মাল্টিফিজিক্স সিমুলেশন সফ্টওয়্যার ইঞ্জিনিয়ারদেরকে পিজোইলেকট্রিক অ্যাকোস্টিক ট্রান্সডুসার ডিজাইন করতে সাহায্য করতে পারে যাতে ডিভাইসের ক্ষুদ্রকরণের চাহিদা মেটাতে পারে।
আপনি যা শিখবেন:
পাইজোইলেকট্রিক প্রযুক্তির ব্যাপক প্রয়োগ।
নির্ভুলতা বজায় রেখে ডিভাইসগুলিকে ছোট করার প্রবণতা কেন ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য বর্তমান চ্যালেঞ্জ।
মাল্টিফিজিক্স সফ্টওয়্যার সরঞ্জামগুলি কীভাবে পাইজোইলেকট্রিক অ্যাকোস্টিক ট্রান্সডুসার ডিজাইন করার সহজাত মাল্টিফিজিক্স চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করতে পারে।
ভোক্তা মিডিয়া ডিভাইস থেকে শুরু করে মেডিকেল ডায়াগনস্টিক টুল থেকে প্রতিরক্ষা-সম্পর্কিত সোনার অ্যাপ্লিকেশন পর্যন্ত ইলেকট্রনিক পণ্যের ক্রমবর্ধমান ক্ষুদ্রকরণ এবং পরিশীলিততা, ভোক্তাদের জন্য উপযোগীতা এবং স্বাচ্ছন্দ্যের দান- এবং ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য একটি চলমান চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে।এই আপাতদৃষ্টিতে বিচ্ছিন্ন পণ্যগুলি (অডিও/মোবাইল ডিভাইস স্পিকার, কিছু অ-আক্রমণকারী মেডিকেল ডিভাইস এবং সোনার অ্যারে) অভিন্নভাবে একোস্টিক সিগন্যাল তৈরি এবং গ্রহণ করার জন্য পাইজোইলেকট্রিক ট্রান্সডুসারের উপর নির্ভর করে।
যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করার ক্ষমতার জন্য 20 শতকের প্রথমার্ধ থেকে পাইজোইলেকট্রিক পদার্থের মূল্যায়ন করা হয়েছে এবং এর বিপরীতে।যাইহোক, 21 শতকের প্রযুক্তি দাবি করে যে এই একই উপকরণগুলি যতটা সম্ভব কম শক্তি ব্যবহার করে ছোট এবং ছোট প্যাকেজের মধ্যে আরও বেশি শব্দ বা আরও সুনির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি করে।
বিদ্যুৎ, কম্পন এবং ধ্বনিবিদ্যার সঙ্গমের কারণে পাইজোইলেকট্রিক-ধারণকারী ডিভাইসগুলি ডিজাইন করার চ্যালেঞ্জটি প্রকৃতিতে সহজাতভাবে মাল্টিফিজিক্স।সুতরাং, ডিজাইনারদের অবশ্যই এমন সরঞ্জাম থাকতে হবে যা তাদের পণ্যগুলির মধ্যে একাধিক পদার্থবিদ্যা গণনা করতে পারে।
Piezoelectric উপাদান ওভারভিউ
পাইজোইলেকট্রিক উপকরণগুলি এমন উপাদান যা যান্ত্রিক চাপের কারণে বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে পারে, যেমন কম্প্রেশন।ভোল্টেজ (বিদ্যুৎ) প্রয়োগ করা হলে এই উপকরণগুলিও বিকৃত হতে পারে।সাধারণ পাইজোসেরামিক উপকরণ, অ-পরিবাহী সিরামিক বা স্ফটিক, দুটি ধাতব প্লেটের মধ্যে স্থাপন করা হয়।
পাইজোইলেকট্রিসিটি তৈরি করতে, উপাদানটি অবশ্যই সংকুচিত বা চেপে ধরতে হবে।পাইজোইলেকট্রিক সিরামিক উপাদানে প্রয়োগ করা যান্ত্রিক চাপ বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে।পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব বিপরীত হতে পারে, যাকে বিপরীত পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব হিসাবে উল্লেখ করা হয়।এটি একটি পাইজোইলেকট্রিক ক্রিস্টাল সঙ্কুচিত বা প্রসারিত করতে বৈদ্যুতিক ভোল্টেজ প্রয়োগ করে তৈরি করা হয়।বিপরীত পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে।
