Влияние разделенных и неполных электродов на вынужденные колебания пьезокерамических преобразователей стержневого типа

Abstract

На прикладах відомих задач про вимушені коливання вузьких п'єзокерамічних пластин-стрижнів з частково електродованими поверхнями або з розрізами електродного покриття проаналізовано вплив нерівномірного електричного навантаження на адмітанс і динамічний коефіцієнт електромеханічного зв'язку (КЕМЗ) перетворювачів енергії. Показано, зокрема, що протифазне збудження коливань може бути ефективним засобом для виділення обертонів і підвищення робочих частот резонаторів, наявність же безелектродних ділянок може призвести до деякого підвищення КЕМЗ основного резонансу. У разі закорочування частини електродів можуть збуджуватися як непарні, так і парні поздовжні моди, яких немає за суцільних електродів. Розрахунки напруженого стану й адмітансу добре узгоджуються з експериментами.

An effect of non-uniform electric load on admittance and dynamic electromechanical coupling factor (DECF) of energy transducers is analyzed on examples of wellknown problems on the forced vibrations of the narrow piezoceramic plates-rods with the partially placed or split electrodes. It is shown in particular that the anti-phase excitation of vibrations can be an effective tool to separate of the overtones and increase of the resonator operating frequency. At that, presence of sections without electrodes can result in some increasing the DECF of the main resonance. While the part of electrodes being abridged, then both the odd and even longitudinal modes can be excited, which are absent in the case of unbroken electrodes. An analysis of the stress state and admittance is in a good matching with experiments