Аннотация. Представлена инженерная методика оценивания динамического сопротивления пьезоэлементов косвенным способом по экспериментально получаемым импульсным переходным функциям — реакциям пьезоэлементов на импульсные усилия механической нагрузки. На основе эквивалентных электротехнических схем замещения разработаны и исследованы динамические модели пьезоэлементов. Получена зависимость длительности импульсной переходной функции от сопротивления пьезоэлементов при различных сопротивлениях нагрузки. Предложена формула для приближенной оценки динамического сопротивления пьезоэлементов в режимах, близких к режимам холостого хода. Результаты теоретического анализа подтверждаются примерами и экспериментальными осциллограммами импульсной переходной функции, полученными при различных параметрах электрической нагрузки пьезоэлементов.

Ключевые слова: динамическое сопротивление пьезоэлемента, пьезокерамика, импульсная переходная функция, длительность переходного процесса

Список литературы:

1. Шарапов В. М., Мусиенко М. П., Шарапова Е. В. Пьезоэлектрические датчики. М.: Техносфера, 2006. 632 с.
2. Жуков С. Н. Пьезоэлектрическая керамика: принципы и применение. Минск: Изд-во „ФУАинформ“, 2003. 112 с.
3. Пьезокерамические преобразователи: Справочник / Под ред. С. И. Пугачева. Л.: Судостроение, 1984. 356 с.
4. Головнин В. А., Каплунов И. А., Малышкина О. В. и др. Физические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов. М.: ТЕХНОСФЕРА, 2016. 272 с.
5. Erturk A., Inman D. J. Piezoelectric Energy Harvesting. John Wiley & Sons, 2011. 392 p.
6. Nechibvute A., Chawanda A., Luhanda P. Piezoelectric energy harvesting devices: an alternative energy source for wireless sensors // Smart Materials Research; Hindawi Publ. Corp. 2012. Art. ID 853481.13. DOI:10.1155/2012/853481.
7. Гриценко А., Никифоров В., Щеголева Т. Состояние и перспективы развития пьезоэлектрических генераторов // Компоненты и технологии. 2012. № 9. С. 63—67.
8. 8. www.elpapiezo.ru
9. Земляков В. Л. Исследование параметров пьезоэлементов при импульсном воздействии. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2009. 36 с.
10. Земляков В. Л. Методы и средства технической диагностики пьезокерамических элементов // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53, № 10. С. 61—65.
11. Бессонов А. А., Загашвили Ю. В., Маркелов А. С. Методы и средства идентификации динамических объектов. Л.: Энергоатомиздат, 1989. 280 с.
12. Устинов Ю. А. Электроупругость. Некоторые вопросы математического моделирования // Соросовский образовательный журн. 1996. № 9. С. 122—127.
13. Aghakhani A., Basdogan I., Erturk A. Multiple piezo-patch energy harvesters integrated to a thin plate with AC-DC conversion: Analytical modeling and numerical validation // Smart Materials and Nondestructive Evaluation for Energy Systems: Proc. of SPIE. 2016. Vol. 9806. DOI: 10.1117/12.2219079.
14. Юрлов М. А., Ошмарин Д. А., Севодина Н. В., Юрлова Н. А. Решение задачи о собственных колебаниях электроупругих тел с внешними электрическими цепями на основе их электрического аналога // Вестн. ПНИПУ. Механика. 2018. № 4. С. 266—277.
15. Соловьев А. Н., Ермаков Д. А. Математическое и компьютерное моделирование пьезоэлектрического генератора устройств накопления энергии // Математика и математическое моделирование. 2019. № 1. С. 1—14.
16. Pang S., Li W., Kan J. Optimization analysis of interface circuits in piezoelectric energy harvesting systems // J. of Power Technologies. 2016. Vol. 96, N 1. P. 1—7.
17. Макаров И. М., Менский Б. М. Линейные автоматические системы. М.: Машиностроение, 1977. 464 с.