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intertiger

木虫 (正式写手)

[求助] 求助:关于压电陶瓷PZT的频率

请问:压电陶瓷PZT的 工作频率 与 串联谐振频率fs、并联谐振频率fp、以及各个频率常数N 之间 是什么关系?

压电陶瓷PZT片的工作频率 是应该避开谐振频率,还是 在谐振频率附近? (如在谐振频率附近,那么一种压电陶瓷片岂不是只能提供一个频率?)
如何确定 压电陶瓷PZT的 工作频率范围呢?

由于需要用PZT,但很多都不懂,特来请教,非常感谢大家的回答!
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橙心橙意
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fly_feiyu

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
intertiger: 金币+10, ★★★很有帮助, 谢谢!但还有疑问向您继续请教! 2012-06-13 08:01:31
PZT如果用于超声电机、压电马达,显然要工作在谐振频率

如果用于一般超声或者驱动,应该低于谐振频率,因为谐振频率附近发热很严重,会造成性能恶化。压电陶瓷的实际工作频率取决于工作电源,用于驱动器时不是所有的电源都能用的,有专门的电源。

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2楼2012-06-12 23:27:41
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fly_feiyu

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
intertiger: 金币+20, ★★★很有帮助, 非常感谢! 继续请教! 2012-06-14 23:16:09
引用回帖:
3楼: Originally posted by intertiger at 2012-06-13 07:59:04
非常感谢您的再次回复!但仍有些疑问 向您请教。
我需要用PZT作为驱动器,也有专门的 任意波形发生器 作为激励信号(电源)。

我的疑问是:
1. 首先,关于 极化方向 和 振动方向,它们是可以不一致的,是吗? ...

1 是的,压电陶瓷的振动模式有很多种,这在《铁电物理学》、《现代压电学》中都有仔细的说明。不同模式的激发与电场方向有关。是否工作在谐振频率取决于实际要求吧,一般压电驱动器(不是压电马达)的使用频率远低于谐振频率,而压电马达是工作在谐振频率的,目的就是为了利用谐振频率附近较大的形变和振动。

2 你是说将电压信号转换为应变或者力吗?频率常数确定谐振方向的尺寸,尺寸越大谐振频率越低。你想让器件的工作频率高一些,又不希望接近谐振频率,尺寸小一些为好。

我接触到的主要是叠层陶瓷驱动器,对蜂鸣器、压电马达不熟,压电陶瓷驱动器一般尺寸大的谐振频率低,主要利用33方向的振动,工作频率比谐振频率低,厂家也不推荐裸陶瓷工作在谐振频率,封装好的叠层驱动器一般会有一个预紧力,可以适当拓宽工作频率,不至于工作中受到拉力而破坏。
4楼2012-06-13 23:14:27
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intertiger

木虫 (正式写手)

橙心橙意
5楼2012-06-14 21:41:42
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谐鸣超声

铜虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

引用回帖:
8楼: Originally posted by gxoo at 2013-09-29 14:20:56
您好,您回复了许多关于压电陶瓷片的帖子,我现在不知道如何确定陶瓷片的宽度与厚度,请问有什么参考书里有吗?我查了一些,都是一些理论,没有具体讲。另外您有个回帖里的一张图,http://www.americanpiezo.com/t ...

如果你用的是压电陶瓷的厚度谐振频率,那厚度就很好确定了,根据频率常数就可以算出来,那宽度就和其他电学参数及换能器的指向性相关,要计算得出;
如果你用的是径向振动,和上面一样,宽度或直径同样好确定,用频率常数求出,而厚度就由需要做成的换能器的电学参数确定;
专业的超声换能器供应商(QQ2564620565)
10楼2013-10-21 20:29:36
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普通回帖

intertiger

木虫 (正式写手)

送鲜花一朵
引用回帖:
2楼: Originally posted by fly_feiyu at 2012-06-12 23:27:41
PZT如果用于超声电机、压电马达,显然要工作在谐振频率

如果用于一般超声或者驱动,应该低于谐振频率,因为谐振频率附近发热很严重,会造成性能恶化。压电陶瓷的实际工作频率取决于工作电源,用于驱动器时不是所 ...

