Найти

Результаты поиска

• ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРЕПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА УСКОРЕНИЯ

  В.В. Янчич

  2021-07-18

  Аннотация ▼

  Исследования выполнены с целью получения данных, необходимых для повышения
  точности расчета и оптимизации конструкций пьезоэлектрических датчиков механиче-
  ских величин, которые широко используются для контроля, мониторинга и диагностики
  сложного оборудовании и инженерных сооружений в различных областях техники. Задача
  исследований состоит в изучении особенностей рабочих деформаций в пьезоэлектрическом
  электромеханическом преобразователе в области крепления к основанию датчика и оценке
  их влияния на основные метрологические характеристики. Объектом исследования являет-
  ся электромеханический преобразователь в виде цилиндрического монолитного блока из
  пьезоэлектрической керамики с отношением высоты к диаметру от 0,33 до 2, закреплен-
  ный на основании датчика, на которое воздействует поступательное ускорение вибраци-
  онных колебаний со стороны контролируемого объекта. С использованием программного
  пакета ANSYS Multiphysics исследована математическая модель преобразователя с двумя
  принципиально разными типами крепления  «свободно-скользящего» и «жесткого». При
  этом выявлен механизм поперечного механического шунтирования деформации преобразо-
  вателя в области границы жесткого креплении. Для количественной оценки влияния усло-
  вий крепления на характеристики преобразователя предложены «коэффициент влияния
  крепления» и формула для его определения при различных отношениях высоты к диаметру
  преобразователя. Для определения влияния крепления преобразователя в реальных конст-
  рукциях датчиков разработана методика и проведены экспериментальные исследования с
  учетом свойств используемых на практике конструкционных материалов и наиболее час-
  то применяемого упругого поджатия элементов. Установлено, что свойства материала
  основания и соотношения размеров преобразователя в реальной конструкции датчика мо-
  гут вызывать изменения его коэффициента преобразования по напряжению до 15 %, ко-
  эффициента преобразования по заряду до 22 %, электрической емкости до 9 % и частоты
  продольного резонанса до 16 %. Влияние граничных условий крепления снижается одновре-
  менно с возрастанием относительной высоты преобразователя. Экспериментально полу-
  чены данные для расчета коэффициента влияния крепления при выполнении основания
  датчиков из металлов с модулем упругости от 74 до 300 ГПа и плотностью от 2,7 до 17,5
  т/м3. Результаты проведенных исследований могут учитываться при конструировании
  пьезоэлектрических датчиков механических величин.