การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าสมมูล BVD ของสาร PZT ด้วยวิธีอิมพิแดนซ์

Abstract

บทความนี้นำเสนอวิธีการวิธีวิเคราะห์วงจรสมมูลของสารเพียโซอิเล็กตริกเซรามิกแบบ BVD [1] โดยการเตรียมสารเลคเซอร์โคเนตไททาเนต (PZT) ลักษณะเป็นแผ่นวงกลมที่มีการสั่นในโหมดความหนา และวิเคราะห์หาอิมพิแดนซ์จากเครื่องวัดค่าอิมพิแดนซ์รุ่น HP4192 และ HP4194 โดยการคำนวณหาค่าพารามิเตอร์ของวงจร BVD ประกอบด้วย 3 วิธี ได้แก่ การคำนวณจากค่าที่วัดได้ด้วยโปรแกรมภายในเครื่อง HP4194, การคำนวณ โดยใช้วิธีของ IEEE 176-1987 จากค่าอิมพีแดนซ์ที่วัดด้วยเครื่อง HP4192 และการคำนวณด้วยวิธีอิมพิแดนซ์ซึ่งเป็นวิธีใหม่ในการประมาณค่ารีแอกแตนซ์ในช่วงความถี่ต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์หลังจากนั้นนำค่าที่ได้จากการคำนวณด้วยวิธีอิมพิแดนซ์ไปตรวจสอบความถูกต้องโดยการเปรียบเทียบกับวงจร BVD ที่หาได้จาก 2 วิธีแรกโดยใช้การทดลองควบคุมและเปลี่ยนแปลงค่าอุณหภูมิของสาร PZT เป็นกรณีศึกษา เพื่อวิเคราะห์ปัจจัยเงื่อนไขของอุณหภูมิที่มีผลต่อค่าพารามิเตอร์ของวงจร BVD โดยพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของค่าพารามิเตอร์ซึ่งประกอบด้วย R[subscript 1], C[subscript 1],C[subscript 0]และ L[subscript 1] ตามลำดับ

This paper presents a study of equivalent circuit analysis of Piezo-electronic ceramic type Butterworth Van Dyke (BVD). Round-shape lead zirconate titanate (PZT) with thick-mode vibration was chosen in this study and the impedance meters model HP4192 and HP4194 was used for impedance analysis. The measured results from HP4194 were taken to analyze for BVD equivalent circuit using the program provided by the instrument's manufacturer as case I. The impedance values measured by HP4192 were also used for BVD calculation by applying IEEE 1761987 as case 2. The impedance technique which is a new approach to estimate the reactance in low frequency wavelength (lower than resonance frequency) was case 3 for calculation of BVD circuit. The results of this technique (case 3) were then compared with those of other two alternative cases (case 1 and case 2) for accuracy analysis under controlled and varied temperatures of PZT as a case study. The influences of temperature on BVD parameters including R[subscript 1], C [subscript 1], C [subscript 0], and L[subscript 1], were also assessed in this study.