পাইজোইলেকট্রিক উপকরণগুলি দৈনন্দিন পণ্যগুলির একটি আশ্চর্যজনক অ্যারেতে পাওয়া যায়।আপনি একটি "ক্লিক-এন্ড-ফ্লেম" লাইটারের বোতাম টিপলে যে শিখাটি প্রাণে ঝাঁপিয়ে পড়ে তা পিজোইলেকট্রিক উপাদানের সংকোচনের দ্বারা অস্তিত্বে সহায়তা করেছিল, যা একটি স্পার্ক তৈরি করে।
এখন, আসুন কিছু অন্যান্য পণ্যের দিকে তাকাই যা ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য ছোট ডিভাইসের মধ্যে আউটপুট বাড়ানোর প্রয়োজনের কারণে আরও বেশি চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে।
মাইক এবং স্পিকার
পাইজোইলেক্ট্রিক উপকরণগুলি ধ্বনিবিদ্যায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।মাইক্রোফোনে পাইজোইলেকট্রিক স্ফটিক থাকে যা আগত শব্দ তরঙ্গকে সংকেতে রূপান্তর করে যা পরে বহির্গামী পরিবর্ধিত শব্দ তৈরি করতে প্রক্রিয়া করা হয়।ছোট স্পিকার, যেমন সেল ফোন এবং অন্যান্য মোবাইল ডিভাইসের মধ্যে, এছাড়াও পিজোইলেকট্রিক স্ফটিক দ্বারা চালিত হয়।ডিভাইসের ব্যাটারি একটি ফ্রিকোয়েন্সিতে ক্রিস্টালকে কম্পন করে যা শব্দ উৎপন্ন করে।
এখানে চ্যালেঞ্জ হল পাইজোইলেকট্রিক ট্রান্সডুসার ডিজাইন করা যা একটি ছোট প্যাকেজের মধ্যে এবং ডিভাইসের ব্যাটারি খুব বেশি নষ্ট না করে খুব-উচ্চ মানের শব্দ তৈরি করতে পারে।
চিকিত্সা সংক্রান্ত যন্ত্রপাতি
অ-আক্রমণকারী চিকিৎসা যন্ত্র যেমন শ্রবণ যন্ত্রগুলিও তাদের অপারেশনের একটি অংশের জন্য পিজোইলেকট্রিক্সের উপর নির্ভর করে।তাই, আল্ট্রাসাউন্ড প্রযুক্তিও করে, যা পাইজোইলেকট্রিক উপাদানের একটি প্রধান প্রয়োগ।
আল্ট্রাসোনিক্সে, পাইজোইলেকট্রিক পদার্থগুলি উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ তরঙ্গ (1.5 এবং 8 মেগাহার্জের মধ্যে) তৈরি করতে বিদ্যুতায়িত হয় যা শরীরের টিস্যুতে প্রবেশ করতে সক্ষম।তরঙ্গগুলি ফিরে আসার সাথে সাথে, পাইজোইলেকট্রিক স্ফটিকগুলি প্রাপ্ত যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করে, এটিকে একটি চিত্রে রূপান্তর করার জন্য আল্ট্রাসাউন্ড মেশিনে ফেরত পাঠায়।
অন্যান্য চিকিৎসা যন্ত্র যেমন হারমোনিক স্ক্যাল্পেলগুলি অস্ত্রোপচারের সময় টিস্যু কাটতে এবং ছাঁটাই করার জন্য পাইজোইলেকট্রিক পদার্থের কম্পনের বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে।ডিভাইসের মধ্যে থাকা পিজোইলেকট্রিক স্ফটিকগুলি একই সাথে কাটা এবং দাগ দেওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় গতিশক্তি এবং তাপ শক্তি উভয়ই উৎপন্ন করে।
