Physical Electronics of Piezoceramic Transducer Systems and their Dependence on the Character of the Electrical Excitation of the Systems

Abstract

Розглянуті три варіанти електричного збудження – частотно незалежною, частотно залежною і змішаною формою електричної напруги. Показано, що фізичними причинами появи такої залежності є умови зв’язаності полів і процесів, супроводжуючих випромінювання звуку локаційними засобами, і наявність в системах перетворювачів механічних і електричних міцностей фізичних полів. Виходячи із систем диференційних рівнянь, для систем із перетворювачів з окружною поляризацією для кожного із варіантів електричного збудження отриманні аналітичні вирази для диференційних рівнянь опису звукових полів локаційних систем в умовах зв’язаності. Наведені результати чисельних експериментів і проведено їх аналіз. Встановлено, що із наведених умов зв’язаності тільки умови, пов’язані з формуванням акустичних полів, прив’язані до характеру електричного збудження локаційних засобів. Визначені переваги і недоліки кожного із варіантів електричного збудження, виходячи із зв’язку їх з механічною і електричною міцностями систем перетворювачів.

Three types of electrical excitation were considered: frequency-independent, frequency-dependent, and mixed forms of electrical voltage. It was shown that the physical causes of such dependence are the conditions of coupling between the fields and processes accompanying sound radiation by location devices, as well as the presence of mechanical and electrical strengths of physical fields in transducer systems. Based on systems of differential equations, for systems with transducers having circular polarization, analytical expressions were obtained for the differential equations describing the sound fields of location systems under coupling conditions for each type of electrical excitation. Numerical experiment results are presented and analyzed. It was established that among the given coupling conditions, only those related to the formation of acoustic fields are dependent on the character of the electrical excitation of the location devices. The advantages and disadvantages of each type of electrical excitation were identified, based on their relationship to the mechanical and electrical strengths of the transducer systems.