멀티피하이스릭스 시뮬레이션 소프트웨어는 장치 소형화의 수요를 충족시키기 위한 압전기 음향 변환기를 설계함에 있어 엔지니어들을 도울 수 있습니다.
당신이 배울 것 :
압전기 기술의 폭넓은 응용.
정확성 현재를 보유하는 동안 기기를 소형화하기 위한 경향이 설계 공학자들에 도전합니다.
다양한 약 소프트웨어 도구가 어떻게 압전기 음향 변환기를 설계하는 타고난 다양한 약 난제를 다룰 수 있는지.
의학 diagnostic 도구에 대한 소비자 미디어 장치에서 안보 관련 범위에 이르는 전자 제품의 증가하고 있는 소형화와 정교화 음파탐지기 적용, 소비자들을 위한 유틸리티와 용이성과 설계 공학자들에 대한 진행 중인 과제의 보너스를 제공합니다. 양쪽에 대한 압전 변환기에의 신뢰성이 발생시킵니다 그리고 음향 신호를 받으세요 의료 설비와 음파탐지기 어레이가) 공통으로 공유하는 이러한 겉으로는 다른 제품 (오디오 / 모바일 장치 스피커들, 어떤 비침입형.
압전 물질은 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환시키기 위한 그들의 능력을 위해 20세기의 전반전 이후로 평가되었고 또한 역으로도 가능하다. 그러나, 이러한 동일 재료가 작고 더 작은 패키지 이내에 더 사운드 또는 더 많은 정확한 주파수를 생성시킨 21세기 기술 수요, 모두 가능한 것으로 약한 에너지로 이용하고는 동안.
압전기 함유하는 장치를 설계하는 도전은 전기와 진동과 음향학의 합류로 인해 사실상 본래 다양한 약입니다. 그러므로, 디자이너들은 그들의 제품 이내에 다수 물리학을 산정할 수 있는 도구를 갖.
압전 재료 개관
압전 물질은 압축과 같은 기구적 응력으로 인해 전기를 생성할 수 있는 재료입니다. 이러한 재료는 또한 전압 (전기)이 적용될 때 변형될 수 있습니다. 전형적 압전 세라믹 소재, 비전도성 세라믹 또는 크리스탈이 2 금속판류 사이에 위치될지.
압전기를 발생시키기 위해, 재료는 압축되거나 짜내야 합니다. 압전 세라믹 재료에 적용된 기구적 응력은 전기를 발생시킵니다. 압전 효과는 역으로 돌려질 수 있으며, 그것이 반대 압전 효과로서 언급됩니다. 이것은 압전 결정이 수축하거나 확대되게 하기 위해 전기 전압을 적용함으로써 만들어집니다. 반대 압전 효과는 기계적 에너지로 전기 에너지를 변환합니다.
압전 물질은 일상 제품의 놀라운 배열에서 발견됩니다. 당신이 클릭과 불길 라이터의 버튼을 누를 때 삶에게 뛰는 불길은 불똥을 생산하는 압전 재료의 압축에 의해 존재 안으로 도움을 받았습니다.
지금, 더 작은 기기 이내에 증진된 출력에 대한 필요로 인해 설계 공학자들에 대한 도전의 더 많은 것을 제공하는 약간의 다른 제품을 보도록 하세요.
마이크와 스피커들
압전 물질은 음향학에서 광범위하게 사용됩니다. 마이크는 들어오는 음파를 퇴임하는 증폭음을 만들기 위해 그리고 나서 처리되는 신호로 변환시키는 압전 결정을 포함합니다. 휴대폰과 다른 모바일 장치 이내에 그것들과 같은 소형 스피커들이 또한 압전 결정에 의해 가동됩니다. 장치의 배터리는 건전하여서 생산하는 주파수로 크리스탈을 진동시킵니다.
여기의 도전은 소규모 포장물 이내에, 그리고 또한 많은 장치의 배터리를 배수하지 않고 최고 품질 사운드를 생성시킬 수 있는 압전 변환기를 설계함에 있어 있습니다.
의료 설비
청취가 또한 도운 것처럼 그와 같은 비침습적 의료 설비는 그들의 수술의 부분을 위한 압전에 의존합니다. 그래서 또한 압전 재료의 대부분의 응용인 초음파 기술을 하세요.
울트라소닉스에서, 압전 물질은 육체적인 조직을 관통하기에 유능한 고주파 음파 (1.5와 8 마하즈)를 만들기 위해 대전시킵니다. 파도가 회복한 것처럼, 압전 결정은 전기 에너지 안으로, 그것을 전환을 위한 초음파 기계로 반송하 이미지 안으로 용인된 기계적 에너지를 전환합니다.
초음파 진동 메스와 같은 다른 의료 설비는 수술 동안 조직을 줄이고 소작시키기 위해 압전 물질의 진동 특성을 이용합니다. 장치 이내에 압전 결정은 둘다 동시에 잘리고 소작시키는데 필요한 운동 에너지와 열 에너지를 발생시킵니다.
초음파 설계 난제는 매우 정확한 주파수를 만들기 위한 압전부품의 정확한 모양과 재료 조성이 초음파에 사용했다고 결정할 필요성에 초점을 맞춥니다. 그리고, 초음파 진동 메스의 사례에서, 디자인은 장치의 진동 응답에 난방의 영향을 설명하여야만 합니다.