অতিস্বনক ডিজাইন চ্যালেঞ্জগুলি আল্ট্রাসাউন্ডে ব্যবহৃত খুব সুনির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি করতে পাইজোইলেকট্রিক উপাদানগুলির সঠিক আকৃতি এবং উপাদান গঠন নির্ধারণের প্রয়োজনীয়তার উপর ফোকাস করে।এবং, সুরেলা স্ক্যাল্পেলের উদাহরণে, ডিজাইনটিকে অবশ্যই ডিভাইসের কম্পনের প্রতিক্রিয়াতে গরম করার প্রভাবগুলির জন্য অ্যাকাউন্ট করতে হবে।
সোনার
সম্ভবত পাইজোইলেকট্রিক প্রযুক্তির বিস্তৃত এবং সবচেয়ে দীর্ঘস্থায়ী ব্যবহার সোনার অ্যাপ্লিকেশনের মধ্যে পাওয়া যেতে পারে।প্রথম বিশ্বযুদ্ধের সময়, সোনার ছিল পাইজোইলেকট্রিসিটির প্রথম বাণিজ্যিক প্রয়োগ, এবং দুটি বিশ্বযুদ্ধের মধ্যবর্তী সময়ে এর ব্যবহার আকাশচুম্বী হয়েছিল।
আজ, সামরিক, বাণিজ্যিক জেলেদের দ্বারা ব্যবহৃত এবং অন্যান্য অসংখ্য সামুদ্রিক অ্যাপ্লিকেশন সহ সমস্ত সোনার-ভিত্তিক সিস্টেম, শব্দ তরঙ্গ উৎপন্ন এবং গ্রহণ উভয়ের জন্য একটি পাইজো-ধারণকারী ট্রান্সডুসার ব্যবহার করে।
100 বছরেরও বেশি সময় ধরে, পাইজোইলেকট্রিক ট্রান্সডুসারগুলি নিমজ্জিত বস্তুগুলি সনাক্ত করতে ব্যবহার করা হয়েছে।(আইস্টক)
এটি সহজ বলে মনে হচ্ছে, কিন্তু বায়ুর পরিবর্তে জলের মাধ্যমে শব্দের প্রচারের জন্য ট্রান্সডুসার ডিজাইন করা তার নিজস্ব জটিল প্রকৌশল চ্যালেঞ্জের সেট উপস্থাপন করতে পারে।এই অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য প্রায়শই পাইজোইলেকট্রিক ডিভাইসের প্রয়োজন হয় উচ্চ-শক্তির সংকেত তৈরি করার জন্য যা সনাক্তযোগ্য স্তরের নীচে হ্রাস না করে দীর্ঘ দূরত্বে প্রচার করা যায়।
নতুন ব্যবহার
পাইজোইলেকট্রিক উপকরণের একটি উদীয়মান প্রয়োগ শক্তি-হার্ভেস্টিং প্রযুক্তির মধ্যে রয়েছে।পাইজো উপাদানগুলির অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে, এগুলি সফলভাবে যে কোনও অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহার করা যেতে পারে যা কম্পনের প্রয়োজন বা উত্পাদন করে।
শক্তি সংগ্রহে, বহিরাগত কম্পন পাইজোইলেকট্রিক উপাদানে একটি যান্ত্রিক স্ট্রেন তৈরি করে যা বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।সেই পাইজো-সৃষ্ট শক্তিটি ডিভাইস বা সিস্টেমের অন্যান্য উপাদানগুলিকে শক্তি দেওয়ার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
ব্যাটারি-স্বাধীন টায়ার-চাপ-মনিটরিং সিস্টেম (TPMS) এমন একটি উদাহরণ উপস্থাপন করে।গাড়ির টায়ার ঘোরার সাথে সাথে যান্ত্রিক শক্তি উৎপন্ন হয়।একটি পাইজো-ধারণকারী সেন্সর সেই শক্তি সংগ্রহ করে, এটি সঞ্চয় করে এবং ড্রাইভারের ডিসপ্লে প্যানেলে একটি সংকেত পাঠায়।TPMS গুলি ঐতিহাসিকভাবে ব্যাটারি চালিত হয়েছে, কিন্তু পরিবেশ বান্ধব ব্যাটারির বিকল্পগুলির প্রতি আগ্রহ বৃদ্ধির ফলে পাইজোইলেকট্রিক পদার্থের শক্তি-সঞ্চয়ন সম্ভাবনার উপর নতুন ফোকাস হয়েছে৷
