Большое спасибо для вашей добросердечной поддержки всегда!
—— Тхалита
компания Новости
Как сжимать Piezo акустические датчики в сжимая приборы
Как сжимать Piezo акустические датчики в сжимая приборы
Программное обеспечение симуляции Multiphysics может помочь инженерам в конструировать пьезоэлектрические акустические датчики для того чтобы соотвествовать миниатюризации прибора.
Чего вы выучите:
Широкое применение пьезоэлектрической технологии.
Почему тенденции миниатюризировать приборы пока сохраняющ проблемы точности присутствующие для инженеров по дизайну.
Как вспомогательные программы multiphysics могут обратиться к своиственным проблемам multiphysics конструировать пьезоэлектрические акустические датчики.
Увеличивая миниатюризация и сложность электронных продуктов, выстраивая в ряд от приборов средств массовой информации потребителя к медицинским диагностическим инструментам к связанным с оборон применениям звуколокации, представляют щедрость общего назначения и облегчаются для потребитель-и продолжающийся проблема для инженеров по дизайну. Этих по-видимому несхожая доля продуктов (аудио/дикторов мобильного устройства, некоторых неинвазивных медицинских служб, и массивов звуколокации) в общем доверие на пьезоэлектрических датчиках к обоим производит и получает звуковые сигналы.
Пьезоэлектрические материалы были оценены с первой половины XX века для их способности преобразовать механическую энергию в электрическую энергию и наоборот. Однако, требования технологии двадцать первого века которые эти такие же материалы произвести более ядровые или более точные частоты внутри более небольшие и более небольшие пакеты, все пока использующ как меньшая энергия как возможный.
Проблема конструировать пьезоэлектрическ-содержа приборы по существу multiphysics в природе должной к стечению электричества, вибрации, и акустики. Таким образом, дизайнеры должны иметь инструменты которые могут высчитать множественную физику внутри их продукты.
Пьезоэлектрический материальный обзор
Пьезоэлектрические материалы материалы которые могут произвести электричество должное к механическому стрессу, как обжатие. Эти материалы также могут деформировать когда напряжение тока (электричество) приложено. Типичные piezoceramic материалы, помещены ли непроводящие керамическое или кристаллический, между 2 металлическими пластинами.
Для генерации пьезоэлектричества, материал необходимо обжать или сжимать. Механический стресс приложенный к пьезоэлектрическому керамическому материалу производит электричество. Пьезоэлектрическое влияние можно обратить, которое названо обратное пьезоэлектрическое влияние. Это создано путем придавать электрическое напряжение тока для того чтобы сделать пьезоэлектрическое кристаллическое сокращение или расширить. Обратная электрическая энергия новообращенных пьезоэлектрического влияния к механической энергии.
Пьезоэлектрические материалы найдены в удивительном массиве ежедневных продуктов. Пламя которое перескакивает к жизни когда вы отожмете кнопку лихтера «щелчок-и-пламени» было помогать в существование обжатием пьезоэлектрического материала, который производит искру.
Теперь, позвольте нам посмотреть некоторые другие продукты которые представляют больше из проблемы для инженеров по дизайну должных к потребности для увеличенного выхода внутри более небольшие приборы.
Mics и дикторы
Пьезоэлектрические материалы использованы обширно в акустике. Микрофоны содержат пьезоэлектрические кристаллы которые преобразовывают входящие звуковые войны в сигналы которые после этого обработаны для создания общительного усиленного звука. Небольшие дикторы, как те внутри сотовые телефоны и другие мобильные устройства, также управляются пьезоэлектрическими кристаллами. Батарея прибора вибрирует кристалл на частоте которая производит звук.
Проблема здесь в конструировать пьезоэлектрические датчики которые могут произвести звук очень высокого качества внутри небольшой пакет, и без стекать слишком много из батареи прибора.
Медицинские службы
Неинвазивные медицинские службы как слуховые аппараты также полагаются на piezoelectrics для части их деятельности. Так тоже делает технологию ультразвука, которая главное применение пьезоэлектрического материала.
В ультраакустике, пьезоэлектрические материалы electrified для создания волн звука высокой частоты (между 1,5 и 8 MHz) которые могут прорезать телесные ткани. По мере того как волны отскакивают назад, пьезоэлектрические кристаллы преобразовывают полученную механическую энергию в электрическую энергию, отправляя ее назад в машину ультразвука для преобразования в изображение.
