On one Approach to Control the Dynamic Properties of a Cylindrical Piezoceramic Acoustoelectronic Device with Single-frequency Resonant Excitation

Abstract

Досліджено потенційно досяжні динамічні властивості акустоелектронного пристрою з одночастотним резонансним збудженням у вигляді коаксіальної системи, утвореної з двох циліндричних п'єзокерамічних оболонок і шару рідини між ними, в залежності від фізичних характеристик цієї рідини. Методом чисельного аналізу, на прикладі акустичних полів, встановлені особливості поведінки потенційно можливих динамічних властивостей таких пристроїв для варіантів їх побудови з заповненням рідинами з різною густиною і швидкістю звуку в них. Досліджені особливості впливу фізичних характеристик рідин, які заповнюють пристрій, на потенційно можливі динамічні властивості акустоелектронних пристроїв такого типу. Показано, що ці особливості полягають у формуванні двох резонансних областей, які значно відрізняються між собою по центральним частотам, смугами резонансних частот і максимальними амплітудами тиску в них. Заповнення пристроїв легкими рідинами обумовлює зменшення значень центральних частот резонансних областей та частотного інтервалу малих амплітуд тиску між двома резонансними областями. Заповнення пристроїв важкими рідинами характеризується протилежною дією. Проаналізовано вплив на встановлені потенційно можливі динамічні властивості таких пристроїв шляхом введення в них оперативних методів управління з електричної сторони. Викладено фізичні причини виникнення встановлених динамічних властивостей.

Potentially achievable dynamic properties of an acoustoelectronic device with single-frequency resonant excitation in the form of a coaxial system formed from two cylindrical piezoceramic shells and a liquid layer between them, depending on the physical characteristics of this liquid, are investigated. By the method of numerical analysis, on the example of acoustic fields, the peculiarities of the behavior of potentially possible dynamic properties of such devices for the options of their construction with filling with liquids with different density and speed of sound in them are established. The peculiarities of the influence of the physical characteristics of the liquids that fill the device on the potentially possible dynamic properties of acoustoelectronic devices of this type are studied. It is shown that these features consist in the formation of two resonance regions, which differ significantly in the central frequencies, the resonant frequency bands and the maximum pressure amplitudes in them. Filling devices with light liquids causes a decrease in the values of the central frequency of the resonance regions and the frequency interval of small pressure amplitudes between the two resonance regions. Filling devices with heavy liquids is characterized by the opposite effect. The influence on the established potentially possible dynamic properties of such devices is analyzed by introducing operational control methods into them from the electrical side. The physical reasons for the emergence of the established dynamic properties are stated.