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功率放大器在先進硬脆材料的橢圓超聲輔助固結(jié)磨?;瘜W機械拋光研究中的應用

時間:2021/6/21閱讀:226
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實驗名稱:功率放大器基于二維橢圓超聲振子的制作和振動特性測試應用

實驗目的:檢測并驗證所制作的壓電陶瓷振子的實際諧振頻率是否和設計相同

實驗內(nèi)容:

通過在一大塊壓電陶瓷上分割電極,實際上起到四片壓電陶瓷并列排放的效果,電極的材料為Ag,通過鍍膜的方法鍍在壓電陶瓷表面,壓電陶瓷和304不銹鋼基體通過環(huán)氧樹脂膠粘接,實現(xiàn)振動的傳遞。

實驗過程:

諧振特性分析所用的電路圖如圖所示,頻率特性分析儀提供掃頻的輸出信號,并可以測量壓電陶瓷振子兩端的電壓和通過壓電陶瓷振子的電流,功率放大器ATA-4052)將輸入信號放大后加到振子電路中,壓電陶瓷振子串聯(lián)一歐姆標準電阻。掃頻范圍為20k—30kHz。其中當只有間隔的兩個電極通電時,振子的B4模態(tài)被激勵,當四個電極同時通電時,振子的L1模態(tài)被激勵。

橢圓超聲振子諧振特性分析電路圖

 

實驗結(jié)果:

從圖中可以看出,振子B4模態(tài)的諧振頻率為24.10kHz,反諧振頻率為24.22kHz,L1模態(tài)的諧振頻率為24.01kHz,反諧振頻率為24.24kHz。兩種振動模式的諧振頻率之間的差異約為0.09kHz,在使用該超聲振子時這種程度的誤差在允許范圍內(nèi)。此外,由于兩個振蕩模式之間的共振頻率差較小,因此對于縱向和彎曲振動都可以在同一頻率下獲得最大振幅,此時合成的橢圓振動的振幅將是最大的。

       另一方面,兩種振動模式中的振點之間的差異約為0.02kHz,差異很小。因為當超聲振子在共振點被激勵時,雖然阻抗很小并且振幅最大。但是,如果使用接近共振點的頻率,對壓電陶瓷會施加比較大的負荷,這可能導致壓電陶瓷材料的破裂或破裂。而當在振點處激勵時,阻抗增加并且功耗最小化。因此,激勵信號的頻率通常位于振點,0.02kHz的差異符合要求。因此可知,圖所示的振子在24.22kHz的頻率下激勵時會產(chǎn)*的超聲橢圓軌跡。

L1模態(tài)的阻抗特性曲線

B4模態(tài)的阻抗特性曲線

兩種振動模式中的振點之間的差異約為0.02kHz,差異很小。因為當超聲振子在共振點被激勵時,雖然阻抗很小并且振幅最大。但是,如果使用接近共振點的頻率,對壓電陶瓷會施加比較大的負荷,這可能導致壓電陶瓷材料的破裂或破裂。而當在振點處激勵時,阻抗增加并且功耗最小化。因此,激勵信號的頻率通常位于振點,0.02kHz的差異符合要求。因此可知,如圖所示的振子在24.22kHz的頻率下激勵時會產(chǎn)*的超聲橢圓軌跡。

L1模態(tài)和B4模態(tài)的阻抗特性對比

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