This paper introduces a technique of shifting the resonant frequency and of depressing the spurious modes in the composite piezoelectric vibrator laminated in the order of piezoelectric vibrator/thin insulator/piezoelectric vibrator, whose vibrators have the the same sizes and the same properties, respectively. The composite vibrator has shown the characteristics that the fundermental resonant frequency has decreased and spurious modes have depressed with increase of the capacitance of the inserted insulator. And the frequency characteristics of the composite vibrator without insulator have been nearly the same as those of each vibrator.
This paper deals with a flat type ultrasonic motor, which uses a longitudinal-bending multi mode vibrator of rectangular form. A linear ultrasonic motor was designed by combination of the first longitudinal and eighth bending mode, and the motor consisted of a straight aluminum alloy bar bonded with piezoelectric ceramic elements as a driving element. The geometrical dimensions of the rectangular aluminum vibrator were determined by Euler-Bernoulli theory ANSYS was used to analyze the resonance frequency and the displacement of the stator vibrator. The resonance frequency of the motor provides the elliptical motion. and ANSYS was used to analyze elliptical motion and elliptical trajectory of stator vibrator when thickness of piezoelectric ceramics was varied respectively 0.763, 1.526, 2.289[mm] and width of stator vibrator was varied respectively 16, 12, 8, 4[mm]. When thickness of piezoelectric ceramics was decreased, the displacement of the stator vibrator was increased. And when width of stator vibrator was decreased, the displacement of the stator vibrator was increased.
In recent years, ultrasonic has been widely applied in measurement and industrial fields and its application range has been expanded as a result of continuous research and development. Wire Bonding Machine, an instrument fabricating semi-conductor, makes use of ultrasonic bonding method. In order to improve the currently used wire bonding machine using ultrasonic energy, technical accumulation is needed steadily through development of exciting device of ultrasonic composed of piezoelectic vibrator and horn. This study investigates the design conditions affecting the dynamic characteristics through the theoretical and experimental analysis of piezoelectric vibrator and horn, The study conducts separately the system identification of piezoelectric vibrator in time domain and the modal analysis of horn in frequency domain. In theoretical model, the integrated modeling is conducted via a combination of dynamic identification of piezoelectric vibrator and theoretical analysis of horn. Hence comparison is made for theoretical and experimental results of the dynamic characteristics of the ultrasonic transducer composed of piezoelectric vibrator and horn. Form the results of this study we develop the design technique of ultrasonic transducer using dynamic characteristic analysis and propose the possibility of ultrasonic welding considering the optimal condition of the natural frequency and vibration mode of horn.
We have explained Process and electrical characteristics of a step-down Rosen type piezoelectric transformer for AC-adapter. When the electric voltage is applied to the driving piezoelectric vibrator notarized in the thickness direction, then output voltage is generated at the generating piezoelectric vibrator polarized in the thickness direction due to the piezoelectric effects. Output voltage and current from a single-layered piezoelectric transformer were measured under the various condition of loads and frequencies It was shown from experiments that output voltage has increased and resonance frequency has changed according to various resistor loads. Output current has decreased inversely proportional to the loads
In this paper an identification method is presented to obtain the equivalent electric circuit model of a wideband underwater acoustic piezoelectric vibrator. Unknown parameters involved in the equivalent circuit are indentified using the measured electrical admittances in air. The proposed method is applied to an example transducer. The validity of equivalent circuit model is demonstrated by the comparison between the experimental measurements and analytical calculations of TVR(transmitting voltage response) in water.
본 연구에서는 두께 모드 압전 진동자의 특성제어 부임피던스 변환 (NIC) 회로를 적용하였다. 두 개의 두께 모드 압전 진동자를 적층한 후, NIC 회로를 적용하여 입력 어드미턴스와 전기기계 변환효율을 측정한 결과를 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 그 결과 NIC 회로에서 구현되는 부저항의 값에 따라 압전 진동자의 품질계수 및 전기음향 변환효율이 제어되었으며 NIC 회로를 적용한 경우에 품질계수는 약 20배, 전기음향 변환효율은 약 2.5배 정도 향상됨을 확인하였다.
