WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«Янчич В.В. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ВИБРАЦИОННОГО И УДАРНОГО УСКОРЕНИЯ Учебное пособие Ростов-на-Дону 2008 Рецензенты: Доцент кафедры электротехники и электроники ДГТУ, к.ф-м.н. Мадорский ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Янчич В.В.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ВИБРАЦИОННОГО

И УДАРНОГО УСКОРЕНИЯ

Учебное пособие

Ростов-на-Дону 2008 Рецензенты:

Доцент кафедры электротехники и электроники ДГТУ, к.ф-м.н. Мадорский В.В.

Заместитель директора НКТБ «Пьезоприбор» ЮФУ, доцент кафедры информационных и измерительных технологий ФВТ ЮФУ, к.т.н. Доля В.К.

Янчич В.В. Пьезоэлектрические датчики вибрационного и ударного ускорения: Учеб. Пособие. – Ростов-на-Дону, 2008.

Учебное пособие «Пьезоэлектрические датчики вибрационного и ударного ускорения» написано для студентов, обучающихся в области техники и технологии, в том числе по приборостроительному направлению подготовки. В нем достаточно полно излагаются физико-технические основы работы и построения пьезоэлектрических датчиков, предназначенных для измерения вибрационного и ударного ускорения.

Содержание Стр.

Введение Модуль №1 Принцип работы пьезоэлектрического акселерометра 1.1 Основные измеряемые параметры виброколебаний 1.2 Краткие сведения о пьезокерамических материалах 1.3 Физические основы работы пьезоэлектрического акселерометра Модуль №2 Основные параметры пьезоэлектрических акселерометров 2.1 Технические характеристики акселерометров 2.2 Коэффициент преобразования 2.3 Коэффициенты влияния 2.4 Рабочий диапазон ускорений 2.5 Рабочий диапазон частот Модуль №3 Конструктивные типы и особенности выполнения пьезоэлектрических акселерометров 3.1 Классификация пьезоэлектрических акселерометров 3.2 Базовые схемы пьезоэлектрических электромеханических преобразователей акселерометров 3.3 Способы крепления акселерометров Модуль №4 Примеры практического выполнения пьезоэлектрических акселерометров 4.1 Акселерометры общего применения 4.2 Пьезоэлектрические сейсмоприемники Общие положения Учебное пособие разработано на основе опыта проведения занятий по дисциплине «Пьезоэлектрические преобразователи давления, вибрации и удара» для студентов, обучающихся по направлению «Приборостроение».





Учебное пособие может быть использовано на аудиторных занятиях, при выполнении лабораторных и самостоятельных работ.

Предметом дисциплины является изучение физико-технических основ работы и построения пьезоэлектрических датчиков, предназначенных для измерения вибрационного и ударного ускорения в различных областях современной науки и техники.

Рассматриваются следующие основные теоретические и практические вопросы:

- основные измеряемые параметры виброколебаний;

свойства пьезокерамических материалов и пьезоэлементов, использующихся в пьезоэлектрических датчиках;

- физические основы работы пьезоэлектрических акселерометров;

- основные эксплуатационные и метрологические характеристики пьезоэлектрических акселерометров;

- конструктивные типы и особенности выполнения пьезоэлектрических акселерометров;

примеры практического выполнения пьезоэлектрических акселерометров Исследованию колебательных процессов уделяется большое внимание при разработке, испытании и эксплуатации разнообразных технических и технологических устройств, в том числе в энергетике, машиностроении, металлургии, авиационной и ракетно-космической технике, судостроении, геологии, нефте-газодобывающей и перерабатывающей промышленности, медицине.

С помощью виброметрии успешно решаются вопросы, связанные как с общим развитием техники, так и с повышением ее надежности и безопасности. В последние годы широкое распространение получают измерительно-информационные системы виброконтроля, мониторинга, диагностики и автоматического управления сложными техническими системами и технологическими процессами, дающими не только большой технико-экономический эффект, но и способствующие предотвращению аварий и возможных экологических катастроф.

Начальным звеном таких систем являются датчики параметров вибрационных и ударных колебаний, расположенные непосредственно на контролируемом объекте и осуществляющие преобразование измеряемой механической величины в электрический сигнал, поступающий на регистрирующее устройство. Датчики часто работают в сложных и неблагоприятных условиях при высоких температурах, сильных переменных магнитных полях, интенсивных вибрационных и ударных перегрузках, высоких давлениях и проникающих излучениях. В этой связи к датчикам предъявляются особые требования и, прежде всего к их надежности и стабильности метрологических характеристик.

Из всех известных типов датчиков, наиболее широкое применение в рассматриваемой области находят пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи или акселерометры, которые относятся к датчикам генераторного типа и непосредственно преобразуют вибрационное или ударное ускорение в пропорциональный электрический сигнал.

преимуществами:

- широким рабочим диапазоном частот;

динамическом диапазоне;

- высокой стойкостью к внешним воздействиям;

- активным характером преобразования, не требующим применения источника питания;

надежность и долговечность;





- возможностью реализации малогабаритного исполнения;

- технологичностью в производстве.

ускорения механических колебаний, легко может быть преобразован электрическим образом в сигнал, пропорциональный виброскорости или виброперемещению.

Метрологические и эксплуатационные характеристики акселерометров прежде всего зависят от свойств используемого пьезоматериала (ПМ) и конструктивных особенностей электромеханического преобразователя, а также датчика в целом.

Пьезоэлектрические акселерометры, кроме электромеханического преобразователя, могут содержать встроенные электронные устройства, например, согласующий усилитель (СУ), схему первичной обработки сигнала и др. В настоящем учебно-методическом пособии такие датчики практически самостоятельную тематику.

Принцип работы пьезоэлектрического акселерометра Комплексная цель модуля:

Изучить основные параметры виброколебаний, используемые в практике виброметрии для оценки состояния контролируемого объекта.

Изучить характер взаимосвязи между основными параметрами виброколебаний.

Изучить физические основы работы акселерометра.

Изучить эквивалентные механические и электрические схемы акселерометра с источником заряда и напряжения.

Изучить принцип работы пьезоэлектрического акселерометра.

Изучить зависимость резонансной частоты и выходного сигнала акселерометра от механических и электрофизических параметров элементов преобразователя.

1.1 Основные измеряемые параметры виброколебаний Самым простой вибрацией является гармоническая, когда тело совершает синусоидальные колебания. При этом смещение колеблющейся точки s (виброперемещение) в момент времени t или где sa – амплитуда смещения;

= 2f – круговая частота колебаний;

f = 1/ – частота колебаний;

– период колебаний;

– начальная фаза колебаний.

