Software service for determining the parameters and characteristics of thin piezoelectric disk

Abstract

Disk piezoelectric devices are widely used in elements of information systems. The multiplicity and variety of practical applications of disk transducers naturally stimulate theoretical research, the purpose of which is to predict the characteristics and technical parameters of piezoeletronic devices created on their basis. The forecast is based on a mathematical model, which is the main result of a theoretical description of a real device. The purpose of the study is to develop a service for determining the parameters and characteristics of a thin piezoelectric disk that oscillates radially. The scientific novelty of the work lies in the development of the software service in the MATLAB programming language for determining the parameters and characteristics of a thin piezoelectric disk that oscillates radially, which allows to determine with high accuracy and adequacy the frequency dependence of electric impedance modulus, which allows to determine the frequencies of electromechanical resonance and anti-resonance of a thin piezoelectric disk. The practical significance of the capabilities of the developed model, as well as the software tool for its implementation, lies in the experimentally confirmed results of the calculation of the main parameters of the piezoelectric disk transducer, which confirm the high accuracy and efficiency of such modeling, for the possibility of integration in information and measurement systems.

Одним із найважливіших питань, що виникають при управлінні сучасною інфраструктурою, є необхідність вчасної та ефективної діагностики стану її компонентів. Недостатній рівень діагностики може призвести до необхідності дорогих ремонтних робіт або аварійних чи навіть небезпечних ситуацій. Для забезпечення достатньої якості такої діагностики необхідно розроблювати і впроваджувати високоточні та надійні ультразвукові перетворювачі. Дискові п’єзоелектричні пристрої широко використовуються в елементах інформаційних систем. Багатоманітність і різноманітність практичних застосувань дискових перетворювачів закономірно стимулюють теоретичні дослідження, метою яких є прогнозування характеристик і технічних параметрів створених на їх основі п’єзоелектронних пристроїв. Прогноз базується на математичній моделі, яка є основним результатом теоретичного опису реального пристрою. Метою дослідження є розробка сервісу для визначення параметрів і характеристик тонкого п’єзоелектричного диска, що коливається радіально. Наукова новизна роботи полягає в розробці програмного сервісу на мові програмування MATLAB для визначення параметрів і характеристик тонкого п’єзоелектричного диска, що коливається радіально, що дозволяє з високою точністю та адекватністю визначати частотну залежність модуля електричного імпедансу, що дозволяє визначати частоти електромеханічного резонансу та антирезонансу тонкого п’єзоелектричного диска. Практичне значення можливостей розробленої моделі, а також програмного засобу для її реалізації полягає в експериментально підтверджених результатах розрахунку основних параметрів п’єзоелектричного дискового перетворювача, які підтверджують високу точність і ефективність такого моделювання, для можливості інтеграції в інформаційно-вимірювальні системи.