[發明專利]壓電陶瓷環機械品質因數計算方法和裝置

有效

• 申請號: 202010086121.8
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN111310399B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 董曉霄;袁越
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06Q10/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 朱遠楓

1.壓電陶瓷環機械品質因數計算方法，其特征在于包括以下步驟：

基于預先確定的壓電陶瓷環參數建立壓電陶瓷環的含損耗的解耦等效電路模型；

對等效電路模型進行仿真計算，得出阻抗-頻率特性曲線；

通過阻抗頻譜計算壓電陶瓷環的機械品質因數；

所述壓電陶瓷環的含損耗的解耦等效電路模型具體包括壓電陶瓷環的靜態電容C_d、等效介電損耗R_d、第一機械損耗R_1p、第一機械能量X_1p、第二機械損耗R_2p、第二機械能量X_2p、第三機械損耗R_3p和第三機械能量X_3p；

所述靜態電容C_d和等效介電損耗R_d并聯在變壓器的原邊兩端構成電學輸入端口；

所述第三機械能量X_3p和第三機械損耗R_3p串聯連接在變壓器副邊的一端，所述第三機械損耗R_3p的另一端分別連接第一機械損耗R_1p和第二機械損耗R_2p的一端，所述第一機械損耗R_1p的另一端連接第一機械能量X_1p的一端，第二機械損耗R_2p的另一端連接第二機械能量X_2p的一端，所述第一機械能量X_1p的另一端連接所述第二機械能量X_2p的另一端并連接至變壓器副邊的另一端；所述壓電陶瓷環的含損耗的解耦等效電路模型的機械側的參數計算方法如下：

其中，

M＝J₁(kr₂)·Y₁(kr₁)-J₁(kr₁)·Y₁(kr₂)

N₁＝J₀(kr₁)·Y₁(kr₂)-J₁(kr₂)·Y₀(kr₁)N₂＝J₀(kr₂)·Y₁(kr₁)-J₁(kr₁)·Y₀(kr₂)

P＝J₀(kr₂)·Y₀(kr₁)-J₀(kr₁)·Y₀(kr₂)

Q₁＝kγ(r₂P-r₁M)+γN₁

Q₂＝kγ(r₂M-r₁P)+γN₂

Q₃＝kγ(r₁N₁-r₂N₂)+2γM

ρ為密度，v_p為徑向振動在壓電陶瓷環中的傳播速度，表面積S_r1＝2πr₁w，S_r2＝2πr₂w；J₀(kr₁)，J₀(kr₂)，J₁(kr₁)和J₁(kr₂)為第一類貝塞爾函數，Y₀(kr₁)，Y₀(kr₂)，Y₁(kr₁)和Y₁(kr₂)為第二類貝塞爾函數，c_1,1，c_2,1，c_1,2，c_2,2，c_1,3，c_2,3，c_1,4，c_2,4，M，N₁，N₂，P，Q₁，Q₂為自定義的中間變量；r₁為壓電陶瓷環內徑、r₂為壓電陶瓷環外徑，k為波數，σ為泊松比，φ′₁₁和φ′₁₂為彈性損耗因子。