圧電素子にかける入力電圧

質問

圧電素子（ピエゾ素子）に電圧を掛け、変位センサを用いて振動する圧電素子の変位を取ろうと考えています。変位は渦電流変位センサを用いて測定します。ここで書籍などで圧電素子に掛ける入力電圧はsin波またはステップ入力と書かれているんですがなぜ、sin波としなければならないのでしょうか？

回答No.1

zookeeper · ベストアンサー

入力がsin波またはステップ以外だと、応答は複雑に歪んだ波形になります。

可動部の質量とそれを支える剛性で、動特性は決まります。
ステップ入力だと、だらりと応答します。速い制御、複雑な制御をしなければ、ステップ入力で十分です。
sin入力だと、応答もsinです。入力と応答が同じ波形になります。
振幅と位相は周波数に依存しますが、このデータを記録すれば動特性を把握できます。
複雑な入力波形もフーリエ成分に分解すれば、sin入力sin応答の合成として扱う事ができます。

それと共振には注意して下さい。振幅が異常に大きくなり、ダメージを受ける可能性があります。

お礼

アドバイスありがとうございます。
ここで入力電圧をパルス波とした場合不都合はあるのでしょうか？

回答No.3

gidai

私は、精密計測を専門にしている修士の学生です。
専門の関係で、頻繁にPZTを使用します。
入力信号は、あまり正弦波は使用しません。
私がよく使用するのは矩形波、方形波、そして正弦波です。矩形波の使用理由は、加速度が一定だからです。
基本的に、最大印加電圧の１/１０くらいなら負の電圧にならないようにだけすれば問題ないと思います。
文献によるとバースト発振やスイープ発振を印加した例もありました。私は怖くてできませんでしたけど(^-^;

回答No.2

zookeeper

パルスは、正のステップ関数と負のステップ関数をパルス幅に相当する時間ずらして重ね合わせたものです。応答も、ステップ応答の重ね合わせになります。
ステップ応答は、だらだらと一定に近づいていくか、振動しながら一定に近づいていくか、いずれにしても目標値に落ち着くまでに要する時間がポイントです。この時間とパルス幅の時間の関係を考えれば良いのです。

パルスで不都合はあるか？と訊かれても、目的が分りませんのでこれ以上はなんとも言えません。
すぐ何かを制御したいのか、制御は精度重視か応答速度重視か、可動部の質量は、じっくり特性を調べたいのか、アプローチはそれぞれ違いますので。