Розрахунок п'єзоелектричного перетворювача (стр. 2 из 3)

Тоді згідно (7):

,

,

Ефективний коефіцієнт електромеханічного зв'язку:

,

де n – коефіцієнт електромеханічної трансформації перетворювача.

Тоді згідно (6):

.

1.4 Робоча частота перетворювача у робочому середовищі (воді)

Реактивна складова механічного опору на резонансній частоті дорівнює нулю:

, (1)

де

(2)

Вирішивши рівняння (1), знайдемо робочу частоту перетворювача у воді:

Отже, підставивши отримане значення у формулу (2), отримаємо:

1.5 Опір електричних втрат на резонансній частоті перетворювача у воді

,

1.6 Активна складова механічного опору

, (3)

де

та - відповідно опір механічних втрат та активна складова опору випромінювання.

Опір механічних втрат на резонансній частоті перетворювача rмвр приблизно можливо оцінити по експериментальним значенням механічної добротності

, які одержані для аналогічних конструкцій:

Приймемо

, тоді

Отже, виходячи з виразу (3), активна складова механічного опору на резонансній частоті дорівнює:

2. Обчислення вихідних параметрів перетворювача

2.1 Механічна добротність в робочому середовищі

.

2.2 Вхідний електричний опір Z та провідність Y

; (4)

; (5)

;

де R, G та X, В - відповідно активна та реактивна складові вхідного опору тавхідної провідності перетворювача.

Підставивши отримані результати в (4) і (5), отримаємо:

Z= 309,93 -498,242i (Ом).

(См).

2.3 Електрична добротність в робочому середовищі на робочій частоті

Коефіцієнт корисної дії

циліндричний перетворювач електричний розрахунок

- акустикомеханічний к.к.д.

Механоелектричний к.к.д. на частоті резонансу:

Акустикоелектричний к.к.д.

Електрична напруга, яку необхідно підвести до електроакустичного перетворювача для випромінення в навколишнє середовище активної акустичної потужності Wак.=50 Вт на робочій частоті fр.

Питома акустична потужність

,

Ця величина допустима для роботи перетворювача у воді на глибинах не менше 1 м в умовах відсутності кавітації.

Максимальні динамічні напруження, які виникають в активному елементі при випромінюванні питомої акустичної потужності на частоті f

.

Одержана величина максимальних динамічних напружень значно менша відмежі міцності при розтягуванні.Максимальні статичні напруження, які виникають в активному елементі циліндричного перетворювача силової конструкції при дії статичного тиску q=1,515*106Па.

.

Звуковий тиск), який створюється перетворювачем в напрямку, визначеному координатами φ0 і θ0 в навколишньому просторі:

,

де r - відстань між випромінювачем та точкою в дальній зоні, в якій визначається тиск; Кк - коефіцієнт концентрації в напрямку (φ0 і θ0).

Для Wак = 50 Вт і Кк = 3:

.

Чутливість перетворювача в режимі випромінювання

.

Електричний струм, який споживає перетворювач в режимі випромінювання звуку потужністю 50 Вт на резонансній частоті

.

Косинус кута між електричним струмом та напругою U:

.

Коливальна швидкість V0 та зміщення

центру приведення на резонансній частоті у воді

.

Частота антирезонансу

.

Чутливість перетворювача до тиску в режимі холостого ходу:

де

- коефіцієнт, що враховує дифракцію хвиль на загальмованій поверхні приймача, .

(В/Па).

На низкій частоті:

;

(В/Па).

На частоті антирезонансу:

(В/Па).