基于ANSYS的埋入混凝土中压电陶瓷谐振频率分析.pdf

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1、第27卷第1期传感技术学报V01．27No．1CHINESEJOURNALOF’SENSORSANDACTUAI、ORS2014年1月Jan．2014AnalysisoftheHarmonicFrequencytoPiezoelectricCeramicEmbeddedinConcreteLIULi，CHENYu，XUZhilong，WANGQin，ZHAOAirong(SchoolElectronicsAndInformationEngineering，SichuanUniversity，Chengdu6100

2、65，China)Abstract：Aresearchaboutthevibrationmodeofpiezoelectricceramic(PZT一5H)basedonANSYShasbeenmade，combiningwithharmonicresponsealgorithmtoobtainthreediferentregionsofvibration·frequencycurveofpiezoelectricceramic，realizingthesimulationofacousticpressurecl

3、oudpictureoftheelectronic—acousticsystemwithembeddedtypeofpiezoelectricconcretemodulewhilecouplingpiezoelectricceramicandconcreteunits，andfurtherreceivingthemaximumacousticpressureandacousticfieldsdistributionunderdifferentexcitationfrequency．Theresultsshowst

4、hatthepiezoelectricceramichasfourmaximumamplitudepointsin20kHz～100kHz．Alongwiththeincreaseofharmonicfrequency，andtheincreaseofamplitude，thevibrationdistributiontakesonthevariationtrendofscatteringbeforeconcentration；throughtheanalysisofharmonicresponse，itshow

5、sthatdifferentregionsofpiezoelectricceramicacousticradiantsurfaceallhasthemaximumvibration—frequencynearby80kHz；accordingtotheanalysisofacousticfieldsofelectronic—acousticsystem，iftheexcitationfrequencyis79．666kHz，theacousticpressureisthemaximum，theacousticfi

6、eldsisthebestandtheacousticdirectivityisconcentrated．Keywords：concrete；piezoelectricceramic；harmonicfrequency；electronic—to—acousticsystemEEACC：2860；7810Cdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．01．016基于ANSYS的埋人混凝土中压电陶瓷谐振频率分析术刘丽，陈雨，徐志龙，汪琴，赵爱荣(四川大学电子信息学院，成都610065)摘要：

7、基于ANSYS研究压电陶瓷(PZT一5H)的振动模态，结合谐响应算法得压电陶瓷3个不同区域的应变一频率曲线，并将压电陶瓷和混凝土单元耦合，实现了压电埋入式混凝土机敏模块的电一声系统声压云图仿真，得到了不同激励频率下的最大声压和声场分布。结果表明压电陶瓷在20kHz～100kHz频段内有4个振幅极大值频率点，随着谐振频率的增加，振幅逐渐增加，而振动分布呈先集中后分散的变化趋势；通过谐响应分析发现压电陶瓷声辐射面不同区域最大应变频率均在80kHz附近；由电一声系统的声场分析发现压电陶瓷的激励频率为79．666kHz时

8、声压最大、声场分布最优、声指向性集中。关键词：压电陶瓷；混凝土；谐振频率；电一声系统中图分类号：0482．41文献标识码：A文章编号：1004-1699(2014)01-0084-06现代建筑行业中，对成品混凝土内部有可能出性J。压电材料埋人混凝土内部，会产生一些如现的裂缝、空洞等缺陷进行无损检测，实时掌握这些辐射声场能量弱、压电陶瓷激励效率低、换能器接收缺陷的发展规律，