|
|
Měření náhradního obvodu piezoelektrického rezonátoru
Vomočil, Vojtěch ; Frk, Martin (oponent) ; Kazelle, Jiří (vedoucí práce)
Diplomová práce pojednává o obecném přehledu teorie piezoelektřiny zaměřeném jak na matematický popis, tak na popis vlastností piezoelektrických látek. Dále se zaměřuje na popis piezoelektrických rezonátorů s podrobnějším vysvětlením jejich náhradního schématu a metod měření jeho jednotlivých prvků. Praktická část práce spočívá v návrhu měřícího zařízení, které bude sloužit k měření prvků náhradního obvodu piezoelektrických rezonátorů. Popsána je realizace zařízení a odzkoušení jeho funkce. V experimentální části práce jsou zpracovány naměřené hodnoty a stanoveny hodnoty prvků elektrického náhradního obvodu použitého piezoelektrického rezonátoru pro základní a následující dva nejbližší vyšší rezonanční kmitočty. Naměřené výsledky jsou zpracovány formou standardního protokolu o měření. Práce by měla položit základy ke vznikajícímu laboratornímu pracovišti, jemuž by měla být zdrojem nezbytných teoretických i praktických informací.
|
|
|
Sběr energie pomocí MEMS
Klempa, Jaroslav ; Prášek, Jan (oponent) ; Gablech, Imrich (vedoucí práce)
Tato práce se věnuje metodám sběru volné energie z prostředí kolem nás. V první části jsou popsány základní principy přeměny volné energie na energii elektrickou. Navazující část pojednává o piezoelektřině a piezoelektrických materiálech. Převážná většina popisovaných materiálů nachází uplatnění ve výrobě mikrolektromechanických struktur. Další oddíl je věnován literárnímu průzkumu již navržených a vyrobených piezoelektrických energetických harvesterů. Navazující část práce se věnuje simulacím navržených struktur v programu ANSYS® Workbench. Následuje část s popisem výroby struktur a finální část se zabývá jejich charakterizací z hlediska generovaného výkonu.
|
|
|
Energy Harvesting for Industry 4.0 Applications
Gajdošík, Róbert ; Šimek, Václav (oponent) ; Smrž, Pavel (vedoucí práce)
The aim of this thesis is to estimate industrial applications of energy harvesting in industry 4.0. As a part of this project, a working prototype was constructed using a piezoelectric harvester and appropriate sensory equipment. A vibration sensor was chosen as the most appropriate solution for measuring vibrations emanated by the object being observed. Subsequently, a software solution was developed for calculating the frequency of the vibrations using analog sensor input handled by an analog-digital converter. The result is a tested prototype of a self-powered sensor capable of sending warning messages when detecting anomalous vibration frequencies emanating from the monitored object.
|
|
|
Evaluation of Fracture Mechanical Parameters for Bi-Piezo-Material Notch
Hrstka, Miroslav ; Materna, Aleš (oponent) ; Náhlík, Luboš (oponent) ; Profant, Tomáš (vedoucí práce)
The presented dissertation thesis deals with evaluation of the leading terms of the Williams asymptotic expansion describing an in-plane electro-elastic field at the tip of piezoelectric bi-material notches and interface cracks using the expanded Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalism in connection to the pure anisotropic elasticity. It is demonstrated that the expanded Lekhnitskii-Eshelby-Stroh formalism with modern Python programming concepts represents an effective theoretical as well as a practical tool for the fracture analysis of piezoelectric bi-materials. The theoretical part of the thesis outlines aspects of anisotropic elasticity and their connection with piezoelectric materials. The governing equations focused on special types of monoclinic piezoelectric materials, which enable decoupling to the in-plane and anti-plane problem, are introduced via the complex potentials. In the practical part of the thesis, the eigenvalue problem of a bi-material notch is proposed in order to determine the singularity exponents as well as the generalized stress intensity factors by application of the two-state -integral. All relations and numerical procedures are applied to the pure anisotropic and subsequently expanded to the piezoelectric fracture problem of bi-material notches and deeply investigated in the numerical examples. A special attention is paid to the change of the asymptotic solution connected with the transition of a very closed notch into an interface crack. Also the influence of arbitrary oriented poling directions upon asymptotic solution is investigated. The accuracy of calculations of the generalised stress intensity factors is tested by comparing the asymptotic solutions with results obtained by the finite element method using a very fine mesh. Finally, the formalism is modified for non-piezoelectric media such as conductors and insulators.
|
|
|
Energy dispersive X-ray spectroscopy of doped PVDF fibers
Smejkalová, Tereza ; Papež, Nikola (oponent) ; Sobola, Dinara (vedoucí práce)
This diploma thesis focuses on a flexible energy harvesting system based on piezoelectric polymer polyvinylidene fluoride (PVDF) with an emphasis on manipulating and optimising the properties and performance. By incorporating powders of piezo-active ceramics, the properties of piezoelectric polymer PVDF could be significantly improved and converted into useful electrical energy. PVDF was formed by electrospinning into fibres with a thickness of 1.5-0.3 µm and then studied with various analytical methods. This work offers a description of electrospinning, a preparation of samples for examination and a theoretical introduction to the analytical methods to which the samples were subjected. The morphology and distribution of the nanostructured ceramics into the PVDF polymer matrix was observed by scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive Xray spectroscopy (EDX). For the formation of phase and detailed phase composition, the samples were comprehensively characterised by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The work also contains analysis in Raman spectroscopy, a method used to identify and compare chemical compounds. The electrical characteristics were studied by dielectric spectroscopy and the correlation with composition is provided. Individual components of doped fibres are characterised and discussed relating to their future use in sensors.
