Leistungsverstärker mit erhöhten Linearitätseigenschaften zum Betrieb von Piezoflächenaktoren

Abstract

Thema der Masterarbeit ist die Untersuchung von Möglichkeiten zur Linearisierung des Zusam-menhangs zwischen der Verformung und dem Ansteuersignal eines Piezoflächenaktors, wie diese beispielsweise bei der Schallstrukturbeeinflussung eingesetzt werden. Dafür wurden zunächst mehrere Möglichkeiten der Linearisierung theoretisch gegenübergestellt und die der Ladungsregelung als die geeigneteste ausgewählt. Bei diesem Verfahren wird aus-genutzt, dass der Zusammenhang zwischen aufgebrachter Ladung und der Verformung das Pie-zoelements linearer verläuft als der zwischen Spannung und Verformung. Um dies zu überprüfen, wurde ein ladungsgeführter Verstärker konzipiert und aufgebaut. An-schließend wurden sowohl mit diesem Verstärker als auch mit einem Spannungsverstärker Mes-sungen bei verschiedenen Ansteueramplituden und -frequenzen durchgeführt, um so einen Ver-gleich des ladungsgeführten mit dem herkömmlichen spannungsgeführten Betrieb zu erhalten. Ergebnis dieses Vergleichs ist, dass bei dem gewählten Messaufbau der Ladungsverstärker bei geringen Frequenzen bessere Ergebnisse liefert als der Spannungsverstärker. Topic of the master thesis is the research on ways to linearize the relationship between the de-formation and the control signal of a piezo patch transducer, which are used e. g. for active vibration control. Several ways of linearization were compared theoretically. Charge control was selected as the most suitable. It depends on the fact that the relationship between the applied charge and the deformation of the piezo element is much more linear than the relationship between voltage and deformation. To verify this, a charge-controlled amplifier has been designed and built. Then measurements were made at different amplitudes and frequencies with both the charge-controlled and the volt-age controlled amplifier to obtain a comparison. Result of this comparison is that the charge amplifier produces better results than the voltage amplifier at low frequencies with the selected mesurement setup.