Frecuencia resonante de elementos piezoeléctricos y generación de múltiples tonos.

En otra pregunta que planteé , se sugirieron un par de piezas de "sonido piezoeléctrico" con el propósito de una alternativa compacta pero razonablemente ruidosa a las sirenas electromecánicas.

Estaba tratando de comprender las diversas características de los dispositivos que tienen estos "sonidos pieze" y cómo podría usarlos para generar un patrón de sonido (que involucre al menos 2 frecuencias diferentes), sin sacrificar demasiado el aspecto de "sonoridad".

Aquí es donde me encontré con la "frecuencia de resonancia" de los elementos piezoeléctricos, que se menciona en todas las hojas de datos. Entonces mi pregunta es, ¿es esta la frecuencia en la que el dispositivo es más fuerte pero aún es posible generar tonos en otras frecuencias, posiblemente con un volumen reducido? Ninguna de estas hojas de datos proporciona un gráfico de las características de sonoridad frente a frecuencia del dispositivo. Entonces, me pregunto si las sirenas piezoeléctricas con la "frecuencia resonante" mencionada (pero falta el gráfico), ¿pueden producir sonido en una sola frecuencia?

Los dos SE QnA se refieren a:

  1. Características del zumbador piezoeléctrico
  2. Múltiples tonos con altavoz piezoeléctrico

Respuestas (2)

Puede usar el piezo para producir sonido en un amplio rango de frecuencias, pero de hecho será más fuerte en la frecuencia de resonancia. Si observa algunas hojas de datos más, encontrará que algunos fabricantes publican SPL versus datos de frecuencia, como Murata, por ejemplo.

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Como puede ver, el espectro puede ser muy diferente entre dos zumbadores piezoeléctricos (los gráficos son para tipos de la misma serie PKM), por lo que vale la pena comparar muchos tipos diferentes.

Lecturas adicionales
Componentes de sonido piezoeléctricos , catálogo de Murata

Tenga en cuenta que uno de estos gráficos es una onda cuadrada y el otro es una onda sinusoidal. Espero que los gráficos se vean mucho más similares si ambos fueran del mismo tipo de señal de entrada.
@mjcopple: tiene razón en que no son completamente comparables, pero seguirá habiendo una gran diferencia. El PKM13 puede producir 20, quizás 30 dB SPL a 100 Hz y sus primeros armónicos, mientras que para el PKM22 esto es 60 dB. Los armónicos más altos no tienen suficiente energía para cubrir esa diferencia.
Gracias Steven por responder y @mjcopple por señalar el aspecto de la respuesta de frecuencia al tipo de señal; se había perdido por completo ese aspecto.
Solo me preguntaba, si deseo crear un patrón de audio usando 2-3 tonos diferentes, cada uno producido al mismo nivel de "sonoridad" (presión de sonido), tendría que ajustar el Vrms aplicado a los terminales piezoeléctricos, ¿verdad?

Si el objetivo es producir un sonido que llame la atención usando un piezoeléctrico pequeño, su mejor opción puede ser modular entre dos tonos que tienen fuertes picos resonantes, usando una frecuencia de modulación variable. Especialmente cuando se manejan fuerte, los beepers piezoeléctricos producen mucha distorsión, por lo que aunque tienen una capacidad limitada para producir directamente sonidos de baja frecuencia, tienen una capacidad mucho mayor para producir una amplia gama de frecuencias como consecuencia de la distorsión. Predecir exactamente qué frecuencias se producirán al mayor volumen puede ser difícil, pero no es realmente necesario si el único propósito del ruido es llamar la atención.

Frecuencia resonante de elementos piezoeléctricos y generación de múltiples tonos.
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