В практике виброметрии встречается необходимость измерения различных параметров вибрации, которые относятся к смещению и к его производным по времени – виброскорости, виброускорения, резкости, а также частоты основного колебания, спектрального состава и некоторых других, в зависимости от задачи проводимого измерения [1].

Виброскорость v определяется как первая производная смещения по времени, виброускорение а – как вторая производная, третью производную иногда называют резкостью:

где va, аа и ua – амплитудные значения скорости, ускорения и резкости, соответственно.

Из (1.1), (1.3) – (1.5) следует, что вектор скорости гармонических колебаний опережает вектор смещения на /2 и отстает от вектора ускорения также на /2. Колебательное ускорение и смещение, а также скорость и резкость находятся попарно в противофазе (рис. 1.1). Амплитуды смещения, скорости, ускорения и резкости связаны соотношениями Для более полного представления о воздействии вибрации необходимо также знать значение и направление результирующего вектора вибрации или его проекций в выбранной системе координат.

Рис. 1.1. Фазовые соотношения между смещением s, скоростью v, ускорением a и резкостью u гармонического колебания 1.2 Краткие сведения о пьезокерамических материалах В датчиковой аппаратуре наиболее широкое применение находят пьезоэлементы из пьезокерамических материалов (ПКМ), обладающих, по сравнению с монокристаллическими, более высокой пьезоактивностью, технологичностью и меньшей стоимостью. Однако электрофизические характеристики некоторых монокристаллов, например, кварца, несравненно стабильнее, чем ПКМ, что и диктует необходимость применения кварцевых пьезоэлементов в образцовых датчиках.

При использовании в акселерометрах, наиболее важными параметрами ПМ являются: пьезомодуль, диэлектрическая проницаемость, модуль упругости, механическая прочность, рабочий диапазон температур [2]. При расчете характеристик датчиков вместо значения пьезомодуля иногда удобно использовать коэффициент gij, который является постоянной ПМ при работе в режиме холостого хода. Эта постоянная определяется как напряженность электрического поля между электродами пьезоэлемента при разомкнутой цепи, вызванная данным механическим напряжением [3]:

где h, S – высота и площадь пьезоэлемента;

= тij/0 – относительная диэлектрическая проницаемость;

тij – диэлектрическая проницаемость ПКМ в свободном состоянии, измеренная на частоте, много меньшей частоты собственного резонанса пьезоэлемента;

0 = 8,8410–12 Фм–1 – диэлектрическая проницаемость вакуума.

пьезоэлектрических преобразователей без учета влияния шунтирующей емкости.

характеристик во времени и к влиянию таких внешних воздействий, как температура, механические нагрузки и других.

отечественного и зарубежного производства, предназначенных для различных технических целей. В таблице 1.1 приведены усредненные значения некоторых электрофизических характеристики ПКМ [2], которые могут применяться в акселерометрах.

Для большинства ПКМ системы ЦТС (PZT) значение пьезомодуля d превышает d33 в 1,3 – 1,6 раза, 31 = т31/0 составляет примерно (0,85 – 0,9) 33, ориентировочная механическая прочность на разрыв составляет 27 – МПа, на сжатие – 270 – 300 МПа.

Одной из важнейших характеристик ПКМ является температура фазового перехода (точка Кюри, Тк), при которой имеет место максимум диэлектрической проницаемости и необратимо исчезает остаточная поляризованность.

Таблица 1.1. Параметры пьезокерамических материалов Примечание – НКТБ ПП – научное конструкторское бюро «ПЬЕЗОПРИБОР»

Южного федерального университета От значения температуры точки Кюри зависит предельно-допустимая температура ПКМ, то есть та максимальная температура, при которой еще не происходит необратимых изменений характеристик. Для большинства ПКМ она лежит в пределах (0,5–0,8)Тк. Верхняя граница рабочего диапазона накладываемых на допустимые температурные изменения его характеристик и, естественно, не может превышать предельно-допустимую температуру ПКМ.

При работе с пьезоэлементами из ПКМ следует принимать во внимание, что их электрофизические характеристики могут заметно изменяться со временем или под влиянием таких внешних воздействий, как температура, механические нагрузки, электрические поля и ионизирующие излучения. При этом наблюдаются как обратимые, так и необратимые изменения.

Естественное старение ПКМ характеризуется снижением значений пьезомодулей и диэлектрической проницаемости от времени приблизительно по экспоненциальному закону и приводит к повышению стабильности характеристик к воздействующим факторам. Выдержка пьезоэлементов при воздействии повышенной температуры позволяет ускорить этот процесс.

Статическое давление также приводит к снижению пьезомодуля. При превышении критического значения давления, определенного для каждого состава ПКМ, наблюдается необратимое изменение пьезомодуля. В случаях комплексного воздействия давления и температуры эффект влияния каждого из названных факторов усиливается, что может использоваться для искусственной стабилизации свойств пьезоэлементов путем термобаротренеровки [4].

На работу пьезоэлектрического датчика, при некоторых условиях эксплуатации, может повлиять явление пироэффекта, присущее ПМ.

Пироэффект проявляется при изменении температуры пьезоэлемента и вызван изменением спонтанной поляризации в результате тепловой деформации кристаллических ячеек. Это приводит к появлению разности потенциалов на электродах. Если изменение температуры происходит за время, меньшее чем время, необходимое для стекания возникшего заряда, то могут быть искажены результаты измерений или нарушена работа первичного электронного устройства.

1.3 Физические основы работы пьезоэлектрического акселерометра При измерении параметров вибрации используются два принципа измерения – кинематический и динамический [1]. Кинематический принцип основан на измерении координаты точки контролируемого объекта относительно выбранной системы координат, которую условно считают неподвижной, то есть измеряются параметры вибрации относительно какоголибо реального объекта (относительной вибрации).

Динамический принцип основан на измерении параметров вибрации относительно искусственной неподвижной системы отсчета – инерционного тела, соединенного с вибрирующим объектом через упругий подвес.

Приборы, использующие этот принцип, относятся к устройствам инерционного действия и осуществляют измерение параметров абсолютной вибрации.

В виброметрии наиболее удобно преобразовывать информацию о вибрации контролируемого объекта в электрический сигнал с последующей его обработкой и регистрацией. Для этой цели используются датчики или преобразователи, в основе работы которых лежат различные физические явления.

