Návrh zařízení pro testování piezokompozitních senzorů

Abstract

Předložená bakalářská práce popisuje návrh a následné sestavení zařízení pro testování senzorů MFC. V první části jsou sepsány podstatné teoretické poznatky týkající se hlavních vlastností senzorů, včetně jejich popisu a porovnání s dalšími druhy piezoelektrických materiálů. Dostupné metody k měření odezvy ze senzoru jsou postupně uvedeny a srovnány podle způsobu namáhání (tah/tlak, ohyb, krut). Druhá část se zabývá realizací zařízení na základě zvoleného fyzikálního principu zatěžování testovaného vzorku, na kterém je senzor pevně uchycen. Konstrukce zařízení je navržena a upravena podle vstupních požadavků a okrajových podmínek u ohybu. Hardware i software jsou vybrány pro simulaci konkrétní formy mechanického zatížení. Poslední část se věnuje statickému měření deformací na vzorku za využití nábojového zesilovače a modelování různých dynamických cyklů snímaných zužitkováním zátěžného odporu. Napěťový signál ze senzoru je přepočítán na přetvoření, které je dále pro kontrolu správnosti měření převedeno na průhyb, a nakonec je posouzena funkčnost celého zařízení.Presented bachelor’s thesis describes the design and the following assembly of a device used for testing MFC sensors. In the first part, fundamental theoretical findings regarding main properties of the sensors are listed, including their description and comparison with other piezoelectric materials. Available methods for measuring a response from the sensor are mentioned sequentially by means of applied stress (tension/compression, bending, torsion). The second part focuses on realization of the device based on the chosen physical principle for loading the tested specimen, to which the sensor is firmly attached. Construction of the device is designed and adjusted to meet the input requirements and boundary conditions for bending. Both hardware and software are selected to simulate the specific form of mechanical loading. The last part involvesstatic measurements of deformations on the specimen using a charge amplifier, as well as modelling of various dynamic cycles sensed by utilizing a load resistor. Voltage signal from the sensor is converted to strain, which is further transformed into deflection for measurement verification, and finally, the functionality of the entire device is evaluated.