Mathematical Modeling of Piezoelectric Ceramic Ring Transducers for Functional Instrumentation

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorBazilo, C. V.
dc.contributor.authorAnriienko, V. O.
dc.contributor.authorTuz, V. V.
dc.contributor.authorUsyk, L. M.
dc.contributor.authorBondarenko, Yu. Yu.
dc.date.accessioned2023-12-05T11:26:04Z
dc.date.available2023-12-05T11:26:04Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractThe article reviews a mathematical model of piezoelectric ceramic ring transducers which are functional, highly effective, and applicable as components of functional instrumentation devices, such as sensors, automatic control devices, measuring devices, data collection devices, electronic control systems, etc. The main distinctive characteristic of the mathematical model developed in this study is the ability to establish analytical dependencies for determining such electromechanical characteristics of a piezoceramic ring as: electrical impedance, quality factor, elastic modulus, piezo modulus, dielectric constant, as well as the amplitude values of the electric charge and electric current on the electroded surfaces of the piezoceramic ring, thus significantly expanding the range of these products and determine their operational characteristics at the design stage. The key research question of this study is frequency dependence of the change in electrical impedance for a ring made of PZT-type (plumbum zirconate titanate) piezoelectric ceramics, which significantly depends on the values of mechanical and geometric parameters, the wave number of elastic oscillations, as well as the corresponding Bessel and Neumann functions of the first order, according to which a sharp decrease in the electrical impedance from 4900 to 10 Ohms is observed when the quasiwave number increases from 0 to 2. Also, this study has established a high degree of convergence between the theoretically obtained and experimentally determined electrical impedance modules for ring transducers made of PZT-type piezoelectric ceramics (the discrepancy between the impedance values in these cases did not exceed 16%).uk
dc.description.abstractotherУ статтi розглянуто математичну модель п’єзоелектричних керамiчних кiльцевих перетворювачiв, якi є функцiональними, високоефективними та виступають компонентами приладiв функцiонального призначення, таких як датчики, пристрої автоматичного керування, вимiрювальнi пристрої, пристрої збору даних, електроннi системи керування тощо. Основною особливiстю розробленої в даному дослiдженнi математичної моделi є можливiсть встановлення аналiтичних залежностей для визначення таких електромеханiчних характеристик п’єзокерамiчного кiльця, як: електричний опiр, добротнiсть, модуль пружностi, п’єзомодуль, дiелектрична проникнiсть, а також амплiтуднi значення електричного заряду та електричного струму на електродованих поверхнях п’єзокерамiчного кiльця, що значно розширює номенклатуру цих виробiв та визначає їх експлуатацiйнi характеристики на етапi проектування. Основним дослiдницьким питанням даної роботи є частотна залежнiсть змiни електричного опору кiльця з п’єзокерамiки типу PZT (цирконат титанат свинцю), яка iстотно залежить вiд значень механiчних i геометричних параметрiв, хвильового числа пружних коливань, а також вiдповiднi функцiї Бесселя i Неймана першого порядку, згiдно з якими при збiльшеннi квазiхвильового числа вiд 0 до 2 спостерiгається рiзке зменшення електричного опору вiд 4900 до 10 Ом. При цьому спостерiгається високий ступiнь збiжностi мiж теоретично отриманими та експериментально визначеними модулями електричного iмпедансу для кiльцевих перетворювачiв з п’єзокерамiки типу PZT (розбiжнiсть значень iмпедансу в цих випадках не перевищувала 16%).uk
dc.format.pagerangePp. 78-84uk
dc.identifier.citationMathematical Modeling of Piezoelectric Ceramic Ring Transducers for Functional Instrumentation / Bazilo C. V., Anriienko V. O., Tuz V. V., Usyk L. M., Bondarenko Yu. Yu. // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2023. – Вип. 93. – С. 78-84. – Бібліогр.: 23 назви.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2023.93.78-84
dc.identifier.orcid0000-0002-1571-401Xuk
dc.identifier.orcid0000-0003-3316-8101uk
dc.identifier.orcid0000-0003-2969-5080uk
dc.identifier.orcid0000-0002-3306-2641uk
dc.identifier.orcid0000-0002-5179-8329uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/62787
dc.language.isoenuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 93uk
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectpiezoelectric transduceruk
dc.subjectfunctional instrumentationuk
dc.subjectmathematical modeluk
dc.subjectring elementuk
dc.subjectimpedanceuk
dc.subjectп’єзоелектричний перетворювачuk
dc.subjectфункцiональне приладобудуванняuk
dc.subjectматематична модельuk
dc.subjectкiльцевий елементuk
dc.subjectiмпедансuk
dc.subject.udc621.381.32.001.5uk
dc.titleMathematical Modeling of Piezoelectric Ceramic Ring Transducers for Functional Instrumentationuk
dc.title.alternativeМатематичне моделювання п’єзоелектричних керамiчних кiльцевих перетворювачiв для функцiонального приладобудуванняuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
1936-5766-1-10-20230930.pdf
Розмір:
475.32 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 93