Design and simulation of a new prototype of piezoelectric cantilever sensor/actuator for analysis of the soft tissues properties

• Autorzy: Sienkiewicz Ł. , Rouchon Jean- François , Ronkowski M. , Kostro G.

Warianty tytułu

PL

Projekt i symulacja nowego prototypu sensora/aktuatora piezoelektrycznego do analizy właściwości tkanek miękkich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper is devoted to a new prototype of piezoelectric cantilever transducer dedicated for the characterization of the mechanical properties of soft tissues. 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 one. 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 static and modal analysis are presented and discussed.

PL

Artykuł jest poświęcony opisowi nowego prototypu przetwornika piezoelektrycznego przeznaczonego do pomiaru właściwości mechanicznych tkanek miękkich. Przedstawiono ogólny opis struktury aktuatora wraz z wyjaśnieniem podstawowej zasady pomiaru. Opisano cechy geometryczne projektowanego prototypu a następnie porównano je do już istniejącego. Sformułowano równania konstytutywne dla warstwy aktywnej oraz pasywnej przetwornika. Prototyp zweryfikowano metodą elementów skończonych. Zaprezentowano oraz skomentowano wyniki symulacji statycznej oraz modalnej.

Słowa kluczowe

EN

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

PL

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

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 4(104)
• Strony: 219--224
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Sienkiewicz Ł.

• Gdansk University of Technology, Gdańsk, Poland

autor

Rouchon Jean- François

• ENSEEIHT-Laplace, Toulouse, France

autor

Ronkowski M.

• Gdansk University of Technology, Gdańsk, Poland

autor

Kostro G.

• Gdansk University of Technology, Gdańsk, Poland

Bibliografia

• [1]. Sienkiewicz Ł., Rouchon J.-F., Ronkowski M., Kostro G., Ryndzionek R.: Identification of the mechanical properties of the skin by electromechanical impedance analysis of re sonant piezoelectric actuator. IECON 2013, Vienna, p. 3940-3945
• [2]. Sienkiewicz Ł., Rouchon J.-F., Ronkowski M.: Koncepcja i analiza sensora/aktuatora piezoelektrycznego do pomiaru procesu starzenia się ludzkiej skóry. Zeszyty problemowe – Maszyny Elektryczne, no. 100/2013, pp. 83-89, 2013
• [3]. Smits J. G., Choi W. C.: The constituent equations of piezoelectric heterogeneous bimorphs. IEEE Ultrasonics Symposium, 1990, p. 1275-1278.
• [4]. Dalessandro L., Rosato D.: Finite-element analysis of the frequency response of a metal lic cantilever coupled with a piezoelectric transducer. IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, vol. 54, no. 5, 2005, p. 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, vol. 39, 2006, p. 12-21.
• [7]. Lange R., Scampoli S., Ansari N., Shaw D.: Piezoelectric Fan Modeling FSI Analysis Rusing ANSYS and CFX. 2008 International ANSYS Conference, Pittsburgh, USA, 2008