Другие медицинские службы как гармоничные скальпели используют свойства пьезоэлектрических материалов вибрационные для того чтобы отрезать и прижечь ткань во время хирургии. Пьезоэлектрические кристаллы внутри прибор производят и кинетическую энергию и тепловую энергию необходимы одновременно для того чтобы отрезать и прижечь.
Ультразвуковые проблемы дизайна фокусируют на потребности определить правильную форму и материальный состав пьезоэлектрических компонентов для создания очень точных частот используемых в ультразвуке. И, в примере гармоничных скальпелей, дизайн должен определить влияния топления на ответе прибора вибрационном.
Звуколокация
Возможно самая широкая и самая многолетняя польза пьезоэлектрической технологии можно найти в пределах применений звуколокации. Во время Первой Мировой Войны, звуколокация была первым коммерческим применением пьезоэлектричества, и своя польза стремительно поднималась в периоде между 2 мировыми войнами.
Сегодня, все основанные на звуколокаци системы, включая те используемые войсками, коммерчески рыболовами, и в многочисленном другие морские применения, используют piezo-содержа датчик к и для генерации и для того чтобы получить звуковых войн.
На больше чем 100 лет, пьезоэлектрические датчики были использованы для того чтобы обнаружить местонахождение погруженные в воду объекты. (iStock)
Оно кажется простой, но конструирующ датчики для распространения звука через воду а не воздух может представить свой собственный набор сложных проектируя проблем. Эти применения часто требуют, что пьезоэлектрический прибор производит высокомощные сигналы распространять длинные расстояния без ослаблять под обнаруженными уровнями.
Новые пользы
Вытекая применение пьезоэлектрических материалов в пределах энерги-жать технологии. Из-за уникальных свойств piezo материалов, их можно успешно использовать в любом применении которое требует или производит вибрации.
В энергии жать, экзогенная вибрация производит механическое напряжение к пьезоэлектрическому материалу который преобразован к электрической энергии. Эту piezo-созданную энергию можно после этого использовать для того чтобы привести другие компоненты в действие прибора или системы.
Батаре-независимые системы автошин-давлени-контроля (TPMS) представляют один такой пример. По мере того как автошины корабля вращают, механическая энергия произведена. Piezo-содержа датчик жмет что энергия, хранит она, и отправляет сигнал к индикаторной панели водителя. TPMSs исторически использующе энергию батаре, но увеличивая интерес в экологически дружелюбных альтернативах батареи водил к новому фокусу на энерги-жать потенциале пьезоэлектрических материалов.
Старое открытие, современные проблемы
Хотя пьезоэлектрические материалы использованы на сверх столетие, настоящая потребность для их применения внутри более небольшие и более сложные продукты представляет проблему для инженеров по дизайну. Выбор правильных материалов и конструировать правый габитус кристалла критически важны к функциональности прототипа.
Piezos имеет очень сложные материальные свойства которые сильно переплетансяы, и материальные дела состава. Подобно, если форма пьезоэлектрического кристалла не производит правильную резонирующую частоту, то прибор не будет работать. И, в элегантном lockstep с «влиянием наблюдателя,» очень наэлектризованность пьезоэлектрического кристалла деформирует свою форму пока также производящ больше электричества.
Неимоверно осложненная цепь обратной связи плача вне для решения дизайна которое исключает догадки, который включили в длинномерные процессы прототипа строени-теста.
Почему дела симуляции
Симуляция всегда полезна общаясь с нелинейностями. Она предотвращает дизайнеров от неблагодарной (и часто budgetarily невыполнимой) задачи здания и испытывать между слишком много неизвестных. При рассмотрении электроакустических преобразователей, уникальные электрическая энергия сочетания из, механическая энергия, и акустика несомненно нелинейны, и по существу multiphysics в природе.
Симуляция Multiphysics может обеспечить инженеры по дизайну с инструментами для того чтобы начать продукты более эффектно путем позволять они сымитировать их дизайны прибора в пределах эксплуатационных режимов. К тому же, эти симуляции могут включить всю экосистему от управляемой схемы к пьезоэлектрическому датчику к окружающей акустической окружающей среде. Симуляции Multiphysics учтут факторы как:
Учредительные уравнения механического и электрического ответа
Направление Poling пьезоэлектрических материальных свойств
Краевые условия
Структурные механики/вибрационное топление
По мере того как будут, что более небольшими и более сложными соотвествуют пьезоэлектрическ-зависимые приборы изощренных потребителей (быть теми индивидуалами или индустриями), инженеры по дизайну должны иметь инструменты которые высчитывают множественную физику внутри их продукты. Инструменты симуляции Multiphysics могут снабдить ясность и направление осложненные проблемы дизайна.