По принципу действия такие датчики можно разделить на два класса – параметрические и генераторные [1, 5]. В параметрических датчиках под воздействием измеряемой механической величины изменяется какой-либо электрический параметр преобразующего элемента, модулирующий электрическое напряжение или ток, создающиеся внешним источником.

Генераторные датчики осуществляют непосредственное преобразование механической энергии в электрическую.

Преобразователь инерционного действия, представляется как механическая система с одной степенью свободы колебаний, имеющая внутренние потери и совершающая вынужденные колебания под воздействием возмущающей гармонической силы со стороны объекта. Из теории колебаний известно [6], что такая система будут иметь резонансную частоту где 0 = k/m – циклическая собственная частота свободных незатухающих колебаний (при = 0);

– коэффициент затухания, обусловленный внутренними потерями системы;

k – коэффициент упругости подвеса;

m – масса инерционного тела.

Сдвиг фаз 0 между смещением и возмущающей силой зависит от соотношения между циклическими частотами вынужденных колебаний и свободных незатухающих колебаний 0:

На рис. 1.2 показаны амплитудно-частотные (АЧХ) и фазо-частотные (ФЧХ) характеристики рассматриваемой системы.

Рис. 1.2. Частотные характеристики колебательной системы При возрастании коэффициента затухания резонансных кривых снижается (при малых значениях амплитуда sa 1/, а р 0). Форма ФЧХ также зависит от.

Выбор параметров колебательной системы определяет режим работы преобразователя инерционного действия [1, 5]:

- в частотном диапазоне ниже резонанса преобразователь работает в режиме акселерометра, то есть измеряет виброускорение;

- в частотном диапазоне, лежащем по обе стороны вблизи от резонанса – в режиме велосиметра, то есть измеряет виброскорость;

- в частотном диапазоне выше резонанса – в режиме виброметра, то есть измеряет виброперемещение.

Рассматриваемые пьезоэлектрические акселерометры предназначены для измерения вибрационного и ударного ускорения, относятся к классу генераторных датчиков и являются контактными средствами измерения, то есть жестко связаны с контролируемым объектом и соединены кабелем с контрольно-измерительной аппаратурой. Благодаря ряду присущим им свойств, они получили широкое применение в виброизмерительной технике.

Принцип работы пьезоэлектрического акселерометра с деформацией пьезоэлемента типа сжатия-растяжения (иногда, такие датчики называются компрессионными) поясняется рис. 1.3.

представить, как устройство, состоящее из жестко связанных (например, склеенных) инерционного элемента 1, пьезоэлемента 2 и основания 3, присоединенное в точке измерения виброускорения к объекту 4, колеблющимся с ускорением а вдоль оси симметрии датчика [1, 3].

Простейший механический аналог такого акселерометра может быть представлен в виде одноконтурной колебательной системы (рис. 2.3, б), имеющую одну степень свободы. Здесь mи – масса инерционного элемента;

kп – коэффициент упругости пьезоэлемента; D – демпфер, обозначающий внутренние потери в пьезоэлементе.

Рис. 1.3 – Упрощенная конструкция (а) и механические аналоги (б – г) пьезоэлектрического акселерометра с деформацией сжатия-растяжения Такое представление правомерно в случае принятия следующих рациональных допущений и условий [1]:

- движение инерционного элемента рассматривается в инерциальной системе отсчета и происходит только по одному направлению – вдоль оси, перпендикулярной установочной плоскости контролируемого объекта;

- опорой служит тело, обладающее настолько большой массой, что можно пренебречь обратным действием на нее колеблющихся элементов, то есть масса контролируемого объекта принимается много большей массы датчика;

- опора, инерционный элемент и детали, служащие для закрепления упруго элемента недемпфируемые;

- распределенная масса упругого элемента пренебрежимо мала по сравнению с массой инерционного элемента, а их размеры много меньше длины волны при максимальной частоте измеряемых виброколебаний. Масса инерционного элемента принимается сосредоточенной в его центре;

- в пределах возможных колебаний сила упругости пропорциональна деформации упругого элемента;

- сила сопротивления, действующая в системе, пропорциональна первой степени скорости смещения инерционного элемента и сосредоточена в демпфере. Для решения частных вопросов можно вводить допущение об отсутствии силы сопротивления;

коэффициент демпфирования постоянны, то есть не изменяются в течение рассматриваемого времени;

- нулевое значение для отсчета смещения выбирается в положении центра массы инерционного элемента при равновесии. Статическая деформацию пьезоэлемента под воздействием силы тяжести не учитывается.

При гармоническом колебательном движении контролируемого объекта с ускорением а на частотах значительно меньших частоты резонанса системы р, можно считать, что акселерометр также совершает синхронное колебательное движение. Сила реакции F, воздействующая при ускоренном движении со стороны инерционного элемента на пьезоэлемент и вызывающая деформацию последнего, согласно второму закону Ньютона F = mиа, а учитывая синусоидальный характер ускорения F = mиаa(sin t). В генерируемый в результате прямого пьезоэффекта электрический заряд При этом, как следует из (1.5), разность потенциалов на электродах электрически ненагруженного пьезоэлемента где Cп – электрическая емкость пьезоэлемента.

При малых потерях, то есть при добротности колебательной системы более 30, что характерно для пьезоэлектрических акселерометров, исходя из (1.8), можно считать, что резонансная частота рассматриваемой системы где sп, Eп и hп – площадь, модуль упругости материала и высота пьезоэлемента, соответственно.

Таким образом, мгновенное значение электрического сигнала (заряда или напряжения) акселерометра пропорционально мгновенному значению виброускорения на частотах р и бесконечно большом входном сопротивлении измерительной цепи.

Если массы инерционного элемента и пьезоэлемента соизмеримы, то есть частично не выполняются условия пункта 4 принятых выше допущений, то при определении значения инерционной силы, необходимо иметь в виду эффективную массу mэфф (рис. 1.3, в) где mп – масса пьезоэлемента.