|
|
|
Piezoelektrické rezonátory MEMS pro senzorické aplikace
Klempa, Jaroslav ; Svatoš, Vojtěch (oponent) ; Gablech, Imrich (vedoucí práce)
Tato práce se věnuje základním postupům a procesům při výrobě mikroelektromechanických systémů. Pozornost je věnována materiálovým vlastnostem, depozičním, litografickým a obráběcím procesům. Dále jsou v práci popsány základní principy a aplikace piezoelektrických rezonančních struktur. Praktická část se věnuje simulaci rezonátorů pomocí metody konečných prvků v simulačním prostředí ANSYS® Workbench, jejich výrobě a ověření funkčnosti a přesnosti simulací.
|
|
|
Odhad parametrů prvků v náhradním elektrickém obvodě piezoelektrického rezonátoru
Ryšavý, Lukáš ; Majzner, Jiří (oponent) ; Sedlák, Petr (vedoucí práce)
V rámci této práce je vytvořeno jednoduché měřící pracoviště včetně řídícího softwaru pro odhad parametrů jednotlivých prvků v Masonově náhradním elektrickém obvodě piezoelektrického rezonátoru. Na základě přímého měření vzorků jsou stanoveny hodnoty faktoru kvality rezonátoru, sériové a paralelní rezonance a hodnota odporu v sériové větvi, zbývající hodnoty jsou vypočteny. Software je implementován v prostředí C++ Builder. Experimentální stanovení parametrů náhradního obvodu a jejich ověření bylo provedeno na několika vzorcích krystalových a keramických rezonátorů. Experimentálně naměřené křivky jsou v dobré shodě se simulovanými křivkami s nízkou hodnotou relativní chyby. Toto měřící pracoviště bude sloužit pro vědecké účely ústavu fyziky VUT FEKT.
|
|
|
Energy Harvesting for Industry 4.0 Applications
Gajdošík, Róbert ; Šimek, Václav (oponent) ; Smrž, Pavel (vedoucí práce)
The aim of this thesis is to estimate industrial applications of energy harvesting in industry 4.0. As a part of this project, a working prototype was constructed using a piezoelectric harvester and appropriate sensory equipment. A vibration sensor was chosen as the most appropriate solution for measuring vibrations emanated by the object being observed. Subsequently, a software solution was developed for calculating the frequency of the vibrations using analog sensor input handled by an analog-digital converter. The result is a tested prototype of a self-powered sensor capable of sending warning messages when detecting anomalous vibration frequencies emanating from the monitored object.
|
|
|
Energy dispersive X-ray spectroscopy of doped PVDF fibers
Smejkalová, Tereza ; Papež, Nikola (oponent) ; Sobola, Dinara (vedoucí práce)
This diploma thesis focuses on a flexible energy harvesting system based on piezoelectric polymer polyvinylidene fluoride (PVDF) with an emphasis on manipulating and optimising the properties and performance. By incorporating powders of piezo-active ceramics, the properties of piezoelectric polymer PVDF could be significantly improved and converted into useful electrical energy. PVDF was formed by electrospinning into fibres with a thickness of 1.5-0.3 µm and then studied with various analytical methods. This work offers a description of electrospinning, a preparation of samples for examination and a theoretical introduction to the analytical methods to which the samples were subjected. The morphology and distribution of the nanostructured ceramics into the PVDF polymer matrix was observed by scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive Xray spectroscopy (EDX). For the formation of phase and detailed phase composition, the samples were comprehensively characterised by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The work also contains analysis in Raman spectroscopy, a method used to identify and compare chemical compounds. The electrical characteristics were studied by dielectric spectroscopy and the correlation with composition is provided. Individual components of doped fibres are characterised and discussed relating to their future use in sensors.
|
|
|
Sběr energie pomocí MEMS
Klempa, Jaroslav ; Prášek, Jan (oponent) ; Gablech, Imrich (vedoucí práce)
Tato práce se věnuje metodám sběru volné energie z prostředí kolem nás. V první části jsou popsány základní principy přeměny volné energie na energii elektrickou. Navazující část pojednává o piezoelektřině a piezoelektrických materiálech. Převážná většina popisovaných materiálů nachází uplatnění ve výrobě mikrolektromechanických struktur. Další oddíl je věnován literárnímu průzkumu již navržených a vyrobených piezoelektrických energetických harvesterů. Navazující část práce se věnuje simulacím navržených struktur v programu ANSYS® Workbench. Následuje část s popisem výroby struktur a finální část se zabývá jejich charakterizací z hlediska generovaného výkonu.
|
host ::
RSS.