شبيه سازي تلفات حرارتي و ارزيابي عملكرد ترانسديوسر تانپبلز

كارشناسي ارشد

ترانسديوسرهاي تانپيلز به طور گسترده در سيستم هاي سونار، براي ايجاد امواج آكوستيكي در آب مورد استفاده قرار مي گيرند. اين ترانسديوسرها براي توليد امواج التراسونيك، از خواص پيزوالكتريك كريستالها استفاده مي كنند و با اعمال يك ميدان الكتريكي نوساني باعث ايجاد ارتعاش مكانيكي در قطعه شده كه به طبع آن امواج التراسونيك توليد مي گردد. يكي از مشكلات اين ترانسديوسرها و به طور كلي تمام سيستم هايي كه از خواص پيزوالكتريسيته مواد پيزوالكتريك استفاده مي كنند، مشكلات مربوط به افزايش دماي آنها با گذشت زمان با توجه به اتلافات ذاتي مواد پيزوالكتريك است. از طرف ديگر با محاسبه انرژي تلف شده در هر سيكل، ميتوان تعداد سيكل هاي كاري اجزاي مكانيكي تحت بارگذاري نوساني را با تعريف انتروپي شكست و مانيتور كردن انتروپي آنها تا رسيدن به انتروپي مربوطه، تخمين زد. در اين روش جزئيات مربوط به افزايش دماي هر نقطه از ماده اهميت ندارد و صرفا مقدار انتروپي قطعه در هر لحظه مهم است. در اين پايان نامه كه با روش حل عددي اجزاء محدود انجام گرفته است، در ابتدا پاسخ امپدانسي ترانسديوسري كه از قبل براي كار در فركانس مشخصي طراحي شده، به دست آمده و حلقه هاي اتلاف هيسترسيس آن با توجه به منحني امپدانس الكتريكي آن تخمين زده شده است. سپس با محاسبه مساحت داخل حلقه ها، مقدار اتلافات در هر سيكل محاسبه شده است. در نهايت با توجه به دماي نقطه كوري كه در آن دما، كريستال ها خاصيت پيزوالكتريك خود را از دست مي دهند و همچنين با توجه به معادله ساختاري افزايش انتروپي پيزوالكتريك ها، انتروپي شكست براي پيزوسراميك ها محاسبه شده است و افزايش انتروپي ترانسديوسر تا رسيدن به انتروپي مربوطه مانيتور شده است. در نهايت مدت زمان مجاز استفاده از ترانسديوسر تخمين زده شده است. واژه هاي كليدي: ترانسديوسر تانپيلز، مواد پيزوالكتريك، پاسخ امپدانسي، اتلافات هيسترسيس، دماي نقطه كوري، انتروپي شكست

189855

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر نوروز محمد نوري