Это объясняется тем, что если на условно выделенный бесконечно тонкий слой пьезоэлемента, прилегающий к инерционному элементу действует сила F1 = mиa, то на такой же слой, прилегающий к основанию, действует сила F2 = (mи + mп)a. Иными словами, деформация пьезоэлемента не равномерна по его высоте. Заряд, генерируемый пьезоэлементом, определяется его усредненной деформацией от воздействия результирующей силы С учетом (1.13) и (1.14), выражения (1.10) – (1.12) примут вид:

В реальной конструкции акселерометра на его резонансную частоту могут оказывать значительное влияние контактные жесткости межэлементных соединений, что учитывается более сложным механическим аналогом (рис. 1.3, г). Здесь дополнительно введены контактные жесткости соединений между инерционным элементом и пьезоэлементом – kип, пьезоэлементом и основанием – kпо, основанием и объектом – kоо, М – масса объекта и сила F0, действующая на основание акселерометра при ускоренном движении объекта. Кроме того, коэффициенты упругости инерционного элемента, основания и пьезоэлемента могут быть соизмеримы.

В данных случаях, при анализе работы акселерометра следует перейти к введению эквивалентных значений массы и коэффициента упругости, либо к анализу системы со многими степенями свободы. Последний может дать более точные результаты, однако очень сложен и трудоемок и далеко не всегда целесообразен.

Резонансная частота пьезоэлектрического акселерометра в закрепленном состоянии определяется не только его конструктивными особенностями, механическими свойствами материалов и межэлементных контактных соединений, но и зависит от условий закрепления на объекте.

Эквивалентные электрические схемы акселерометра с источником заряда или напряжения, включая элементы входной цепи электронного измерительного устройства [1, 5], приведены на рис. 1.4.

а – с источником заряда; б – с источником напряжения Рис. 1.4. Эквивалентные электрические схемы акселерометра Элементы схем имеют следующие обозначения: Cп – электрическая емкость пьезоэлемента; Rп – активное сопротивление пьезоэлемента, Ск – электрическая емкость соединительного кабеля; Свх и Rн – входные емкость и сопротивление измерительного устройства; Q, U – источники заряда и напряжения В приведенных схемах не рассматриваются индуктивность и активное сопротивление кабеля, так как при реальных длинах последнего, их влияние пренебрежимо мало. В большинстве случаев также можно пренебречь влиянием активного сопротивления пьезоэлемента, если оно на нижней частоте н рабочего диапазона значительно больше его емкостного сопротивления, то есть Rп 1/нCп. При достаточно больших значениях Rн можно считать, что пьезоэлемент нагружен емкостью Cн = Cк + Cвх.

В эквивалентной схеме с источником заряда емкости Cп и Cн подключены параллельно источнику заряда. Так, как параллельное подключение емкости не изменяет общего заряда системы, заряд на нагрузке не зависит от значений Cк и Cвх. Иными словами, изменение длины соединительного кабеля не должно отражаться на значении коэффициента преобразования акселерометра по заряду.

Из рассмотрения эквивалентной схемы с источником напряжения следует, что напряжение при емкостной нагрузке Cн зависит от емкости соединительного кабеля, а также от входной емкости измерительного устройства.

ТЕСТ РУБЕЖНОГО КОНТРОЛЯ №

Тест содержит 6 заданий, на выполнение которых отводится 30 минут.

Выберите наиболее правильный, по Вашему мнению, вариант ответа и отметьте его любым значком в бланке ответов.

1. Гармоническими колебаниями называются … 2. Виброскорость – это … первая производная смещения третья производная смещения 3. Электрический заряд, генерируемый пьезоэлементом пропорционален произведению дейсвующей силы на … диэлектрическую 4. В основе работы пьезоэлектрического акселерометра лежит принцип измерения ускорения … свободного акселерометра 6. Выходное напряжение акселерометра, при прочих равных условиях, зависит от … массы инерционного элемента массы основания Каждый правильный ответ оценивается 10 баллами. Знание студента оценивается на:

- «отлично», если итоговая сумма равна 60 баллам; хорошо», если итоговая сумма равна 40 баллов; - «удовлетворительно», если итоговая сумма равна 30 баллов, - «неудовлетворительно», если итоговая сумма равна 20 баллов.

Рассчитать генерируемый заряд при ускорении 10 мс-2 и частоту резонанса закрепленного акселерометра с деформацией сжатия-растяжения, имеющего следующие элементы конструкции:

- масса инерционного элемента 0,02 кг;

- пьезоэлемент 155 мм;

- параметры ПКМ: пьезомодуль d33 = 300 пКлН-1; модуль упругости Ею = 70 ГПа; плотность 7500 кгм-3.

Расчет производить без учета контактных жесткостей межэлементных соединений.

Основные параметры пьезоэлектрических акселерометров Комплексная цель модуля:

Изучить основные эксплуатационные и метрологические характеристики пьезоэлектрических акселерометров.

Изучить зависимости частотных погрешностей на границах рабочего диапазона частот от параметров пьезоэлектрического акселерометра и входной цепи регистрирующего устройства.

2.1 Технические характеристики акселерометров Пьезоэлектрические акселерометры характеризуются более чем параметрами, служащими для оценки их работоспособности, точности и применимости для конкретных измерительных целей.

Технические характеристики акселерометров можно разделить на метрологические и эксплуатационные.

К важнейшим метрологическим характеристикам относятся:

определяющие минимальный уровень измеряемого ускорения;

- частота установочного резонанса, определяющая верхнюю границу рабочего диапазона частот при заданной частотной погрешности измерения;

- неравномерность АЧХ в рабочем диапазоне частот;

- относительный коэффициент поперечного преобразования (ОКПП), влияющий на основную погрешность измерения ускорения;

- нелинейность АХ в рабочем диапазоне ускорений;

- рабочий диапазон температур.

В зависимости от условий и задач измерения, существенную роль могут играть значения коэффициентов влияния внешних воздействий.

К основным эксплуатационным характеристикам могут относиться:

- масса и габаритные размеры;

- способ крепления на контролируемом объекте;

- защищенность от воздействия окружающей среды и источников помех.

Иногда могут оказаться необходимыми сведения об электрической емкости акселерометра, резонансных частотах свободного (не закрепленного) акселерометра в продольном и закрепленного в поперечном направлениях и некоторых других параметрах.

Наиболее важным показателем работы акселерометра является стабильность его метрологических характеристик во времени и к воздействию внешних влияющих факторов. В экстремальных условиях эксплуатации акселерометров возможны как обратимые, так и необратимые изменения их коэффициентов преобразования и других характеристик. Это, естественно, ограничивает условия применения и является одним из самых серьезных недостатков пьезоэлектрических акселерометров.

2.2 Коэффициент преобразования Коэффициент преобразования определяется как отношением выходного сигнала акселерометра к ускорению при синусоидальном воздействии, приложенном к установочной (посадочной) поверхности вдоль оси чувствительности датчика.

