A new prototype of piezoelectric bending resonant transducer for analysis of soft tissues properties

• Autorzy: Sienkiewicz Ł. , Rouchon J. F. , Ronkowski M. , Kostro G.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.042.3842

Warianty tytułu

PL

Nowy prototyp rezonansowego przetwornika piezoelektrycznego do analizy właściwości tkanek miękkich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper is devoted to a new piezoelectric bending resonant transducer prototype dedicated to the characterization of the mechanical properties of soft tissue. A general description of the actuator’s structure is presented including the basic principles of the measurement. The chosen geometry of the prototype is discussed and compared with the existing version. Constitutive equations are presented for the active and passive layer of the cantilever transducer. The prototype is verified by means of finite element method analysis. Results of the static and modal analysis are presented and discussed.

PL

W niniejszym artykule opisano nowy prototyp rezonansowego przetwornika piezoelektrycznego przeznaczony do pomiaru właściwości mechanicznych tkanek miękkich. Przedstawiono ogólny opis struktury aktuatora wraz z wyjaśnieniem podstawowej zasady pomiaru. Podano cechy geometryczne projektowanego prototypu, a następnie porównano go do już istniejącego. Sformułowano równania konstytutywne dla warstwy aktywnej oraz pasywnej przetwornika. Prototyp zweryfikowano metodą elementów skończonych. Zaprezentowano oraz skomentowano wyniki symulacji statycznej i modalnej.

Słowa kluczowe

EN

piezoelectric transducer; sensor; actuator; resonant transducer; finite element method

PL

przetwornik piezoelektryczny; sensor; aktuator; przetwornik rezonansowy; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 1-E
• Strony: 209--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., il., wz., wykr.

Twórcy

autor

Sienkiewicz Ł.

• Department of Electrical and Control Engineering, Power Electronics and Electric Machines Group, Gdansk University of Technology

autor

Rouchon J. F.

• INPT-ENSEEIHT-LAPLACE (Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie), Toulouse, France

autor

Ronkowski M.

• Department of Electrical and Control Engineering, Power Electronics and Electric Machines Group, Gdansk University of Technology

autor

Kostro G.

• Department of Electrical and Control Engineering, Power Electronics and Electric Machines Group, Gdansk University of Technology

Bibliografia

• [1] Sienkiewicz Ł., Rouchon J.-F., Ronkowski M., Kostro G., Ryndzionek R., Identification of the mechanical properties of the skin by electro-mechanical impedance analysis of resonant piezoelectric actuator, IECON 2013, Vienna, pp. 3940–3945.
• [2] Sienkiewicz Ł., Rouchon J.-F., Ronkowski M., Design and analysis of a piezoelectric resonant sensor/actuator for measuring the aging process of human skin, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne, 2013, nr 100, pp. 83–89.
• [3] Smits J.G., Choi W.C., The constituent equations of piezoelectric heterogeneous bimorphs, IEEE Ultrasonics Symposium, 1990, pp. 1275–1278.
• [4] Dalessandro L., Rosato D., Finite-element analysis of the frequency response of a metallic cantilever coupled with a piezoelectric transducer, IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, 2005, Vol. 54, No. 5, pp. 1881–1891.
• [5] Sharapov V., Piezoceramic Sensors, Microtechnology and MEMS, Springer 2011.
• [6] Pailler C., Zahouani H., Analysis of adhesive behaviour of human skin in vivo by year indentation test, International Tribology, 2006, Vol. 39, pp. 12–21.
• [7] Lange R., Scampoli S., Ansari N., Shaw D., Piezoelectric Fan Modeling FSI Analysis using ANSYS and CFX, International ANSYS Conference, Pittsburgh, USA 2008.

Uwagi

EN

The project is co-financed by the European Union within the European Social Fund – Human Capital Operational Programme (HC OP). www.AdvancedPhd.pg.gda.pl