圧電振動子を用いた圧力測定

質問

高分子系のＰＶＤＦを用いた実験なのですが

衝撃波の検出を行なおうとしています。

そこで質問なのですが、圧電効果を使って

衝撃波のエネルギーで電圧を取り出しますよね？

その電圧からどのようにして圧力の算出をすれば

いいのかがわかりません。文献等調べてみましたが

見つけることが出来ませんでした。

ご教授よろしくお願い致します。

回答No.1

ekitaigenzou · ベストアンサー

私も，積層型PZTを使ってインパクトプリンタのハンマの衝撃力を測定したことがあります．
あまりうまくいかなかったので，お役に立てるか不明ですが．

以下の意見はその経験とはあまり関係ありません，一般的な回答ですみません．

とりあえず，以下の測定をしますよね？

　・静的なキャリブレーションデータ
　　　静的に圧電素子に荷重を印可して発生する電圧を測定する．
　・意図した衝撃的な負荷での電圧を測定する．

問題は，たぶん，この2つのデータから衝撃力をどのようにして導き出すかと言うことでしょうか．
静的なキャリブレーションデータをそのまま使って，衝撃力を換算してしまっても良いのか？という．

力学的には，その測定系(PVDFのまわりのブツ)の慣性イナーシャ．による運動方程式がどのような形になっているか．
圧電素子の内部的な誘電率や弾性固有振動のレンジがどの程度か．たとえば，圧電素子の単体の固有振動数よりも高速な衝撃力の測定は原理的にできないと思います．

これらを練成させれば，方程式は解けると思います．
もっと具体的に問題をしめせば，いろいろアドバイス
してくれる人はでてくると思われますが．

簡単化すれば，
　もしも，PVDFがペラペラなもので固有振動数が100KHz以上であって，
　もしも，かなり剛なモノの上にはりつけてあって，その固定部材の内部の弾性波の反射などを考慮しなくて良いなら，
　静的なキャリプレーションデータ
　　　荷重値 -> 電圧値　データ
を用いて換算することは十分可能と思います．

これらは，圧電方程式と系の運動方程式や弾性波の方程式をとくことと原則的に同じ事を言ってます．

一般的な話ですみませんでした．

それでは．