Digital equipment and algorithms for determining the basic parameters of piezoelectric elements in pulsed excitation mode

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

A method for measuring the spectrum of complex admittance of piezoelectric elements in the pulsed excitation mode and its digital implementation is proposed. The method reduces the duration of measurements, and the processing algorithm increases the accuracy of the estimated parameters. To determine the characteristic frequencies, Q-factor and parallel capacitance, an algorithm of fractional-rational approximation of the frequency dependence of the complex admittance in the resonant frequency range is used.

About the authors

N. M Ivanov

Scientific Design and Technology Bureau “Piezopribor” Southern Federal University

Email: qkivanov@list.ru
Rostov-on-Don, Russia

E. V Kondakov

Scientific Design and Technology Bureau “Piezopribor” Southern Federal University

Email: evg_kv@mail.ru
Rostov-on-Don, Russia

Yu. K Miloslavsky

Scientific Design and Technology Bureau “Piezopribor” Southern Federal University

Rostov-on-Don, Russia

References

  1. ОСТ II 0444-87. Материалы пьезокерамические. Технические условия. М.: Электростандарт, 1987. 141 с.
  2. Виноградов Д.А., Наседкин А.В., Паринов И.А., Рожков Е.В. Определение электрических и механических характеристик пьезокерамических элементов // Дефектоскопия. 2002. № 2. С. 18-25.
  3. Fialka J., Benes P.Comparison of Methods for the Measurement of Piezoelectric Coefficients // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2013. V. 62. № 5. P. 1047-1057.
  4. Пьезокерамические преобразователи / Справочник. Под ред. С.И. Пугачева. Л.: Судостроение, 1984. 256 с.
  5. Longbiao He, Xiuiuan F., Triantafillos K., Feng N., Bo Z., Ping Y.Comparison between methods for the measurement of the d33 constant of piezoelectric materials / 25th International Congress on Sound and Vibration. 8-12 July 2018. Hiroshima. P. 1-8.
  6. Biao H.L., Wen Z.R., Jiang Z.H., Ping Y. Measurement of Piezoelectric Strain Constant Based on Virtual Instrument Technology by Dynamic Method // Applied Mechanics and Materials. 2013. V. 333-335. P. 2422-2427.
  7. Иванов Н.М., Кондаков Е.В., Милославский Ю.К. Цифровая аппаратура и алгоритмы оперативного измерения параметров изделий пьезотехники // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2005. Т. 46. № 2. С. 78-83
  8. Karlash V.L. Analysis of the methods of determination of the viscoelastic coefficients of piezoceramic resonators // Journal of Mathematical Sciences. 2017. V. 226. No. 2. P. 123-138.
  9. Кондаков Е.В., Иванов Н.М., Милославский Ю.К. Пат. 2584719 РФ. Цифровой способ измерения параметров пьезоэлектрических элементов // Изобретения. Полезные модели. 2016. № 14.
  10. Sherrit S., Mukherjee B.K. Characterization of piezoelectric materials for transducers // arXiv preprint arXiv: 0711.2657. 2007.
  11. Jiménez F.J., González A.M., Pard L. et al. A Virtual Instrument for Measuring the Piezoelectric Coefficients of a Thin Disc in Radial Resonant Mode // Sensors 21. 2021. № 12. P. 4107.
  12. Иванов Н.М., Кондаков Е.В., Милославский Ю.К. Моделирование измерительной спектроскопии комплексной проводимости пьезоэлектрических элементов // Научно-технический сборник "Гидроакустика". 2022. № 51(3). С. 69-78.
  13. Пьезоэлектрические резонаторы / Справочник. Под ред. П.Е. Кандыбы, П.Г. Позднякова. М.: Радио и связь, 1992. 392 с.
  14. Мадорский В.В., Рогов И.Е., Скрылев А.Н. Экспериментальное определение полного набора констант поляризованной пьезокерамики на одном образце в форме кольца // Измерительная техника. 2019. № 12. С. 20-25.
  15. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.
  16. Кондаков Е.В. Анализ источников погрешностей измерения параметров пьезоэлементов и пути их снижения / Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения: Сборник трудов Международной молодежной научной конференции, Анапа, 23-27 сентября 2013 года. Анапа: Южный федеральный университет, 2013. С. 172-175.
  17. International Standard CEI/IEC 60483: 1976. Guide to dynamic measurements of piezoelectric ceramics with high electromechanical coupling.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences