by Ernst-Günter Lierke, Walter Littmann, Tobias Hemsel
Abstract:
Dieser Beitrag fasst die bekannten analytischen Berechnungsmethoden für piezoelektrische Ultraschallverbundschwinger zusammen und gibt anhand typischer Beispiele Anleitungen zur Lösung theoretischer und technischer Fragen bei deren Entwicklung. Zunächst werden die passiven, in der Regel metallischen Komponenten von Verbundschwingern als Stab- oder Plattensysteme mit homogen verteilten Feder-, Masse und Dämpfungseigenschaften beschrieben. Hier breitet sich die Schwingungsenergie in Form stehender und fortschreitender Wellen zum akustischen Verbraucher hin aus. Es folgt eine gleichwertige und schaltungstreue Darstellung durch elektrische oder mechanische Vierpole, die für den Entwicklungsingenieur leichter zu handhaben sind und in Netzwerken direkt mit Masons Ersatzschaltung des piezoelektrischen Wandlers gekoppelt werden können. Danach werden die wichtigsten, messtechnisch zugänglichen Parameter anhand eines in Resonanznähe zulässigen Ersatzmodells mit konzentrierten elektrischen bzw. mechanischen Komponenten definiert. Als Schwerpunkt wird anschließend deren analytische Berechnung und messtechnische Verifizierung an typischen Beispielen demonstriert. Es folgen wichtige technische Informationen über Frequenzkorrekturen, Schallgeschwindigkeitsdispersion, Leistungs- und Belastbarkeitsgrenzen der Komponenten und andere wertvolle praktische Hinweise.
Reference:
Lierke, E.; Littmann, W.; Hemsel, T.: Zur Theorie der piezoelektrischen Ultraschallverbundschwinger mit praktischen Schlussfolgerungen für den Entwicklungsingenieur. Veröffentlichung der Universität Paderborn, 2010.
Bibtex Entry:
@ARTICLE{Lierke2010,
author = {Lierke, Ernst-G{\"u}nter and Littmann, Walter and Hemsel, Tobias},
title = {Zur Theorie der piezoelektrischen Ultraschallverbundschwinger mit
praktischen Schlussfolgerungen f{\"u}r den Entwicklungsingenieur},
journal = {Ver{\"o}ffentlichung der Universit{\"a}t Paderborn},
year = {2010},
abstract = {Dieser Beitrag fasst die bekannten analytischen Berechnungsmethoden
f{\"u}r piezoelektrische Ultraschallverbundschwinger zusammen und
gibt anhand typischer Beispiele Anleitungen zur L{\"o}sung theoretischer
und technischer Fragen bei deren Entwicklung. Zun{\"a}chst werden
die passiven, in der Regel metallischen Komponenten von Verbundschwingern
als Stab- oder Plattensysteme mit homogen verteilten Feder-, Masse
und D{\"a}mpfungseigenschaften beschrieben. Hier breitet sich die
Schwingungsenergie in Form stehender und fortschreitender Wellen
zum akustischen Verbraucher hin aus. Es folgt eine gleichwertige
und schaltungstreue Darstellung durch elektrische oder mechanische
Vierpole, die f{\"u}r den Entwicklungsingenieur leichter zu handhaben
sind und in Netzwerken direkt mit Masons Ersatzschaltung des piezoelektrischen
Wandlers gekoppelt werden k{\"o}nnen. Danach werden die wichtigsten,
messtechnisch zug{\"a}nglichen Parameter anhand eines in Resonanzn{\"a}he
zul{\"a}ssigen Ersatzmodells mit konzentrierten elektrischen bzw.
mechanischen Komponenten definiert. Als Schwerpunkt wird anschlie{\ss}end
deren analytische Berechnung und messtechnische Verifizierung an
typischen Beispielen demonstriert. Es folgen wichtige technische
Informationen {\"u}ber Frequenzkorrekturen, Schallgeschwindigkeitsdispersion,
Leistungs- und Belastbarkeitsgrenzen der Komponenten und andere wertvolle
praktische Hinweise.},
bdsk-url-1 = {http://digital.ub.uni-paderborn.de/ubpb/urn/urn:nbn:de:hbz:466:2-7370},
file = {Lierke2010.pdf:Lierke2010.pdf:PDF},
issn = {1948-5719},
timestamp = {2013.09.26},
url = {http://digital.ub.uni-paderborn.de/ubpb/urn/urn:nbn:de:hbz:466:2-7370}
}