The vibrational characteristics of the piezoelectric disc for a torsional vibration transducer is theoretically studied in this paper. The characteristic equation of the piezoelectric annular disc has been derived from Newton's End law and Gibb's free energy equations. With an anisotropic material property of the disc, the characteristic equation has yielded resonance frequencies. Numerically-calculated results were compared with the values obtained by finite element analysis and experiments
The low-cost, simple structured micropump which is actuated by piezoelectric-discs, is fabricated with polydimethylsiloxane (PDMS) and the performances of the micropump, such as pump rate and backpressure, are characterized. The PDMS micropump with diffusers instead of passive check valves as a flow-rectifying element was fabricated. The deflection of glass diaphragm measured by atomic force microscope (AFM) is about 0.4$\mu\textrm{m}$ when applying a 150V square wave voltage at 300Hz across a 300${\mu}\ell$ thick piezoelectric disc. While the square wave driving voltage is applied to the piezoelectric disc of the actuator, the flow rate is measured by fluid displacement variation of the outlet tube. The flow rate of micropump increases with enhancing the applied voltage due to the increase of diaphragm deflection. The flow rate and the backpressure of the micropump with diffusers are about 32.9${\mu}\ell$/min and 173Pa respectively for the above mentioned deflection conditions.
This paper describes the application of a coupled finite element-boundary element method (FE-BEM) to obtain the steady-state response of a piezoelectric transducer. The particular structure considered is a PZT4 disc-typed projector. The projector is three-dimensionally simulated to transduce applied electric charge on axial surfaces of the piezoelectric disc to acoustic pressure in air or in water. The directivity pattern of the acoustic field formed from the projected sound pressure is also simulated. And the displacement of the disc caused by the externally applied electric charge is shown in temporal motion. The coupled FE-BE method is described in detail.
This paper presents an analytical approach for the vibration characteristics of a piezoelectric disc for torsional vibration transducers. The characteristic equation of the piezoelectric annular disc has been derived from Gibbs' free energy equations and mechanical and electrical equilibrium. With an anisotropic material properties of the disc, the characteristic equation has yielded resonance frequencies. Numerically-calculated results have been compared with the results obtained by the finite element analysis and experiments and have confirmed the validity of the theoretical analysis.
Nowadays, source of MEMS, USN, Hybrid parts pay attention to energy harvesting. On this paper, energy harvesting was studied using piezoelectric effect. And, piezoelectric generator was designed and fabricated. Generators were designed by FEM simulation program and generators were made by attaching cymbal type metal plates on upper and bottom sides of a disc type piezoelectric ceramic. Using fabricated generators, output voltages dependant on thickness of ceramic, displacement of vibration, frequency of vibration were measured.
In this study, the acoustic transducer of a thin circular disc-type with PZT/Metal was manufactured. The piezoelectric transducer with 200kHz resonance frequency was designed by considering the sharp directivity and the sound pressure. The dielectric and piezoelectric properties of 0.5 weight percent $MnO_2$ and NiO doped $0.1Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3-0.45PbTiO_3-0.42PbZrO_3$ ceramics were investigated aiming at acoustic transducer applications. Also, the acoustic characteristics of a thin circular disc-type with metal-piezoceramics have been Investigated.
The paper deals with the vibration characteristics of the stack transducers made of piezoelectric discs with different radius. Natural frequencies of the stack transducers were evaluated by finite-element analysis. The natural frequencies of the analysis results were compared with those of each piezoelectric disc, and their relations were investigated.
This study is concerned with the general solution of the field intensity factors and energy release rate for a Griffith crack in a piezoelectric ceramic of finite radius under combined anti-plane mechanical and in-plane electrical loading. Both electrically continuous and impermeable crack surface conditions are considered. Employing Mellin transforms and Fourier series, the problem is reduced to dual integral forms. The solution to the resulting expressions is expressed in terms of Fredholm integral equation of the second kind. The solutions are provided to study the influence of the crack length, the crack surface boundary conditions on the intensity factors and the energy release rate.
본 연구에서는 압전 특성이 우수한 PZT계 압전세라믹스를 원판상으로 박판화하여 금속 진동판에 부착시킨 PZT/Metal음향변환기를 제작하였다. 이 때 압전 세라믹스를 박판화하기 위해 'tape casting 방법‘을 사용했으며, 제작된 PZT/Metal 음향 변환기를 압전 부자, 압전 스피커등의 소자에 응용 시키기 위해 음향특성을 연구하였다. 연구 결과, 세라믹스의 압전 계수($d_{31}$)이 증가함에 따라 레벨(dB)이 -6dB에서 - 14dB로 증가된다. 음향 변환기의 직경비 ${\eta}$가 0.7-08이고, 두꺼비 (${\beta}$)가 1일 때 최적 음압 특성을 나타냈으며, 음압은 -15~-16dB정도이었다.
On this paper, piezoelectric generators using piezoelectric ceramics were designed and fabricated. Generators were made by attaching cymbal type metal plates on upper and bottom sides of a disc type piezoelectric ceramic. Generator converts wasting mechanical energy to electrical energy. Output voltage was increased when thickness of ceramic and displacement of vibration were increased. Temperature of the ceramic was increased when it generates, but the temperature rising was saturated at certain temperature.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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