পুরানো আবিষ্কার, আধুনিক চ্যালেঞ্জ
যদিও পাইজোইলেকট্রিক উপকরণগুলি এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে ব্যবহার করা হয়েছে, ছোট এবং আরও জটিল পণ্যগুলির মধ্যে তাদের প্রয়োগের বর্তমান প্রয়োজনীয়তা ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য একটি চ্যালেঞ্জ উপস্থাপন করে।সঠিক উপকরণ নির্বাচন করা এবং সঠিক স্ফটিক আকৃতি ডিজাইন করা একটি প্রোটোটাইপের কার্যকারিতার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
Piezos অত্যন্ত জটিল বস্তুগত বৈশিষ্ট্য আছে যেগুলি অত্যন্ত পরস্পর জড়িত, এবং উপাদান গঠন বিষয়.একইভাবে, যদি পাইজোইলেকট্রিক ক্রিস্টালের আকৃতি সঠিক অনুরণিত ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি না করে, তাহলে ডিভাইসটি কাজ করবে না।এবং, "অবজারভার ইফেক্ট" সহ মার্জিত লকস্টেপে, একটি পাইজোইলেকট্রিক ক্রিস্টালের খুব বিদ্যুতায়ন তার আকৃতিকে বিকৃত করে এবং আরও বিদ্যুৎ উৎপাদন করে।
এটি একটি অবিশ্বাস্যভাবে জটিল প্রতিক্রিয়া লুপ যা একটি নকশা সমাধানের জন্য চিৎকার করে যা দীর্ঘ বিল্ড-টেস্ট প্রোটোটাইপ প্রক্রিয়ার সাথে জড়িত অনুমানকে দূর করে।
কেন সিমুলেশন ব্যাপার
অরৈখিকতার সাথে ডিল করার সময় সিমুলেশন সবসময় সহায়ক।এটি ডিজাইনারদের অনেক অজানার মধ্যে নির্মাণ এবং পরীক্ষা করার অকৃতজ্ঞ (এবং প্রায়শই বাজেটেরভাবে অসম্ভাব্য) কাজ থেকে বাধা দেয়।ইলেক্ট্রোঅ্যাকোস্টিক ট্রান্সডুসারগুলি বিবেচনা করার সময়, বৈদ্যুতিক শক্তি, যান্ত্রিক শক্তি এবং ধ্বনিবিদ্যার অনন্য সংমিশ্রণটি স্থিরভাবে অরৈখিক, এবং প্রকৃতিতে সহজাতভাবে বহুপদার্থবিদ্যা।
মাল্টিফিজিক্স সিমুলেশন ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের অপারেটিং অবস্থার মধ্যে তাদের ডিভাইসের ডিজাইন অনুকরণ করতে সক্ষম করে পণ্যগুলিকে আরও কার্যকরভাবে বিকাশের জন্য সরঞ্জাম সরবরাহ করতে পারে।উপরন্তু, এই সিমুলেশনগুলি কন্ট্রোল সার্কিট থেকে পাইজোইলেক্ট্রিক ট্রান্সডুসার থেকে আশেপাশের অ্যাকোস্টিক পরিবেশ পর্যন্ত সমগ্র ইকোসিস্টেম অন্তর্ভুক্ত করতে পারে।মাল্টিফিজিক্স সিমুলেশনগুলি একাউন্টে ফ্যাক্টর গ্রহণ করবে যেমন:
যান্ত্রিক এবং বৈদ্যুতিক প্রতিক্রিয়া গঠনমূলক সমীকরণ
পাইজোইলেকট্রিক উপাদান বৈশিষ্ট্যের পোলিং দিক
সীমানা শর্ত
স্ট্রাকচারাল মেকানিক্স/ভাইব্রেশনাল হিটিং
যেহেতু পিজোইলেক্ট্রিক-নির্ভর ডিভাইসগুলি অত্যাধুনিক ভোক্তাদের চাহিদা মেটাতে আরও ছোট এবং জটিল হয়ে ওঠে (সেই ব্যক্তি বা শিল্প), ডিজাইন ইঞ্জিনিয়ারদের অবশ্যই এমন সরঞ্জাম থাকতে হবে যা তাদের পণ্যের মধ্যে একাধিক পদার্থবিদ্যা গণনা করে।মাল্টিফিজিক্স সিমুলেশন টুল জটিল ডিজাইন চ্যালেঞ্জের জন্য স্বচ্ছতা এবং দিকনির্দেশনা প্রদান করতে পারে।
