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Martín Fuentes Cruz
, Pedro Acevedo Contla, Fabián García Nocetti, Adalberto Joel Durán Ortega, Eduardo Rodrigo Moreno Hernández
Los transductores ultrasónicos de potencia en aplicaciones industriales suelen utilizar transductores de tipo Langevin con anillos piezoeléctricos PZT-4. Estos anillos piezoeléctricos están sometidos a vibraciones mecánicas que los fracturan. En este trabajo se describe un estudio de las respuestas en frecuencia del modo radial de las fracturas en elementos piezoeléctricos en forma de anillo. Para este estudio se utilizaron cuatro anillos piezoeléctricos PZT-4. El anillo 1 se conservó completo sin alteraciones y los otros 3 anillos se les hicieron ranuras con profundidades de 1.0, 2.5 y 5.0 mm, respectivamente. Se realizaron simulaciones con el software Ansys Mechanical, así como las correspondientes mediciones de impedancia eléctrica. Para las mediciones se utilizaron un generador de funciones, un osciloscopio digital y un circuito analógico. Como resultado, se presentan gráficos de la respuesta en frecuencia de la impedancia en las simulaciones y en las mediciones realizadas en un intervalo de 20 a 60 kHz; encontrando respuestas similares entre simulaciones y mediciones, se observa en las gráficas que la diferencia en las respuestas es evidente, entre anillos con ranuras respecto al anillo sin alteraciones. Con base a los resultados obtenidos, se concluye que es posible diagnosticar si un anillo piezoeléctrico se ha fracturado.
Power ultrasonic transducers in industrial applications typically use Langevin-type transducers with PZT-4 piezoelectric rings. These piezoelectric rings are subjected to mechanical vibrations that fracture them. This paper describes a study of the radial mode frequency responses of fractures in piezoelectric ring-shaped elements. Four PZT-4 piezoelectric rings were used for this study. Ring 1 was preserved complete without alterations and the other 3 rings had slots of 1.0, 2.5 and 5.0 mm, respectively. Simulations were performed using Ansys Mechanical software, as well as the corresponding impedance measurements. A function generator, a digital oscilloscope and an analog circuit were used for the measurements. As a result, impedance plots of the simulations and of the measurements performed in a frequency range from 20 to 60 kHz are presented finding similar responses between simulations and measurements, it is observed in the graphs that the difference in the responses is evident, between rings with slots with respect to the ring without alterations. Based on the results obtained, it is concluded that it is possible to detect if a piezoelectric ring has fractured.
