Двухпараметровые измерительные преобразователи с логометрическим выходом на базе составных пьезотрансформаторов
УДК 535.3:621.317.2
Аннотация
Представлены результаты сравнительного анализа метрологических характеристик вариантов построения двухпараметровых пьезотрансформаторных измерительных преобразователей с логометрическим выходом. Исследования проводились с использованием методов имитационного моделирования. Конструктивно измерительный преобразователь представляет собой составной пьезоэлектрический трансформатор с двумя степенями свободы. Чувствительным элементом преобразователя может являться вибратор, или элемент связи между резонаторами. При изменении параметров чувствительного элемента происходит перераспределение колебательной энергии по степеням свободы, зависящее от характера взаимодействий и уровня связи в системе, добротности резонаторов, степени расстройки их собственных частот. Для формирования выходного сигнала датчика может использоваться отношение выходных напряжений двух пьезотрансформаторов, возбуждаемых на одной частоте, или отношение выходных напряжений с одного пьезотрансформатора, поочередно возбуждаемого на двух разных частотах. Применение определенных режимов связанных колебаний в системе позволяет реализовать необходимый механизм чувствительности датчика, а применение соответствующих способов формирования выходного сигнала датчика позволяет повысить чувствительность и избирательность измерительного процесса.
Скачивания
Литература
Шарапов В.М., Минаев И.Г., Сотула Ж.В. и др. Пьезокерамические трансформаторы и датчики. Черкасы: Вертикаль. 2010. 278 с.
Низаметдинов А.М. Измерение добротности и собственной частоты колебательной системы вибровискозиме-трического датчика. // Датчики и системы. 2016. № 10. С. 15-20.
Heinisch M., Voglhuber-Brunnmaier Т., Reichel E. K. et al. Reduced Order Models for Resonant Viscosity and Mass Density Sensors // Sensors and Actuators A: Physical. 2014. Vol. 220. P. 76-84. DOI: 10.1016/j.sna.2014.09.006
Hadidi S., Hassanzadeh A., A Novel Self-Powered, High-Sensitivity Piezoelectric Vibration Sensor Based on Piezoelectric Combo Effect // IEEE Sensors Journal. 2023. Vol. 23. No 21. P. 25797-25803. DOI: 10.1109/JSEN.2023.3317445
Lee C. K., Hsu Y. H., Hsiao W. H. et al. Electrical and Mechanical Field Interactions of Piezoelectric Systems: Foundation of Smart Structures-Based Piezoelectric Sensors and Actuators, and Free-Fall Sensors // Smart Materials and Structures. 2004. Vol. 13. No 5. P 1090. DOI: 10.1088/0964-1726/13/5/015
Соломин Б.А., Низаметдинов А.М., Черторийский А.А. и др. Миниатюрный вибровискозиметрический датчик повышенной чувствительности и быстродействия // Датчики и системы. 2015. № 7. С. 35-39.
Spletzer M., Raman A., Wu A. Q. et al. Ultrasensitive Mass Sensing Using Mode Localization in Coupled Microcantilevers // Applied Physics Letters. 2006. Vol. 88. No 25. P. 254102-1254102-3. DOI: 10.1063/1.2216889
Янчич В.В., Панич А.Е., Янчич Вл.В. О возможности реализации интегрированных многофункциональных преобразователей пьезоэлектрических датчиков физических величин // VII Междунар. науч.-технич. конф. «Инновационные процессы пьезоэлектрического приборостроения и нанотехнологий» : сб. тр. Ростов-н/Д.: Изд-во ЮФУ 2010. С. 129-132.
Янчич В.В., Панич А.Е., Янчич Вл.В. Перспективы применения интегрированных многофункциональных преобразователей в пьезоэлектрических датчиках механических величин // Инженерный вестник Дона. 2010. № 3 (13). С. 172-174.
Янчич В.В., Янчич Вл.В. Преобразователи пьезоэлектрических датчиков механических величин (конструкции и пути развития). Saarbrucken: LAP Lambert Academic Publishing. 2013. 142 с.
Янчич В.В., Панич А.Е. Управление характеристиками пьезоэлектрических датчиков с интегрированными многофункциональными преобразователями // Матер. V Междунар. конф. «Геоинформационные технологии и космический мониторинг». Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2012. С. 329-334.
Янчич Вл.В., Панич А.Е. Двухпараметровый пьезоэлектрический преобразователь // Междунар. молодежная научн. конф. «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения» : сб. тр. Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2013. С. 179-180.
Митько В.Н., Крамаров Ю.А., Панич А.А. Математическое моделирование физических процессов в пьезоэлектрическом приборостроении : монография. Пьезоэлектрическое приборостроение. Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2009. Т. 6. 240 с.
Богуш М.В. Пьезоэлектрические датчики для экстремальных условий эксплуатации. Пьезоэлектрическое приборостроение : сб. в 3 т. Т. 3. Ростов н/Д.: Изд-во СКНЦ ВШ, 2006. 346 с.
Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Шарапова Е.В. Пьезоэлектрические датчики. М.: Техносфера, 2006. 632 с.
Седалищев В.Н. Пьезотрансформаторные измерительные преобразователи : монография. Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2015. 167 с.
SedalischevV.N., Sergeeva Ia.S., 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. / IOP Publishing. Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1615. Article: 012030. DOI: 10.1088/17426596/1615/1/012030
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. / IOP Publishing. Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2142, Article: 012018. DOI: 10.1088/1742-6596/2142/ 1/012018
Copyright (c) 2025 Виктор Николаевич Седалищев, Роман Владимирович Краев, Алексей Валерьевич Сеулеков, Сергей Владимирович Умбетов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
