, portanto, a frequência será mais alta, tudo o mais sendo igual.

Axial e espessura são provavelmente termos equivalentes.

Curiosamente, embora a relação não precise ser tão próxima

  • Seu disco no modo de espessura ressoa a 1 MHz e tem 2,1 mm de espessura.

  • Seu disco de modo radial tem 10 mm de diâmetro (não raio) e ressoa a 215 kHz.

  • Diâmetro / espessura = 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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A Texas Instruments tem extenso material neste disco Piezo Electric para aplicações de medição de nível de fluido. Você pode pesquisar o site deles por STEMINC e verá dois discos usados ​​no modo Espessura. Ambos os discos têm frequência de 1 MHz e são usados ​​com alguns de seus controladores. Os discos são SMD10T2R111WL e SMD15T21R111WL. STEMINC também tem discos com as mesmas dimensões com frequência radial, mas o controlador TDC100 da Texas Instruments para medição de nível de líquido funcionará com a versão de 1 MHz.

Você é o mesmo Matthew que trabalhou para a empresa que desenvolveu o TDC1000?


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