Из (1.10) и (1.11) следует, что коэффициент преобразования по заряду а коэффициент преобразования по напряжению в режиме холостого хода (без присоединенного к пьезоэлементу кабеля) Как было показано в разделе 1.3, генерируемый заряд и, следовательно, коэффициент преобразования по заряду не зависят от дополнительной емкости нагрузки Cн, подключаемой к пьезоэлементу. Коэффициент преобразования по напряжению при емкостной нагрузке Cн зависит от емкости соединительного кабеля, а также от входной емкости измерительного устройства и может быть найден из формулы В общем случае, коэффициент преобразования включает в себя информацию как об амплитуде ускорения, так и о частоте и, следовательно, является комплексной величиной, зависящей от частоты.

2.3 Коэффициенты влияния На работу акселерометра оказывают влияние внешние факторы, каждый из которых может стать причиной недостоверной информации [7]. К их числу относятся: поперечные и угловые ускорения; деформации объекта в месте закрепления акселерометра; переменные магнитные, электрические и акустические поля; блуждающие токи; температура объекта и окружающей среды; различные виды проникающего излучения.

Степень влияния названных факторов учитывается следующими характеристиками акселерометра: ОКПП; коэффициентами влияния деформации основания, углового ускорения, переменного магнитного и акустического полей; частотной, амплитудной и температурной характеристиками коэффициентов преобразования и рядом других.

ОКПП определяется как отношение максимального значения сигнала, возникающего при воздействии ускорения, направленного перпендикулярно рабочей оси акселерометра, к значению сигнала, измеренному при воздействии того же ускорения вдоль его рабочей оси и выражается в процентах.

Значения остальных коэффициентов влияния выражаются в виде виброэквивалента, то есть показывают при каком бы значении ускорения возникал сигнал, равный паразитному сигналу акселерометра, вызванного единичным значением воздействующего фактора (деформации, напряженности переменного магнитного поля и других) при отсутствии иных воздействий. В некоторых случаях значения этих коэффициентов могут быть отнесены к максимальному измеряемому акселерометром виброускорению и выражены в процентах.

2.4 Рабочий диапазон ускорений Предполагается, что значение выходного сигнала акселерометра (заряда или напряжения) должно быть прямо пропорционально значению действующего на него вибрационного или ударного ускорения. Однако, по ряду причин, это может с заданной степенью точности выполняться только в определенном диапазоне ускорений [5].

На рис. 2.1 показана условная амплитудная характеристика (АХ) пьезоэлектрического акселерометра.

Рис. 2.1. Зависимость выходного сигнала акселерометра от ускорения при акселерометра является условным параметром, определяемым минимальным значением выходного сигнала Qmin или Umin, которое может быть реально измерено с определенной точностью. Последняя зависит не только от конкретном случае регистрирующих устройств, но и от уровня помех различного происхождения, неизбежно проявляющихся при измерении предельно малых сигналов.

Верхняя граница amax рабочего диапазона акселерометра определяется ускорением, выше которого заметно нарушается линейная зависимость выходного сигнала от ускорения. Это вызывается такими причинами, как обратимые изменения механических связей между отдельными элементами электромеханического преобразователя или нелинейные зависимости их механических или электрофизических параметров, приводящими к заметному искажению сигнала.

Диапазон ускорений между amin и amax считается диапазоном измеряемых ускорений. Динамический диапазон акселерометра определяется как отношение значений верхней границы диапазона измеряемых ускоренней к нижней и выражается в децибелах.

динамическом диапазоне измерения и выражается в процентах. На нелинейность существенно влияют свойства ПКМ, качество обработки сопрягаемых поверхностей элементов конструкции и усилие их поджатия.

Большинство пьезоэлектрических акселерометров, по сравнению с другими типами, характеризуются высокой линейностью АХ.

Воздействие больших механических нагрузок на пьезоэлемент может привести как к нелинейной зависимости генерируемого сигнала от нагружения, так и к появлению необратимых изменений, вызываемых гистерезисом или частичной деполяризацией [4]. Характерно, что эти изменения заметно возрастают вследствие микронеровностей контактирующих поверхностей, создающих на пьезоэлементе участки отличающихся от среднего значения. Некоторые производители дополнительно указывают предельно допустимые значения ускорений апр, превышение которых связано необратимыми изменениями характеристик акселерометра вплоть до его разрушения.

Следует отметить, что для большинства типов акселерометров, значение предельно допустимого ударного ускорения, как правило, в вибрационного ускорения [5]. Этот факт может быть объяснен значительно меньшим количеством циклов нагружения при ударных испытаниях, по сравнению с вибрационными, вызывающими усталостные явления в конструкционных и пьезоэлектрических материалах.

Обычно, если это не оговорено специальными требованиями, значения предельно допустимых ускорений определяются в направлении рабочей оси акселерометра (в продольном направлении) и могут существенно отличаться от значений для поперечного направления.

2.5 Рабочий диапазон частот Как уже отмечалось в разделе 1.3, пьезоэлектрический акселерометр в режиме датчика ускорения, работает на частотах значительно меньших частоты собственного резонанса закрепленного датчика установочного резонанса). Теоретически, при отсутствии утечки генерируемого пьезоэлементом заряда, нижняя граница диапазона рабочих частот начиналась бы практически с нулевой частоты.

В реальных случаях акселерометр, как правило, подключается к регистрирующему устройству через СУ, в качестве которых может использоваться усилитель напряжения (СУН), или согласующий зарядовый напряжение [2, 7]. В результате конечного входного сопротивления СУН на акселерометра. С ростом частоты, по мере приближения к резонансу, выходной сигнал монотонно возрастает.

акселерометра.

Рис. 2.2. Зависимость выходного напряжения акселерометра от частоты В общем случае, коэффициент преобразования акселерометра по напряжению на любой частоте ниже резонансной представляется, как [5, 6] где К (0) – значение коэффициента преобразования по напряжению на горизонтальном участке АЧХ;

н и в – амплитудно-частотные погрешности на низких и высоких частотах, соответственно.

Нижняя fн и верхняя fв границы рабочего диапазона частот акселерометра обусловлены допустимыми значениями амплитудночастотных погрешностей н и в, которые вызваны различными причинами [45, 46] и, следовательно, определяются независимо друг от друга.

Причина появления погрешности н в низкочастотной области обусловлена шунтирующим действием активной составляющей Rн входного сопротивления СУН. Для значений н, не превышающих 20 %, имеет место выражение где С0 = Сп + Ск –емкость акселерометра со штатным кабелем;

Сд – дополнительная емкость, подключенная к акселерометру, включая входную емкость измерительного устройства.

