بررسی عددی اثر پیش تنش در ترانسدیوسر فراصوتی نوع پیزوالکتریکی

امروزه ترانسدیوسرهای فراصوتی پیزوالکتریکی کاربردهای متفاوتی در صنایع مختلف دارند، جهت طراحی و مدلسازی این ترانسدیوسرهای فراصوتی روش های مختلفی شامل سعی و خطا، تحلیل یک بعدی و سه بعدی، روش مدارمعادل الکتریکی و روش عددی وجود دارد. در این مقاله نحوه مدلسازی و طراحی ترانسدیوسر فراصوتی نوع پیزوالکتریکی با درنظر گرفتن پیش تنش ناشی از سفت کردن پیچ مرکزی ترانسدیوسر به کمک روش عددی المان محدود بررسی شده است. هدف از این مدلسازی تعیین فرکانس رزونانس دقیق ترانسدیوسر فراصوتی، شکل مود ارتعاشی طولی و محل گره ارتعاش طولی ترانسدیوسر پیزوالکتریکی ساندویچی با در نظر گرفتن پیش تنش است. ترانسدیوسر طراحی شده از دو عدد دیسک پیزوالکتریک PZT8 یک قطعه پشت بند استوانه ای از جنس فولاد St304 سه قطعه الکترود از جنس برنج و قطعه تطبیق مخروطی از جنس Al7075-T6 یک پیچ مرکزی فولادی تشکیل شده است و با در نظر گرفتن پیشتنش ناشی از بستن پیچ مرکزی به صورت سه بعدی کامل و 1/4 سه بعدی توسط نرمافزار المان محدود آباکوس تحلیل شده است سپس مقدار واقعی فرکانس رزونانس ترانسدیوسر مدلسازی و ساخته شده توسط دستگاه Network analyzer تعیین گردیده است. نتایج بدست آمده از آزمون ها نشان دهنده تطابق بسیار خوب بین مقادیر اندازه گیری شده واقعی فرکانس و مقادیر بدست آمده از مدلسازی عددی با اعمال پیش تنش در ترانسدیوسر فراصوتی نوع پیزوالکتریکی می باشد

کلیدواژه ها:

ترانسدیوسر فراصوتی ، مدلسازی المان محدود پیش تنش ، پیزوالکتریک