ГІДРОДИНАМІКА І АКУСТИКА

2018 ◊ Том 1 (91) ◊ Номер 2 ◊ с. 160-190

В. Л. Карлаш^*

^* Інститут механіки ім. С. П. Тимошенка НАН України, Київ, Україна

Аналіз вимушених коливань п'єзоелектричних перетворювачів при нерівномірному електричному навантаженні

Gidrodin. akust. 2018, 1(2):160-190

https://doi.org/10.15407/jha2018.02.160

МОВА ТЕКСТУ: Українська

АНОТАЦІЯ

На прикладах задач про вимушені коливання вузьких п'єзокерамічних пластин-стрижнів з частково електродованими поверхнями або з розрізами електродного покриття у статті розглянуто вплив нерівномірного електричного навантаження на адмітанс і динамічний коефіцієнт електромеханічного зв'язку (КЕМЗ) перетворювачів енергії цього типу. На основі аналізу вітчизняних і закордонних бібліографічних джерел дано широку ретроспективу досліджень у цьому напрямку за останні сто років. В подальших розділах наведено основні співвідношення лінійної теорії електропружності та сформульовано крайові задачі для випадків усталених вимушених коливань тонкостінних п'єзоелектричних резонаторів з поперечною поляризацією. Дано вирази для обчислення енергетичних характеристик процесу, зокрема, динамічного КЕМЗ. Розглянуто ряд конкретних математичних постановок для різних конфігурацій поверхневих електродів. Показано, що, в залежності від характеру навантаження, відбувається суттєва зміна модової структури коливань і амплітудних співвідношень між модами. Наприклад, протифазне збудження коливань є доволі ефективним засобом для виділення обертонів, які відповідають вищим модам, і підвищення таким чином робочих частот резонаторів. Наявність безелектродних ділянок може призводити до певного (хоча й незначного) підвищення КЕМЗ основного резонансу. Наслідком закорочування частини електродів стає поява як непарних, так і парних поздовжніх мод, які не збуджуються при суцільному електродуванні. Розрахунки напруженого стану й адмітансу добре узгоджуються з експериментальними даними про амплітудно-частотні характеристики вимушених коливань п'єзоелектричних пластин з поверхнями, вкритими секціонованими електродами.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

п'єзокерамічні перетворювачі, коефіцієнт електромеханічного зв'язку, вимушені коливання, адмітанс, активна й реактивна компоненти, напружений стан

ЛІТЕРАТУРА