Из (2.5) следует, что нижняя граница рабочего диапазона частот при зависимость, связанную с параметрами используемого СЗУ.

Погрешность в в высокочастотной области вызвана продольным демпфирования составляет Следовательно, при заданной погрешности, верхняя граница диапазона рабочих частот пропорциональна резонансной частоте закрепленного акселерометра [2].

Неравномерность АЧХ выражается в процентах или децибелах и преобразования в рабочем диапазоне частот от номинального значения, измеренного на базовой частоте fб, которая обычно выбирается из диапазона от 20 до 1000 Гц.

На практике, для обеспечения малой погрешности на нижней частоте, неравенства а для обеспечения погрешности на верхней частоте менее 5 – 10 % ограничиваются, соответственно, На частотах ниже частоты установочного резонанса, коэффициент преобразования Кн может быть представлен в виде произведения двух функций от частоты, одна из которых (Кн,1) отражает свойства акселерометра в режиме холостого хода, а другая (Кн,2) – свойства внешней цепи [8]:

На частотах, сравнимых с резонансной, но еще достаточно удаленных а на низких частотах (р) функция Кн,1() практически постоянна и поведение Кн() определяется вторым из сомножителей, то есть зависит от параметров внешней цепи и емкости пьезоэлемента.

На частотах функция приближается к постоянному значению, то есть Кн() ведет себя также как Кн,1(), то есть зависит только от параметров акселерометра (рис. 2.3).

Следовательно, если выполняется неравенство полученное подстановкой в (1.32) вместо значения /3, то функция Кн() имеет участок, близкий к горизонтальному, с наименьшим наклоном в окрестности точки, названной точкой перегиба.

Рис. 2.3. Зависимость коэффициента преобразования погрешностью не задаваться, наиболее широкий рабочий диапазон частот, соответствующий заданной погрешности, должен включать в себя эту точку.

Уравнение для точки перегиба может быть получено приравниванием нулю второй производной от Кн(), а результаты его численного решения для различных значений Rн, С0+Сд и fp представлены на номограмме (рис. 2.4).

Видно, что точка перегиба смещается в область низких частот, когда увеличивается произведение Rн(С0 +Сд), и наоборот, смещается в область высоких частот при возрастании fр.

Определяя коэффициент преобразования по напряжению на некоторой относительное изменение коэффициента преобразования не превышает заданного значения, то есть Rн, МОм Рис. 2.4. Зависимость точки перегиба АЧХ коэффициента преобразования по напряжению от параметров акселерометра и внешней цепи На рис. 2.5, в качестве примера, представлена номограмма для определения граничных частот диапазона при н = – 5 % и в = 5 %.

Приведенные в настоящем разделе сведения о характере АЧХ коэффициента преобразования по напряжению справедливы также для иных пьезоэлектрических датчиков генераторного типа (давления, силы и других механических величин).

Rн, МОм Рис. 2.5. Номограмма для определения рабочего диапазона частот акселерометра при относительном изменении коэффициента преобразования

ТЕСТ РУБЕЖНОГО КОНТРОЛЯ №

Тест содержит 5 заданий, на выполнение которых отводится 30 минут.

Выберите наиболее правильный, по Вашему мнению, вариант ответа и отметьте его любым значком в бланке ответов.

1. Коэффициентом преобразования акселерометра называются … 2. Верхняя граница рабочего диапазона частот акселерометра … 3. Нижняя граница рабочего диапазона частот акселерометра зависит от … емкости и пьезомодуля механической добротности 4. Параллельное подключение дополнительной емкости к акселерометру … увеличивает коэффициенты преобразования снижает коэффициент преобразования по 5. Коэффициент преобразования акселерометра по заряду, при прочих равных условиях, зависит от … инерционного элемента Каждый правильный ответ оценивается 10 баллами. Знание студента оценивается на:

- «отлично», если итоговая сумма равна 50 баллам; хорошо», если итоговая сумма равна 40 баллов; - «удовлетворительно», если итоговая сумма равна 30 баллов, - «неудовлетворительно», если итоговая сумма равна 20 баллов.

Определить значения емкости акселерометра и частоты его установочного резонанса, необходимые для обеспечения рабочего диапазона частот от 20 до 1000 Гц при неравномерности АЧХ не более 5 % для входного сопротивлении согласующего усилителя 20 Мом.

Конструктивные типы и особенности выполнения пьезоэлектрических акселерометров Комплексная цель модуля:

Изучить систему классификации пьезоэлектрических акселерометров на основе конструктивных признаков.

Изучить основные конструктивные схемы пьезоэлектрических электромеханических преобразователей акселерометров.

пьезоэлектрических электромеханических преобразователей с тремя видами деформации пьезоэлементов.

Изучить способы крепления акселерометров на контролируемом объекте и их характеристики.

3.1 Классификация пьезоэлектрических акселерометров Возможна классификация пьезоэлектрических акселерометров по конструктивным признакам, которые условно можно разделить на две основные группы (рис. 3.1):

1 – особенности выполнения акселерометра в целом;

2 – особенности выполнения электромеханического преобразователя акселерометра.

В рамках признаков группы 1 акселерометры разделяются следующим образом:

- по числу измеряемых компонентов ускорения;

- по наличию встроенных дополнительных устройств;

- по способу механического соединения основных элементов или узлов конструкции;

- по выполнению вывода электромеханического преобразователя;

- по способу крепления на контролируемом объекте.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРИЗНАКИ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ

Общие особенности выполнения Выполнение электромеханического Многокомпонентные Наличие встроенных Способ механического соединения Вид деформации пьезоэлемента основных элементов или узлов Крепление на объекте Рис. 3.1. Классификация акселерометров по конструктивным признакам однокомпонентные и многокомпонентные (двух- и трехкомпонентные) акселерометры, одновременно измеряющие ускорение в ортогональных направлениях. Последние могут состоять из:

- независимых отдельных электромеханических преобразователей, размещенных в общем корпусе и ориентированных по каждому из измеряемых направлений ускорения;

- одного общего инерционного элемента, механически связанного с отдельными пьезоэлементами, ориентированными соответственно направлениям возникающих сил;

- одного общего электромеханического преобразователя, одновременно воспринимающего ускорения в заданных направлениях и генерирующего соответствующие им электрические сигналы.

Акселерометры помимо измерительного электромеханического преобразователя могут содержать также встроенные механические, электрические или электронные и электромеханические дополнительные устройства.

