Fibronix Sensoren GmbH
Kiel

Optimierung des PVDF-Topfdurchmessers

• Abgleich der Materialdaten von Silikon unter Berücksichtigung des hyper­elasti­schen Ma­te­rial­ver­haltens durch entsprechenden Finite-Elemente Ansatz
• Ermittlung der günstigsten Modellvernetzung unter Verwendung piezo­elektrischer und strukturmechanischer Elemente
• Validierung der erstellten FE-Modelle (2D bzw. 3D), sowie der ersten piezoelektrischen Test­rechungen und Vergleich mit optischen Laservibro­meter-Messungen (Amplitudenverteilung) und elektrischen Messungen (Impedanz- & Pha­sen­­verlauf)
• Variation des PVDF-Topf­durch­­mes­sers und Be­rechnung von verschiedenen Varianten (Topf­durch­messer: variabel)
• Be­rechnung des radialen Amplitudenverlaufes auf der Wandlerunter­seite bei piezo­elektrischer Anregung im interessierenden Frequenzbereich (Opti­mie­rungskriterium: maxi­male mecha­ni­sche Schwin­gungs­ampli­tu­den)

Alternative Wandlergeometrie

• Erarbeitung einer alternativen, strukturierten Ultraschall-Wandlergeometrie (z.B. Welle am Wandler­rand bzw. faltenbalgartige Membranaufhängung) zur Ent­kop­plung der schwingenden Mem­bran vom Wandlergehäuse
• Beschreibung der struk­­turierten Wandlergeometrie durch ein para­me­tri­siertes FE-Modells zwecks Geometrie­parametervariation in Absprache mit dem Auftraggeber
• Variation der Wanddicke des PVDF-Topfes und der Silikonschichtdicke. Berechnung der Schall­­­abstrahlung und Richtungscharakteristik der Wandler bei piezo­elek­trischer Anregung unter der Annahme rein strukturmechanischer Dämpfung und Vernachlässigung des um­ge­ben­den Fluids
• Er­ar­bei­tung eines groboptimierten Designvorschlags zum kon­kreten Nach­bau

Optimierung des Nachschwingverhaltens

• Weitere geometrische Optimierung des strukturierten Druckwandlers in Bezug auf das Nach­schwing­verhalten
• Berechnung des Wandlerverhaltens bei impulsförmiger, piezoelektrischer Anregung unter Berücksichtigung der Fluideffekte bei der Schall­ab­strah­lung
• Optimierung des Nachschwingverhaltens durch Minimierung der Abklingzeit der Wand­­ler­schwingung
• Be­rech­nung der Wandlercharakteristik (mechanischer Amplitudenverlauf, Impe­danz- & Phasen­verlauf und abgestrahlter Schalldruck)
• Dokumentation aller rele­vanten FE-Ergebnisse.

Photo Credits: CC BY-SA 3.0 de.wikipedia.org/wiki/Vibrometer

Weiterführende Informationen

www.vega.com