Ultrasonic wave technologies have been widely used in ultrasonic washing machines, ultrasonic surgery, ultrasonic welding machines, ultrasonic sensors, and medical instruments. Ultrasonic surgery can be realized through the cavitation effect of ultrasonic waves. In this study, piezoelectric ceramics were manufactured to achieve the optimum design of a piezoelectric vibrator in a handheld generator for ultrasonic surgery. The best specimen showed the excellent piezoelectric properties of kp=0.624, Qm=1,531, and $d_{33}=356pC/N$. Numerical modeling based on the finite element method was performed to find the resonance frequency, the anti-resonance frequency, and the displacement properties of the handheld ultrasonic generator. Maximum displacement was observed in the six-step piezoelectric vibrator at $6.36{\mu}m$.
In this paper, 11 and 13 layered step-down piezoelectric transformers were fabricated and their electrical characteristics have been analyzed for AC-adapter. When the voltage is applied to the driving piezoelectric vibrator polarized in the longitudinal direction, the output voltage is generated at the generating piezoelectric vibrator polarized in the thickness direction due to the piezoelectric effects. From the piezoelectric direct and converse effects, symbolic expressions between the electric inputs and outputs of the step-down piezoelectric transformer are derived with an equivalent circuit model. With those expressions, load and frequency characteristics are discussed through the simulations. Output voltage and current from a 11-layered and a 13-layered piezoelectric transformers were measured under the different load and frequency conditions. First we measured resonant frequency from impedance curve and got equivalent impedance value of the piezoelectric transformer from admittance plot. It was shown from experiments that output voltage increase s and resonant frequency changes according to the various resistor loads. Output current decreases inversely proportional to the change of loads. Moreover, the measured output voltage and current are well matched with the simulated results obtained from the proposed equivalent circuit model. Furthermore, a new step-down piezoelectric transformer has been suggested to Increase the output power based on a simulation result having a driving piezoelectric vibrator polarized thickness direction.
In recent years, ultrasonic has been widely applied in measurement and industrial fields and its application range has been expanded as a result of continuous research and development. Wire Bonding Machine, an instrument fabricating semi-conductor, makes use of ultrasonic bonding method. Specially, the method utilizes the longitudinal vibration of ultrasonic transducer composed of piezoelectric vibrator and horn. This work investigates the design conditions affecting the dynamic characteristics through the theretical and experimental analysis. It conducts separately the system identification of piezoelectric vibrator in time domain and the modal analysis of horn in frequency domain. The integrated modeling is conducted via a combbination of dynamic identification of piezoelectric vibrator and theroretical analysis of horn. Then comparison is made for theroretical and experimental results of the dynamic characteristics of the ultrasonic transducer comprised of piezoelectric vibrator and horn. Form the results of the comparison we develop the design technique of ultrasonic transducer using dynamic characteristics analysis and propose the possibility of ultrasonic bonding considering the optimal conditions for the longitudinal vibration of ultrasonic transducer and other conditions.
A composite piezoelectric ceramic transducer is fabricated with three piezoelectric ceramic disk vibrators and two sheets of thin insulator. Its equivalent circuit is derived from the Mason's model of a thickness-driven piezoelectric vibrator. When the electric input near its fundamental resonance frequency is applied to the center vibrator and the output voltages across the left and the right vibrators are connected in series to the resistor loads, the load characteristics at resonance frequencies under the various resistor loads and the frequency characteristics near the resonance frequency without load are investigated. Furthermore, symbolic expressions for input impedances, voltage ratios, resonance frequencies, and bandwidths are derived. The data calculated from those symbolic expressions are agreed well with the measurement data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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