Способы механических соединений основных узлов и элементов пьезоэлектрического акселерометра имеют важное технологическое значение и, в свою очередь, во многом определяют эксплуатационные свойства датчика. Наиболее часто имеют место клееные и упругоподжатые соединения элементов преобразователя. Иногда встречаются склеенные с предварительным упругим поджатием, а также соединенные посредством пайки или сварки. При соединении элементов корпуса используется сварка или резьбовое соединение на клею.

выполнено двумя способами, при которых один из электродов пьезоэлемента коаксиального кабеля, или оба электрода изолированы от корпуса, для чего используется двухжильный экранированный кабель.

установленного на основании или крышки корпуса, либо кабелем, неразъемно вмонтированном в корпус.

По способу крепления на контролируемом объекте большинство конструкций акселерометров разделяется на две основные группы:

резьбового и клеевого крепления. Некоторые варианты исполнения предназначены для иных способов крепления, например, через специальный вмонтированный в основание корпуса. Известны также акселерометры с контролируемого объекта. Эти и иные не типичные способы крепления для упрощения классификации отнесены к специальным.

ПО признакам группы 2 акселерометры разделяются следующим образом:

- по классу ПМ, из которого выполнен пьезоэлемент;

- по типу и особенностям электромеханического преобразователя;

- по виду рабочей деформации пьезоэлемента;

- по конструктивным особенностям выполнения пьезоэлемента;

элемента.

поликристаллические (керамические) материалы.

подразумевается узел датчика, состоящий из одного или нескольких пьезоэлементов, инерционного элемента, вспомогательных деталей (токосъемников, изоляторов и др.), осуществляющий преобразование воздействующего ускорения в электрический сигнал. Разделение типов электромеханических преобразователей проводится по особенностям их конструкции и электрической схемы.

Конструктивно преобразователи разделяться на:

- композиционные, отдельные элементы которых выполнены из разнородных материалов, например, ПМ, электроизоляционной керамики и металлов;

- монокерамические, все элементы которых выполнены из ПКМ и соединены посредством сварки;

- монолитные – выполненные в виде единого блока из ПКМ [2].

Преобразователи акселерометров могут иметь симметричные или несимметричные электрические выводы относительно корпуса датчика, а также дифференциальную схему, пьезоэлемент которой состоит из двух электрически последовательно включенных секций со средним выводом.

По виду рабочей деформации пьезоэлемента различаются конструкции с деформациями сжатия-растяжения (компрессионной), изгиба или сдвига. В некоторых акселерометрах может быть реализована смешанная деформация, например, сжатия-растяжения и сдвига, одновременно.

По конструктивным особенностям выполнения пьезоэлементы разделяются на однослойные и многослойные. Многослойные конструкции, как правило, имеют параллельное электрическое включение слоев.

Независимо от количества слоев, пьезоэлемент может быть разделен на секции, имеющие параллельное, последовательное или смешанное электрическое включение. При этом секционирование пьезоэлемента может осуществляться путем разделения на отдельные секции только его электродов или выполнением пьезоэлемента в виде совокупности отдельно расположенных частей.

По конструктивным особенностям выполнения инерционные элементы разделяются на сосредоточенные и распределенные. Сосредоточенный инерционный элемент выполняется в виде отдельного элемента конструкции электромеханического преобразователя. У центрированного инерционного элемента, в отличие от нецентрированного, центр массы совпадает с центром массы пьезоэлемента. Роль распределенного инерционного элемента играет собственная масса пьезоэлемента.

Акселерометры, создаваемые для специальных условий применения, могут иметь особые конструктивные признаки, учет которых в общей классификации сделал бы ее неоправданно громоздкой.

При конструировании акселерометров всегда уделяется внимание снижению влияния на выходной сигнал помех различного характера, способных существенно повлиять на точность и достоверность результатов измерений. Наиболее часто источниками помех могут быть переменные электрические и магнитные поля, токи в контурах заземления, деформации контролируемого объекта в месте крепления акселерометра и акустические поля. Повышенная помехозащищенность датчика обеспечивается особенностями его конструктивной и электрической схемой, в частности, выполнением симметричного вывода и дифференциальной схемой пьезоэлемента.

3.2 Базовые схемы пьезоэлектрических электромеханических преобразователей акселерометров Рассматриваемые ниже наиболее распространенные конструктивные схемы пьезоэлектрических электромеханических преобразователей [1, 6] и их конструктивные варианты с рабочей деформацией сжатия-растяжения и клеевым соединением элементов.

Каноническая схема преобразователя (рис. 3.2, а), работа которого уже анализировалась в разделе 1.3, состоит из одного дискового пьезоэлемента 1, расположенного между основанием 2 и инерционным элементом 3, имеющими непосредственный электрический контакт с электродами пьезоэлемента, в результате чего возможен только неизолированный от корпуса вывод сигнала.

Так как центры масс пьезоэлектрического и инерционного элементов разнесены на некоторое расстояние и не совпадают с центром инерции преобразователя, такая конструкция является нецентрированной, что способствует возникновению чувствительности к поперечным и ротационным колебаниям [1].

– направление рабочей оси преобразователя;

– центры масс пьезоэлектрического и инерционного элементов, соответственно;

– центр инерции преобразователя;

– направление поляризованности пьезоэлемента 1 – пьезоэлемент; 2 – основание; 3 – элемент инерционный Рис. 3.2. Схемы компрессионных преобразователей К основным достоинствам данной конструкции следует отнести сравнительную простоту изготовления и возможность достижения высокой резонансной частоты акселерометра.

В преобразователе, изображенном на рис. 3.2, б, используется цилиндрический пьезоэлемент с радиальным направлением поляризованности (рабочий пьезомодуль d31).

Расположение электродов на образующих поверхностях пьезоэлемента дает возможность без использования дополнительных изоляторов, как показано на рисунке, выполнить симметричный вывод, что благоприятно сказывается на помехозащищенности датчика [5]. Выбор высоты, внешнего и внутреннего диаметров пьезоэлемента позволяет оптимизировать значения коэффициента преобразования по заряду и резонансной частоты. Данная конструкция также является нецентрированной.

В центрированных преобразователях с внешним (рис. 3.2, в) и приведенные центры масс пьезоэлемента 1 и инерционного элемента совмещены с центром инерции преобразователя, что способствует снижению чувствительности к поперечным и ротационным колебаниям. Обе изображенные конструкции имеют неизолированный от корпуса вывод.

