Chương 3 CẤU TRÚC VÀ MÔ HÌNH CẢM BIẾN SÓNG BỀ MẶT
3.4. Mô hình mô phỏng trong Comsol [19][20]
Phần mềm COMSOL Multiphysics (COMSOL) là một phần mềm kỹ thuật, thiết kế, phân tích phần tử cho các mô hình và mô phỏng của bất kỳ hệ thống dựa trên vật lý nào. COMSOL được sử dụng trong nghiên cứu này để mô phỏng các hệ thống cảm biến máy in phun. Mô hình vật lý là thiết bị áp điện (PZD) thuộc nhóm Cơ học kết cấu. Tính chất vật lý được giao cho từng phần của hệ thống như vậy để nó phù hợp với thiết kế. Đặc biệt, các vật liệu áp điện Lithium niobate được tập trung bởi vì nó đóng một phần quan trọng của hệ thống cảm biến. Các điện áp xoay chiều được đặt vào điện cực và biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ. Sau khi tất cả các tính năng của hệ thống được tinh chỉnh cho phù hợp, COMSOL tiến hành chạy tính toán mô phỏng, để xác định trạng thái của mỗi thành phần trong hệ thống.
Chọn không gian mô phỏng là 3 chiều.
Hình 3-6 – Lựa chọn kiểu tính toán
Sau khi chọn môi trường vật lý và kiểu tính toán, thiết kế các mô hình được thực hiện một cách chi tiết. Định nghĩa của mô hình bao gồm các thông số và biến. Trong bước này, tất cả các giá trị của tham số và biến được khai báo.
Hình 3-8 Xây dựng khối hình học cho mô hình
Tiếp theo, ta lựa chọn vật liệu cho từng khối hình đã vẽ ở bước trên. Bao gồm vật liệu áp điện cấu thành nên đế, thanh IDT làm bằng nhôm, giếng chất lỏng.
Tính chất vật lý của mô hình được thiết lập trong bước tiếp theo. Tại đây, các giá trị khởi tạo ban đầu, các ràng buộc của các phần trong mô hình được thiết lập. Bao gồm các điều kiện cho các biên, ranh giới giữa các loại vật liệu, và cả ràng buộc cho từng khối vật liệu. Được thể hiện trong hình 3-10.
Hình 3-10 Cài đặt tính chất vật lý
Quá trình tính toán mô phỏng được thực hiện sau khi ta thiết kế hoàn chỉnh mô hình mô phỏng. Các bước nhảy về thời gian, độ chi tiết của kết quả theo thời gian được quy định trong bước này.
Hình 3-11 Chuẩn bị tính toán
Sau quá trình tính toán khoảng một đến hai ngày, tùy mức độ phức tạp của hệ thống mô phỏng, ta thu được kết quả mô phỏng. Các kết quả này được sử dụng và xử lý bằng Matlab để tìm ra mối quan hệ và sự khác nhau trong hai kênh truyền sóng.