Δονητικός χαρακτηρισμός ακουστικών πιεζοηλεκτρικών αισθητηρίων με τη χρήση συμβολομετρικών απεικονιστικών τεχνικών λέιζερ.

Abstract

Στην εργασία αυτή τροποποιήθηκε κατάλληλα σύστημα χρονικά ολοκληρωμένης ηλεκτρονικής συμβολομετρίας ψηφίδων (ESPI) του Εργαστηρίου Ακουστικής & Οπτικής Τεχνολογίας του Τμήματος Μηχανικών Μουσικής Τεχνολογίας & Ακουστικής του Τ.Ε.Ι. Κρήτης για τη μελέτη των δονητικών χαρακτηριστικών ενός εμπορικά διαθέσιμου ακουστικού πιεζοηλεκτρικού αισθητηρίου. Επιπρόσθετα έγινε προσδιορισμός της συχνοτικής του απόκρισης συνέπεια διέγερσής του σε συχνότητες του ακουστού και του υπερηχητικού φάσματος. Τα αποτελέσματα με την διάταξη ESPI, η οποία επέτρεπε ελάχιστο ανιχνεύσιμο πλάτος δόνησης ~162nm, κατέδειξαν τέσσερις συνολικά κανονικούς τρόπους δόνησης. Η ποσοτική ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων των δύο μεθόδων έδειξε ότι αυτά είναι σε πολύ καλή συμφωνία μεταξύ τους. Από τη συνολική πειραματική μελέτη συμπεραίνεται ότι η χρονικά ολοκληρωμένη ESPI είναι μια υψηλής ακρίβειας μη-καταστρεπτική και μη-επεμβατική μέθοδος που μπορεί να δώσει αξιόπιστη πληροφορία για τη φύση των δονήσεων ενός μακροσκοπικού αντικειμένου.

A time-integrated electronic speckle-pattern interferometry (ESPI) system was appropriately modified and used to study the vibrational characteristics of a commercially available piezoelectric transducer. In addition, the frequency response of the transducer was experimentally determined in audible and ultrasonic frequencies. The experiments were performed in the Laboratory of Acoustical and Optical Technology of the Department of Music Technology and Acoustics Engineering of the T.E.I. of Crete. Using the modified ESPI arrangement, which allowed for the detection of vibration amplitudes as low as ~162nm, in total four normal modes were identified in the aforementioned frequency range. The experimental results of the two methods were quantitively analyzed and were found in very good agreement. From the overall experimental study, it is concluded that time-integrated ESPI is a highly accurate non-destructive and non-contact method that can yield reliable and valuable information for the nature of the vibration of a macroscopic object.