Wpływ efektów nieliniowych na parametry ultradźwiękowego układu drgającego dużej mocy

• Autorzy: Kogut P. , Milewski A. , Kiełbasiński M. , Kluk P. , Nafalski L. , Krzemiński Ł. , Kardyś W. , Król K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2015.11.2

Warianty tytułu

EN

Nonlinear effects impact on the high power ultrasonic vibrating system parameters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wpływ efektów nieliniowych na parametry pracy ultradźwiękowego układu drgającego dużej mocy. W pracy zaprezentowano układ do pomiaru zależności pomiędzy napięciem zasilania amplitudą i mocą wydzielaną w przetworniku oraz impedancją. Omówiono i zaprezentowano wyniki pomiarów dla dwóch układów drgających złożonych z samego przetwornika ultradźwiękowego dużej mocy i przetwornika z dołączonym koncentratorem. W wyniku przeprowadzonego eksperymentu zaobserwowano efekt nasycenia się mechanicznego układu drgającego w rezonansie szeregowym.

EN

In the paper impact of the nonlinear effects on the high power ultrasonic vibrating system parameters was examined and shown. Authors presents the measurement stand for the ultrasonic stack nonlinear behavior measurements. The results of conducted experiment included measurements of the mechanical displacement amplitude and electrical power characteristics in the function of supplied voltage excitation amplitude. Experimental setup included two configurations of the vibrating systems: High power Langevin type transducer, and Langevin transducer connected to the mechanical amplitude booster. Measurement results have shown that mechanical displacement amplitude saturates for high voltage excitation.

Słowa kluczowe

PL

przetwornik ultradźwiękowy dużej mocy; przetwornik segmentowy; stos piezoceramiczny; ultradźwiękowy układ drgający; efekt nieliniowy; oscylator nieliniowy

EN

sandwich type transducer; Langevin transducer; ultrasonic vibrating system; ultrasonic stack; nonlinear effects; nonlinear oscillator

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 56, nr 11
• Strony: 16--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kogut P.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Milewski A.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Kiełbasiński M.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Kluk P.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Nafalski L.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Krzemiński Ł.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Kardyś W.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

autor

Król K.

• Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa

Bibliografia

• [1] D. Guyomar, B. Ducharne, G. Sebald, “High nonlinearities in Langevin transducer: A comprehensive model”, Ultrasonics, vol. 51, pp. 1006–1013, 2011.
• [2] N. Aurelle, D. Guyomar, C. Richard, P. Gonnard, L. Eyraud, “Nonlinear behavior of an ultrasonic transducer”, Ultrasonics, vol. 34, pp. 187–191, 1996.
• [3] M.K. Samala, P. Seshu, S. Parashar, U. von Wagner, P. Hagedorn, B.K. Dutta, H.S. Kushwaha, “A Finite Element Model For Nonlinear Behaviour Of Piezoceramics Under Weak Electric Fields”, Finite Elements in Analysis and Design, 41, 1464–1480, 2005.
• [4] M.K. Samala, P. Seshu, S.K. Parashar, U. von Wagner, P. Hagedorn, B.K. Dutta, H.S. Kushwaha, “Nonlinear behaviour of piezoceramics under weak electric fields Part-I: 3-D finite element formulation”, International Journal of Solids and Structures, 43, 1422–1436, 2006.
• [5] S. P. Joshi, „Non-linear constitutive relations for piezoceramic materials”, Smart Mater. Struct., 1, 80–83, 1992.
• [6] S. Kumar Parashar, U. Von Wagner, “Nonlinear longitudinal vibrations of transversally polarized piezoceramics experiments and modeling”, Nonlinear Dynamics, 37, 51–73, 2004.
• [7] U. Von Wagner, “Non-linear longitudinal vibrations of piezoceramics excited by weak electric fields”, Int. J. of Non-linear Mech., 38, 565–574, 2003.
• [8] U. Von Wagner, “Non-linear longitudinal vibrations of non-slender piezoceramic rods”, Int. J. of Non-linear Mech., 39, 673–688, 2004.
• [9] M. Kiełbasiński, B. Młynarski, „Optymalizacja geometrii sonotrody kawitacyjnej”, Mechanik, 7, 311–318.
• [10] P. Kluk, A. Milewski, P. Kogut, W. Kardyś, B. Młynarski, „Wirtualny przyrząd do optycznego pomiaru drgań mechanicznych układów ultradźwiękowych”, Elektronika Nr 4/2013.
• [11] P. Kogut, A. Milewski, P. Kluk, W. Kardyś, L. Nafalski, „Układ do pomiaru impedancji przetworników piezoelektrycznych”, Elektronika Nr 4/2013.
• [12] W. Kardyś, P. Kluk, A. Milewski, P. Kogut, „Liniowy stopień mocy do pomiarów nieliniowych właściwości systemów ultradźwiękowych”, Elektronika Nr 4/2013.
• [13] P. Kluk, A. Milewski, W. Kardyś, P. Kogut, P. Michalski, „Measurement system for parameter estimation and diagnostic of ultrasonic transducers”, Acta Physica Polonica A, vol. 124, nr 3, pp. 468–470, 2013.