مدلسازی تحلیلی پیوسته الکترومکانیکی ترانسدیوسر آلتراسونیک لانگوین

در این مقاله به مدلسازی تحلیلی الکترومکانیکی پیوسته ترانسدیوسر آلتراسونیک لانگوین با در نظر گرفتن اثر ارتعاشات جانبی و همچنین در نظر گرفتن اثر پیزوالکتریک و نیز دمپینگ قطعات پرداخته شده است. ترانسدیوسر به ده بخش استوانه ای توخالی، توپر و یک رینگ پیزوالکتریک تفکیک شده و ده معادله فرکانس شعاعی به آنها اختصاص داده شده است. با داشتن معادلات جابجایی طولی بخش های ترانسدیوسر و شرایط مرزی آنها، یک معادله فرکانس طولی برای کل ترانسدیوسر نوشته شده است. با حل دستگاه معادلات فرکانس به طور همزمان، ضرایب کوپلینگ مکانیکی اجزای ترانسدیوسر و فرکانس تشدید مودهای طولی به دست آمده است. جابجایی طولی اجزای ترانسدیوسر با در نظر گرفتن میدان الکتریکی تحریک، بهدست آمده و در نتیجه رفتار ارتعاشات اجباری ترانسدیوسر مدل شده است. جابجایی سر قطعه تطبیقی، شکل مود و فرکانس رزونانس با استفاده از مدل ریاضی توسعه داده شده برای یک ترانسدیوسر با هندسه و جنس مشخص، بدست آمده است. ترانسدیوسر مورد بررسی، به وسیله نرم افزار المانمحدود کامسول مورد شبیه سازیهای عددی قرار گرفته است و نتایج تحلیل عددی با مدل الکترومکانیکی مورد مقایسه قرار گرفته است. در نهایت این ترانسدیوسر ساخته شده و مورد آزمونهای تجربی قرار گرفته است و نتایج حاصل از آزمونهای تجربی با نتایج تحلیلی و عددی مقایسه شده است.

Keywords:

ترانسدیسر آلتراسونیک پرقدرت , ارتعاشات آلتراسونیک , مدلسازی الکترومکانیکی , پیزوالکتریک , فرکانس رزونانس