Телефон и факс:+7 (3854) 43-25-81
Главная → Ультразвуковая размерная обработка материалов → 3. Анализ внешних влияний на параметры электрических генераторов ультразвуковых станков → 3.4 Влияние пьезоэлектрических элементов колебательных систем на работу электронного генератора

3.4 Влияние пьезоэлектрических элементов колебательных систем на работу электронного генератора

При проектировании и изготовлении ультразвуковых колебательных систем на основе пьезоэлектрических элементов необходимо уменьшить влияние еще одного дестабилизирующего фактора - зависимости собственных электрических параметров пьезоматериалов от времени. Известно, что при нагревании пьезоэлементов колебательной системы в процессе эксплуатации до температуры 120°С, их собственная электрическая емкость возрастает примерно на 50% (см. таблицу 3.1) и после охлаждения не возвращается к исходному значению. При длительной эксплуатации станков (до 3....12 месяцев) происходит постепенное увеличение собственной емкости пьезоэлементов в холодном состоянии приблизительно в полтора раза и соответствующее 50% увеличение при эксплуатации (из-за нагрева во время работы станка). Такая ситуация приводит к потере эффективности используемых станков в процессе длительной эксплуатации, выходу из строя электронных схем и требует или длительной технологической приработки при изготовлении станков с последующей окончательной настройкой, или перенастройки станков в ходе эксплуатации у потребителя. Оба эти пути на практике не реализуемы.
Поэтому, для уменьшения влияния дестабилизирующих факторов, обусловленных изменениями собственных электрических параметров пьезоматериалов, используется предварительная стабилизация собственной емкости и собственных потерь пьезоэлементов. Осуществляется это путем предварительного прогрева пьезоэлементов до температуры 200...220°С с последующим медленным охлаждением и выдержкой в нормальных условиях до начала эксплуатации не менее 2…3 месяцев. После выдержки пьезоэлементов в нормальных условиях в течение трех месяцев собственная емкость стабилизируется и в дальнейшем, при эксплуатации, не изменяется. Пример результатов предварительной стабилизации различных пьезоэлементов представлен в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Результаты стабилизации параметров пьезоэлементов

     Собственная емкость пьезоэлемента, пФ
 № пьезоэлемента  Исходное состояние
(заводская поставка)
 Нагрев до 200 °С и охлаждение После трех месяцев выдержки в нормальных условиях   Среднее значение между исходным значением и после нагрева
 1
 1,12  2,09  1,63  1,62
 2  1,14  2,13  1,68  1,64
 3  1,17  2,58  1,91  1,88
 4  1,15  2,77  1,89  1,96
 5  1,12  2,09  1,63  1,61
 6  1,09  2,05  1,58  1,57
 7  1,45  2,06  1,64  1,76
 8  1,46  2,76  2,12  2,11
 9  1,17  2,56  1,89  1,87
 10  1,07  2,03  1,56  1,55

Полученные результаты показывают, что стабилизированное значение собственной емкости достаточно точно соответствует среднему значению между исходным значением емкости и значением емкости после нагревания и охлаждения. Эти данные позволяют осуществлять предварительную настройку станков, зная какой будет емкость пьезоэлементов в момент эксплуатации. 

659305, г. Бийск, ул. Трофимова 27, корп. Б, каб. 101-1

+7 (3854) 43-25-81

vnh@bti.secna.ru