Определение неоднородности упругих свойств пьезокерамического стержня в месте расположения диэлектрически отделенной части электродного покрытия методом низкочастотной томографии

Abstract

Рассмотрена задача о продольных колебаниях пьезокерамического стержня с толщинной поляризацией. Механическая неоднородность материала стержня обусловлена тем, что от рабочего электродного покрытия диэлектрическими промежутками отделен определенный участок. Для случая, когда электроды на отделенном участке разомкнуты, найдены собственные частоты колебаний стержня на первых нормальных модах. Согласно методу низкочастотной томографии восстановлены местоположение и приближенная форма неоднородности. Для реального пьезокерамического стержня экспериментально определены первые шесть резонансных частот как при сплошных, так и при отделенных электродах. Показано, что результаты экспериментальных исследований хорошо согласуются с расчетами.

Розглянуто задачу про поздовжні коливання п'єзокерамічного стержня з товщинною поляризацією. Механічна неоднорідність матеріалу стержня обумовлена тим, що від робочого електродного покриття діелектричними проміжками відділено певну ділянку. Для випадку, коли електроди на відділеній ділянці розімкнені, для перших нормальних мод знайдені власні частоти коливань. Згідно з методом низькочастотної томографії відновлені місцезнаходження й наближена форма неоднорідності. Для реального п'єзокерамічного стержня експериментально визначені перші шість резонансних частот як при суцільних, так і при відділених електродах. Показано, що результати експериментальних досліджень добре узгоджуються з розрахунками.

The problem on longitudinal fluctuations of a piezoceramic rod with the thickness polarization is considered. Mechanical inhomogeneity of the rod's material is caused due to separation of a certain part from its working electrode covering by dielectric intervals. For the case when the electrodes on the separated part are open the eigenfrequencies of rod's vibration on three lowest normal modes are found. According to the method of the low-frequency tomography the location and the approximate form of inhomogeneity are restored. For the real piezoceramic rod, the first six resonant frequencies are experimentally determined both at continuous and at separated electrodes. It is shown that the results of experimental study well agree with the calculations.