非常感谢您的再次回复!但仍有些疑问 向您请教。
我需要用PZT作为驱动器,也有专门的 任意波形发生器 作为激励信号(电源)。

我的疑问是:
1. 首先,关于 极化方向 和 振动方向,它们是可以不一致的,是吗?比如,一个 厚度方向极化的薄 圆形PZT片,可以激发出其 厚度振动模式 和径向振动模式,而激发这两种振动模式 是通过不同的激励频率来控制的? 而产生不同的振动模式,是否通过 不同方向的谐振频率呢?
那么,如果激励频率 低于其某个谐振频率,PZT片的振动模式 是如何控制的?

2. 我所说的PZT的工作频率,是指 如果给PZT一个某频率范围的激励信号,PZT能够不失真地将这个信号激发出来(并且按照给定的振动模式)。一般说,频率常数可以用来确定PZT的尺寸,确定尺寸 的依据,是否 因为 工作频率与谐振频率的对应关系呢?

再次感谢您!
橙心橙意
3楼2012-06-13 07:59:04
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intertiger

木虫 (正式写手)

引用回帖:
4楼: Originally posted by fly_feiyu at 2012-06-13 23:14:27
1 是的,压电陶瓷的振动模式有很多种,这在《铁电物理学》、《现代压电学》中都有仔细的说明。不同模式的激发与电场方向有关。是否工作在谐振频率取决于实际要求吧,一般压电驱动器(不是压电马达)的使用频率远低 ...

这里的回帖居然也不能编辑,只好重新回帖。

我粗略翻看过您提到的两本书,也发现了《现代压电学》(中册)P143 的表格,其实,我上一个帖子里的图片 提供的信息可能更多一些。
从中可以看出,矩形板 厚度方向极化、厚度方向加电场时,可以有长度、宽度和厚度 三种 振动模式,这是否说明 激发出哪种 振动模式与电场无关呢?
所以,我还是有些疑惑,PZT不同方向的振动模式 是如何控制的? 是否通过频率?
多谢 您的回复!
橙心橙意
6楼2012-06-14 22:06:21
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fly_feiyu

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
intertiger: 金币+36, ★★★★★最佳答案, 非常感谢 您的提示!尽管问题没有完全解决,但是学到了很多东西! 2012-06-17 20:01:35
压电材料是弹性体,一个方向振动的伸长必然在另一个方向引起缩短,所以振动最终取决于你想利用那个方向的尺寸,振动还与力学边界条件有关系,因为压电陶瓷使用时要固定的
7楼2012-06-15 12:42:00
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gxoo

新虫 (初入文坛)


cqbpatriot: 金币+1, 奖励新虫 2013-09-30 22:13:34
引用回帖:
4楼: Originally posted by fly_feiyu at 2012-06-13 23:14:27
1 是的,压电陶瓷的振动模式有很多种,这在《铁电物理学》、《现代压电学》中都有仔细的说明。不同模式的激发与电场方向有关。是否工作在谐振频率取决于实际要求吧,一般压电驱动器(不是压电马达)的使用频率远低 ...

您好,您回复了许多关于压电陶瓷片的帖子,我现在不知道如何确定陶瓷片的宽度与厚度,请问有什么参考书里有吗?我查了一些,都是一些理论,没有具体讲。另外您有个回帖里的一张图,http://www.americanpiezo.com/table1.html,里面的参数具体什么意思?我在网上查没找到,麻烦您帮我解答一下。万分感谢。
8楼2013-09-29 14:20:56
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谐鸣超声

铜虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

压电陶瓷有个等效电路图,具体查专业书籍,串联fs是不考虑静态电容的谐振频率,只计算串联的那部分,并联fp是考虑静态电容的谐振频率,即考虑并联的那部分,
频率常数:N=f*l,f是谐振频率,l是线性尺寸,这三者是一一对应的,如厚度的频率常数,对应的就是厚度谐振频率,l就是厚度;
一般压电陶瓷用的都是选择频率,所以一种压电陶瓷只能提供一到两个谐振频率(如厚度和径向),少数宽带的换能器工作频率会选远离谐振频率,从而保证接收灵敏度较平坦;
压电陶瓷工作范围还和做成换能器的结构和工艺有关。

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专业的超声换能器供应商(QQ2564620565)
9楼2013-10-21 20:25:34
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