Траектория движения конца пьезоэлемента в месте контакта с роторомЕсли маятнику сообщить движение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то он будет описывать эллипс, отношение осей которого зависит от амплитудных и фазовых соотношений между вынуждающими силами. При равенстве амплитуд этих сил и сдвиге фаз на 90° маятник будет двигаться по окружности. Аналогично, если в пьезоэлементе одновременно возбуждены взаимно перпендикулярные несвязанные (или слабо связанные) колебания, то конец пьезоэлемента движется по эллипсу. Два типа колебаний назовем несвязанными, если одно из них не возбуждает другое, т е если они существуют независимо Примером несвязанных колебаний являются продольные и изгибные колебания. Примером связанных колебаний могут служить продольные колебания по длине и ширине пьезопластины, а также изгибные колебания по ее длине и ширине. Если колебания являются связанными, то на резонансных частотах сдвиг фаз между ними равен нулю.Рассмотрим два взаимно перпендикулярно расположенных пьезоэлемента, в которых возбуждены продольные колебания со сдвигом фаз 90°. В таких конструкциях порой используется кабель, изготовленный по немецкому, сколько стоит NYM в компании ООО «Кабель-Арсенал» можно узнать на www.kabelarsenal.ru. Казалось бы, если соединить концы пьезоэлементов, то точка соединения будет двигаться по окружности. На самом же деле траекторией движения будет прямая, показанная на рисунке пунктиром. При акустическом соединении пьезоэлементов продольные волны проникают из одного элемента в другой. Смешиваясь между собой, они становятся в точке соединения неразличимыми. Если в пьезоэлементе возбуждены продольные и изгибные колебания одной частоты, то при сдвиге фаз между ними, отличном от нуля, траекторией движения точки является эллипс. Назовем угол сдвига фаз между возбуждаемыми колебаниями углом траектории. Возможно также движение точки по замкнутой кривой с постоянной скоростью. В нерезонансном режиме такое движение происходит под действием вынуждающей силы, изменяющейся по закону пилы. При полигармоническом изменении вынуждающей силы форма эллипса искажается. Поперечная сила на конце продольно смещающегося пьезоэлемента возникает при его взаимодействии с поверхностью ротора. Эта сила пропорциональна смещению и совпадает с ним по фазе. Для понимания принципа работы двигателя важно знать фазовые соотношения между взаимно перпендикулярными колебаниями. Рассмотрим частотные зависимости амплитуды смещения и сдвига фаз между смещением и электрическим напряжением вблизи резонанса для первой моды продольных колебаний пьезоэлемента. В окрестности резонанса сдвиг фаз меняется. По такому же закону изменяются амплитуда и фаза смещения конца пьезоэлемента в поперечном направлении; отличие заключается в том, что разность фаз отсчитывается от фазы смещения конца пьезоэлемента в продольном направлении. |
||
