Составные пьезотрансформаторные датчики уровня сыпучих материалов
УДК 5З.087.92
Аннотация
Приведено описание принципов построения и особенностей функционирования составных пьезотрансформаторных датчиков (ПТД) уровня сыпучих материалов, применимых для работы в условиях высоких температур, химических и механических воздействий. Чувствительными элементами (ЧЭ) являются составные пьезоэлектрические трансформаторы (ПЭТ) с согласованными размерами. В зависимости от конструкции и назначения датчика ЧЭ может представлять собой колебательную систему с одной, двумя и более степенями свободы, систему с распределенными параметрами. Это позволяет использовать устройства такого типа в качестве сигнализаторов, а также для осуществления непрерывного контроля уровня сыпучих материалов в емкостях. Возбуждение механических колебаний в чувствительном элементе датчика и формирование выходных сигналов могут осуществляться по схемам с одним или двумя ПЭТ. При реализации первого варианта в качестве выходного сигнала датчика используется отношение выходных напряжений, снимаемых с одного ПЭТ на нормальных частотах синхронизации (НЧС) синфазных и противофазных колебаний в системе. При реализации второго варианта построения датчика используются выходные напряжения, снимаемые с двух ПЭТ на одной из НЧС. Реализация соответствующей схемы и способа формирования выходного сигнала датчика позволяет повысить метрологические и эксплуатационные характеристики измерительных устройств такого типа, расширить диапазон измерения и условия их эксплуатации.
Описан механизм чувствительности датчика, представлены результаты имитационного моделирования работы датчика, выработаны рекомендации по разработке и проектированию измерительных устройств такого типа.
Скачивания
Литература
Джексон Р.Г. Новейшие датчики. М., 2007.
Богуш М.В. Пьезоэлектрические датчики для экстремальных условий эксплуатации // Пьезоэлектрическое приборостроение ; в 3 т. Т. 3. Ростов н/Д., 2006.
Chih Kung Lee, Yu Hsiang Hsu, Wendy Wen-Hsin Hsiao, and Jeremy W. J. Wu "Electrical and mechanical field interactions of piezoelectric systems: foundation of smart-structure-based piezoelectric sensors and actuators, piezotransformers, and free-fall sensors", Proc. SPIE 5054, Smart Structures and Materials 2003: Industrial and Commercial Applications of Smart Structures Technologies.
Sharapov V., Мinaev I., Sotula Zh., Bazilo К., Kunitskaya L. Ed. Sharapov V. Piezoceramic transformers and sensors. Cherkassy: Vertical. 2010.
Sharapov V., Vladisauskas A., Bazilo K., Kunitskaya L., Sotula Zh. Methods of synthesis of piezoceramic transducers: spatial energy force structure of piezoelemеnt. ISSN 1392-2114 Ultrasound. 2009 Vol.64. № 4.
Седалищев В.Н. Пьезотрансформаторные измерительные преобразователи : монография. Барнаул, 2015.
SedalischevV., SergeevaYa. Simulation of measuring transducers based on interconnected piezoresonators // X International Conference on High-performance computing systems and technologies in scientific research, automation of control and production (HPCST) 2020. Barnaul, 24-25 April 2020 / J. Phys. : Conf. Ser. Vol. 1615, article: 012030.
Sedalishchev V.N., Sergeeva Ia.S., Strahatov D.O. Simulation modeling of composite piezotransformer measuring transducer with differential output //XI International Conference on High-performance computing systems and technologies in scientific research, automation of control and production (HPCST) 2021. Barnaul, 21-22 May 2021. / J. Phys. : Conf. Ser. Vol. 2142, article: 012018.
Партс Я.А. Многочастотные пьезорезонансные датчики: принцип действия, способы построения, решаемые задачи // Нелинейный мир. 2009. № 5, т. 7.
Евдокимов Ю.К., Партс Я.А. Квазираспределенные пьезорезонансные датчики в промышленных системах измерения температуры // Мир измерений. 2010. № 3 (109).
Copyright (c) 2022 Виктор Николаевич Седалищев, Роман Владимирович Краев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
