Измерения пьезоэлектрического модуля в полимерах
ВВЕДЕНИЕ
С развитием технологий человечество всё больше задумывается о новых возможностях получения и снижении потерь энергии. Появились солнечные панели и концентраторы солнечной энергии, ветровые энергетические установки и инверторные генераторы. Новые технологии в производстве энергии также появляются в связи с быстро растущей долей и важностью возобновляемых ресурсов. Одной из таких экологически чистых технологий является использование пьезоэлектрического эффекта, который на данный момент находит широчайшее применение.
Пьезоэлектрический эффект возникает только в пьезоэлектриках.
Пьезоэлектрики – это диэлектрики, в которых наблюдается прямой или обратный пьезоэффект. В диэлектриках с нецентросимметричной структурой, индуцированной внешним полем, возможна вынужденная поляризация, при которой дипольный момент возникает под действием механических напряжений – прямой пьезоэффект.
СОДЕРЖАНИЕ
Аннотация…………………………………………………………………………7
Введение…………………………………………………………………………...8
Глава 1……………………………………………………………………………11
Постановка задачи…………………………………………………….11
Выбор и обоснование метода…………………………………………11
Пьезоэлектрический эффект…………………………………...11
Полимерные материалы. Поливинилиденфторид……………13
Акустические колебания…………………………………….…16
Частота колебаний……………………………………………...17
Подводная акустика……………………………….……………18
Конструкция ПЭП………………………………………………20
Передаточная функция преобразователя……………………...34
Глава 2……………………………………………………………………………45
Глава 3……………………………………………………………………………51
Первый повторительный каскад……………………………………...51
Второй усилительный каскад………………………………………...53
Принципиальная схема и алгоритм работы…………………………57
Заключение………………………………………………………………………60
Список литературы……………………………………………………………...61
Приложение……………………………………………………………………...63
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пьезоэлектрические преобразователи // URL: https://megaobuchalka.ru/8/48111.html (дата обращения: 22.05.2020).
2. Патенты СССР // URL: https://helpiks.org/6-14916.html (дата обращения: 22.05.2020).
3. УЗК. Назначение, цепи и задачи неразрушающего контроля// URL: https://topuch.ru/tema-1-vvedenie-naznachenie-cepi-i-zadachi-nerazrushayushego-k/index3.html (дата обращения: 22.05.2020).
4. Контроль УЗК // URL: https://aireng.ru/raznoe/kontrol-uzk.html (дата обращения: 25.05.2020).
5. ПВДФ // URL: https://plastinfo.ru/information/articles/645/ (дата обращения: 30.04.2020).
6. Использование межпредметных связей при изучении композиционных электроактивных материалов // URL: https://www.bibliofond.ru/start/ (дата обращения: 04.05.2020).
7. Ультразвуковой метод контроля // URL: https://areal-metal.ru/spravka/ultrazvukovoj-metod-kontrolya (дата обращения: 05.05.2020).
8. Аккустический контроль // URL: https://study.urfu.ru/Aid/Publication/2668/1/Zazcepin_3.pdf (дата обращения: 06.05.2020).
9. Область применения УЗК // URL: https://obrazovanie-gid.ru/dokumentaciya/opishite-kratko-oblast-primeneniya-uzk.html (дата обращения: 15.05.2020).
10. Физические основы ультразвукового контродя // URL: http://81.1.243.39/87/ (дата обращения: 15.05.2020).
11. Передаточная функция преобразователей // URL: https://megaobuchalka.ru/8/48112.html (дата обращения: 15.05.2020).
12. Щербин В. А., Зацепин А.Н. Акустические измерения. Учебное пособие для вузов. Москва: УФУ 2017
13. ГОСТ Р 50.05.05. Ручной ультразвуковой контроль УЗК. Москва: Национальный стандарт РФ, 2021.
14. Электроактивные материалы // URL: https://megaobuchalka.ru/8/48112.html (дата обращения: 15.05.2020).
15. Устройство для измерения пьезомодуля. ГОСТ 12370-80. (дата обращения: 15.05.2020).
Наша задача снять амплитудно-частотную характеристику материала. При одной и той же деформации пьезоотклик может быть разный. Это связано с тем, что структура материала иерархична и при воздействии разных частот будут задействованы разные элементы структуры материала. Для этого необходимо обеспечить постоянное давление на образец. При изменении частоты, давление будет изменяться. Для этого нужна компенсация значением напряжения. Исходя из характеристики динамика рисунок 2.2., получим следующую таблицу 3, где рассчитаем по формуле 21, как обеспечить постоянное давление на образец, меняя частоту, с которой колеблется мембрана динамика и напряжение.