Статья

Название статьи ДВУХПАРАМЕТРОВЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И УГЛОВОГО УСКОРЕНИЯ
Автор В.В. Янчич, А.Е. Панич
Рубрика РАЗДЕЛ IV. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ
Месяц, год 02, 2016
Индекс УДК 681.586
DOI
Аннотация С целью повышения точности и достоверности измерения параметров виброускорения проведены исследования и разработка двухпараметрового пьезоэлектрического датчика для систем виброконтроля и диагностики работающего промышленного оборудования. Датчик предназначен для одновременного измерения виброускорений поступательных и крутильных колебаний элементов и узлов контролируемого объекта. Многофункциональный механо-электрический преобразователь датчика установлен на основании его корпуса, содержит инерционный и пьезоэлектрический элементы. Работа датчика основана на возникновении в пьезоэлементе деформаций растяжения-сжатия и сдвига при воздействии поступательного и углового ускорений. Для выделения электрических сигналов, вызванных разными типами деформации, пьезоэлемент имеет два слоя с продольной и тангенциальной поляризацией. Характер распределения механических напряжений, электрических полей и зависимость основных технических характеристик датчика от размеров элементов преобразователя исследованы на математической модели методом конечных элементов. Полученные результаты использованы при разработке и оптимизации конструкции. Основные технические характеристики датчика: коэффициент преобразования поступательного ускорения 5 пКл·м–1·с2; коэффициент преобразования углового ускорения 0,135 пКл·рад–1·с2; частота продольного установочного резонанса 21 кГц; частота крутильного установочного резонанса 14 кГц; рабочий диапазон частот при измерении поступательного ускорения от 1 до 6000 Гц; рабочий диапазон частот при измерении углового ускорения от 1 до 4000 Гц; рабочий диапазон температур от минус 60 до +200 °С. Разработан также вариант со встроенным усилителем. Датчик предназначен для эксплуатации в индустриальных условиях на нефтеперерабатывающем и энерговырабатывающем оборудовании, железнодорожном транспорте, а также в других областях техники. Применение двухпараметрового датчика вместо двух однопараметровых позволяет проводить измерения поступательного и углового ускорений в единой точке контролируемого объекта.

Скачать в PDF

Ключевые слова Пьезоэлектрический; датчик; угловое и поступательное ускорение; вибрация; математическая модель.
Библиографический список 1. Костюков В.Н., Науменко А.П. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: учеб. пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. – 360 с.
2. Богуш М.В. Пьезоэлектрические датчики для экстремальных условий эксплуатации. (Пьезоэлектрическое приборостроение. Т. 3). – Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2006. – 346 с.
3. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Шарапова Е.В. Пьезоэлектрические датчики / под ред. В.М. Шарапова. – М.: Техносфера, 2006. – 632 с.
4. Янчич В.В. Пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи (акселерометры): монография // Пьезоэлектрическое приборостроение. Т. 7. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2010. – 304 с.
5. Дмитриенко А.Г., Блинов А.В., Ефремов Е.В. Состояние и перспективы развития информационно-измерительных средств для измерения, контроля и диагностики изделий РКТ и других видов техники // Сб. тр. науч.-техн. конф. «Информационно-измерительная техника». – М.: РУНД, 2014. – С. 113-123.
6. Янчич В.В., Панич А.Е., Янчич В.В. О возможности реализации интегрированных многофункциональных преобразователей пьезоэлектрических датчиков физических величин // Сб. тр. VII Междунар. науч.-технич. конф. «Инновационные процессы пьезоэлектрического приборостроения и нанотехнологий». – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ,
2010. – С. 129-132.
7. Гориш А.В., Панов Д.В., Рубцов И.С. Датчиковая аппаратура для измерения, контроля, диагностики и управления физических параметров в РКТ // Сб. тр. науч.-техн. конф. «Информационно-измерительная техника». – М.: РУНД, 2014. – С. 83-112.
8. Дмитриенко А.Г., Блинов А.В., Трофимов А.Н. Тенденции развития датчиков, преобразователей и на их основе систем измерения, мониторинга и контроля технически сложных объектов ракетно-космической техники // Датчики и системы. – 2012. – № 2. – С. 14-19.
9. Янчич В.В., Панич А.Е., Янчич Вл.В. Перспективы применения интегрированных многофункциональных преобразователей в пьезоэлектрических датчиках механических величин // Инженерный вестник Дона. – 2010. – № 3. – URL: http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2010/209/.
10. Янчич В.В., Янчич Вл.В. Преобразователи пьезоэлектрических датчиков механических величин (конструкции и пути развития): монография. – LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, Deutschland, 2013. – 142 с.
11. Янчич В.В., Джения Д.В., Янчич Вл.В. Пьезоэлектрические двухдиапазонные акселерометры // Сб. тез. VIII Всерос. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2012. – С. 54-59.
12. Янчич В.В., Панич А.Е. Управление характеристиками пьезоэлектрических датчиков с интегрированными многофункциональными преобразователями // Матер. V Междунар.
конф. «Геоинформационные технологии и космический мониторинг». – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2012. – С. 329-334.
13. Янчич Вл.В. Монолитный пьезоэлектрический преобразователь усилия с функцией калибровки // Сб. тр. VIII Всерос. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2012. – С. 59-62.
14. Янчич В.В., Джения Д.В., Янчич Вл.В. Пьезоэлектрические акселерометры с двумя динамическими и частотными диапазонами // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2013. – № 3 (27). – С. 127-134.
15. Янчич Вл.В., Панич А.Е. Двухпараметровый пьезоэлектрический преобразователь // Сб. тр. Междунар. молодежной научной конф. «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения».  Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2013. – С. 179-180.
16. Митько В.Н., Крамаров Ю.А., Панич А.А. Математическое моделирование физических процессов в пьезоэлектрическом приборостроении: монография // Пьезоэлектрическое приборостроение. Т. 6. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2009. – 240 с.
17. Богуш М.В. Проектирование пьезоэлектрических датчиков на основе пространственных электроупругих моделей. – М.: Техносфера, 2014. – 312 с.
18. Янчич Вл.В., Митько В.Н. Исследование механических напряжений и электрических полей в пьезоэлектрическом преобразователе акселерометра методом конечных элементов // Сб. тез. VIII Всерос. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2012. – С. 50-54.
19. Гориш А.В., Панич А.Е., Свирская С.Н., Янчич В.В. Перспективы развития пьезоэлектрических датчиков механических величин для РКТ и других областей // Сб. тр. науч.-техн. конф. «Информационно-измерительная техника». – М.: РУНД, 2014. – С. 282-293.
20. Янчич Вл.В., Панич А.Е., Свирская С.Н. Критерии выбора пьезокерамических материалов для датчиков механических величин // Сб. тр. II междунар. молодежной научной конф. «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения»: в 2 т. Т 1. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2015. – С. 156-164.

Comments are closed.