음파탐지기
아마도 압전기 기술의 가장 광범위하고 가장 여러해에 걸친 사용은 음파탐지기 적용 이내에 발견될 수 있을 것입니다. 제 1차 세계 대전 동안, 음파탐지기는 2 세계 대전 사이에 압전기의 첫번째 상업적 어플리케이션과 시기에 급등한 그것의 사용이었습니다.
오늘, 군 상업적 어부에 의해, 그리고 수많은 다른 해양 응용프로그램에서 사용된 그것들을 포함하는, 모든 수중 음파 탐지기 기반 시스템은 양쪽에 대한 함유하는 변환기가 발생시킨 피에조를 이용하고, 음파를 받습니다.
100년 이상 동안, 압전 변환기는 침수 대상을 위치시키는데 사용되었습니다. (iStock)
그것은 단순한 것처럼 보이지만, 그러나 공기 보다는 물을 통한 전파를 위한 변환기를 설계하는 것 복잡한 공학적 시도의 그것의 자체 세트를 제공할 수 있습니다. 이러한 앱은 종종 압전 장치가 아래의 발견할 수 있는 레벨을 감쇄시키지 않고 먼 곳으로 퍼지기 위해 고전력 신호를 발생시키도록 요구합니다.
새로운 사용
압전 물질의 부상하는 애플리케이션은 에너지 수확 기술 내에 포함됩니다. 피에조 소재의 고유의 특성 때문에, 그들은 진동을 요구하거나 생산하는 어떠한 적용에서 성공적으로 사용될 수 있습니다.
에너지 추수에서, 외생 진동은 전기 에너지로 변환되는 압전 재료에 대한 기계적인 스트레인을 생산합니다. 저 피에조 이루어진 에너지는 그리고 나서 장치 또는 시스템의 다른 부품을 강화하는데 사용될 수 있습니다.
배터리 독립 타이어 압력 감시 체계 (TPMS)는 그러한 예를 대표합니다. 자동차의 타이어가 회전한 것처럼, 기계적 에너지는 생산됩니다. 피에조 함유하는 센서는 그것을 획득하고 에너지를, 그것을 저장하고, 신호를 운전자의 디스플레이 패널에게 보냅니다. 티피스스는 역사적으로 배터리로 움직이지만, 그러나 환경적으로 우호적 배터리 대안에 대한 금리를 증가시키는 것 압전 물질의 에너지 수확 잠재성에 대한 새로운 초점으로 이어졌습니다.
오래된 발견, 현대 도전
비록 압전 물질이 위에 세기에 활용되었지만, 작고 더 복합적 제품 이내에 그들의 적용에 대한 현재 니즈는 설계 공학자들에 대한 도전을 제기합니다. 정확한 물질을 선택하고 옳은 결정 모양을 설계하는 것 원형의 기능성에 심각하게 중요합니다.
피에조는 대단히 서로 얽히는 매우 복잡한 물질 특성과 재료 조성 문제를 가집니다. 유사하게, 압전 결정의 형태가 정확한 공진 진동수를 생산하지 않으면, 장치는 일하지 않을 것입니다. 그리고, 관찰자 영향과의 우아한 고정방식에서, 또한 더 많은 전기를 생성하는 동안 압전 결정의 바른 전화는 그것의 형상을 변형시킵니다.
그것은 긴 건축 실험 프로토타입 과정에 연관된 짐작을 제거하는 디자인 솔루션을 외치는 믿을 수 없을 만큼 복잡한 피이드백 루프입니다.
시뮬레이션이 문제가 됩니다
비선형성을 상대할 때 시뮬레이션은 항상 도움이 됩니다. 그것은 또한 많은 미지의 것 가운데 구축되고 시험을 받는 감사할 줄 모르는 (그리고 종종 버짓아리리 실행하기 어려운) 작업에서 디자이너들을 막습니다. 전기 음향 변환기를 고려해서 전기 에너지와 기계적 에너지와 음향학의 특이 조합이 확실히 비선형적일 때,와 본래 자연에서 다양한 약.
멀티피하이스릭스 시뮬레이션은 그들이 운영 상태 이내에 그들의 기기 디자인을 시뮬레이션할 수 있게 함으로써 더 효과적으로 제품을 개발하기 위해 설계 공학자들에게 도구를 제공할 수 있습니다. 게다가 이러한 시뮬레이션은 제어 회로에서부터 압전 변환기까지 음향환경을 둘러싸는 것에게 전체 생태계를 포함할 수 있습니다. 멀티피하이스릭스 시뮬레이션은 다음과 같은 계정 요소에 꼭 맞을 것입니다 :
기계적이고 전기적 응답의 구조방정식
압전기 물질 특성의 극 동작 방향
경계 조건
구조역학 / 진동 가열
압전기 의존하는 기기가 세련된 소비자들의 요구를 만족시키도록 더 작고 더 복잡하게 되 (그 개인들 또는 산업이세요) 것처럼, 설계 공학자들은 그들의 제품 이내에 다수 물리학을 산정하는 도구를 갖. 멀티피하이스릭스 시뮬레이션 툴은 명료성과 방향을 복잡한 설계 난제에게 제공할 수 있습니다.
