附录 I:谐振包(对)

\( \newtagform{I}{(I}{)} % Modify content within last 2 brace sets { } \usetagform{I} % Should = same as first brace in newtagform{ } \seteqnumber{1} % Starting eqn number \)

换能器可以被视为一个电输入、机械输出的黑匣子。就主谐振及其相关响应而言,该黑匣子可以近似表示为一个集总等效电路。人们已提出各种等效电路,其中最简单的如下所示。若各参数为常数且与频率无关,则该电路有效。在谐振频率附近的狭窄频率范围内,且当所观察的振动模态与其他模态充分隔离时,这一条件成立。(稍后将扩展该电路以克服后一限制。)

该电路有两条支路 —

  1. 机械支路 — \( L_{M} \, C_{M} \, R_{M} \)。如果陶瓷不具有压电特性,这条支路即可表征换能器。
  2. 电气支路 — \( C_{0} \, R_{0} \)。这条支路用于表征压电特性。

先看左侧支路,通过该支路的电流为 —

\begin{align} \label{eq:10027z} I_0 &=E \, \frac{1}{\left[R_0 + \large\frac{-j}{\omega C_0} \right] } \\[0.7em]%complex_eqn_interline_spacing &=E \, \frac{1}{\left[R_0 + \large\frac{-j}{\omega C_0} \right] } \left\{\frac{\left[R_0 - \large\frac{-j}{\omega C_0} \right]}{\left[R_0 - \large\frac{-j}{\omega C_0} \right] }\right\} \nonumber \\[0.7em]%complex_eqn_interline_spacing &=E \, \frac{\left[R_0 - \large\frac{-j}{\omega C_0} \right]}{\left[R_{0}^{\;2} + \left(\large\frac{1}{\omega C_0}\right)^2 \right] } \nonumber \\[0.7em]%complex_eqn_interline_spacing &=E \left[\frac{R_0}{Z_0^2}\right] + j E \left[\frac{1}{Z_0^2}\left(\frac{1}{\omega C_0}\right) \right] \nonumber \\[0.7em]%complex_eqn_interline_spacing &= I_{R_0} + j I_{C_0} \nonumber \end{align}