К общим недостаткам всех клееных преобразователей следует отнести их невысокую прочность и надежность. Кроме того, клеевые соединения отрицательно влияют на временную и температурную стабильность метрологических характеристик. В качестве достоинств следует отметить простоту их конструкции и возможность выполнения акселерометров с минимальными габаритными размерами, благодаря чему они используются в лабораторной практике.

Преобразователи с соединением элементов пайкой или сваркой по конструкции аналогичны клееным.

преобразователи с упругим поджатием элементов.

Преобразователь с центральным поджатием (рис. 3.3, а) содержит два дисковых пьезоэлемента 1 с осевым отверстием, расположенные между основанием 2 и инерционным элементом 3, стянутые резьбовой шпилькой через пружину 5. Наличие пружины стабилизирует усилие поджатия за счет компенсации теплового расширения элементов конструкции и необратимых деформаций резьбовых соединений.

– направление рабочей оси преобразователя;

– центры масс пьезоэлектрического и инерционного элементов, соответственно;

– центр инерции преобразователя;

– направление поляризованности пьезоэлемента 1 – пьезоэлемент; 2 – основание; 3 – элемент инерционный; 4 – шпилька;

5 – пружина; 6 – прокладка токосъемная; 7 – винт; 8 – изолятор; 9 - корпус Рис. 3.3. Схемы компрессионных преобразователей металлическую прокладку 6 между пьезоэлементами. Наличие пары пьезоэлементов обеспечивает повышение вдвое емкости и коэффициента преобразования по заряду, не требует размещение дополнительного изолятора между пьезоэлементом и основанием или инерционным элементом. Конструкция нецентрированная с неизолированным от корпуса выводом сигнала.

В преобразователе, изображенном на рис. 3.3, б, центральное поджатие осуществляется винтом 7 без использования отдельного упруго элемента.

Конструкция дополнительно содержит два изолятора 8, обеспечивающих выполнение изолированного от корпуса выхода сигнала. Если суммарная емкость изоляторов пренебрежимо мала по сравнению с суммарной емкостью пьезоэлементов, то выход можно считать симметричным. Данная конструкция, как и предыдущая, является нецентрированной.

Отсутствие пружины позволяет увеличить усилие поджатия элементов преобразователя, что способствует повышению предельного уровня измеряемого ускорения. Однако возрастание жесткости стяжки, механически шунтирующей пьезоэлементы, может привести к снижению коэффициента преобразования до 20 – 30 %.

Рассмотренные преобразователи с центральным упругим поджатием характеризуются достаточно высокой стабильностью метрологических характеристик, прочностью, надежностью и технологичностью, что обеспечивает их широкое распространение.

К другой разновидности преобразователей с упругим поджатием относятся конструкции, выполненные по схеме тендем-датчика (от англ.

tandem). Особенность работы данной схемы заключается в одновременной, но противоположной по знаку деформации пьезоэлементов. При этом нелинейности генерируемых сигналов, возникающие при сжатии и растяжении пьезоэлементов, взаимно компенсируются. Расположение элементов и осевая симметрия конструкции также способствуют взаимному уничтожению зарядов, возникающих в пьезоэлементах при воздействии двух поперечных и трех угловых компонентов вибрации.

Вариант такого преобразователя с периферийным поджатием (рис. 3.3, в) содержит два пьезоэлемента 1 и размещенный между ними инерционный элемент 3, сжатые через изоляторы 8 торцевыми частями корпуса 9.

Изображенный преобразователь имеет центрированную конструкцию и обеспечивающий эффективную защиту от синфазных электромагнитных помех при использовании соответствующего дифференциального согласующего усилителя [1]. Возможно также выполнение двухпроводного симметричного выхода при последовательном электрическом соединении параллельном соединении. В последнем случае не требуется применение пьезоэлементов должно быть изменено на противоположное.

Следует заметить, что в реальных условиях, особенно при серийном производстве, не всегда возможно подобрать пары пьезоэлементов с абсолютно одинаковыми характеристиками. Кроме того, механические напряжения в пьезоэлементах несколько отличаются, так как последние опираются на разные участки корпуса, имеющие не равные жесткости механических цепей относительно установочной поверхности датчика и асимметрию по отношению к внешним воздействиям [2]. Отмеченные обстоятельства не позволяют в полной мере осуществить компенсацию зарядов, вызванных неизмеряемыми воздействиями, что, наряду со сложностью конструкции, ограничило широкое применение рассмотренной схемы.

Центрированный тендем-преобразователь (рисунок 3.3, г) имеет одну инерционными элементами 3, стянутыми шпилькой 4. В данном случае идентичность опорных жесткостей пьезоэлементов и их центральное поджатие благоприятно сказываются на взаимной компенсации зарядов от неизмеряемых воздействий, в том числе и деформаций объекта. Шпилька не оказывает механического шунтирующего воздействия на пьезоэлементы, так как при их рабочей деформации отсутствует перемещение инерционных элементов относительно друг друга. Как и в предыдущей конструкции, возможно применение дополнительных изоляторов, реализация всех вариантов вывода сигнала и коммутации пьезоэлементов.

Использование пьезоэлектрических преобразователей с деформацией преобразования, преимущественно по заряду, при малых массах и габаритных размерах акселерометров в диапазонах низких и средних частот.

Для этой цели применяются биморфные или униморфные элементы с консольным, периферийным и центральным закреплением.

– направление рабочей оси преобразователя;

– центры масс пьезоэлектрического и инерционного элементов, соответственно;

– центр инерции преобразователя;

1 – пьезоэлемент; 2 – основание; 3 – элемент инерционный;

Простейший преобразователь с нецентрированной конструкцией (рис.

3.4, а) состоит из балочного биморфного или униморфного пьезоэлемента 1, консольно закрепленного на основании 2. С целью повышения коэффициента преобразования за счет снижения резонансной частоты и прочности, на свободном конце пьезоэлемента может быть дополнительно размещен инерционный элемент 3. Выбором соотношения длины и толщины изгибного элемента и массы инерционного можно в широких пределах регулировать эти характеристики [2].

В близком по устройству и принципу работы преобразователе (рис. 3.4, б) для повышения прочности к воздействию перегрузок используется металлическая балка 4 с приклеенным пьезоэлементом 1 в зоне ее максимальных механических напряжений, возникающих при изгибе.

Преобразователи с балочными консольно закрепленными изгибными элементами находят применение преимущественно в акселерометрах, предназначенных для измерения виброускорений малого уровня в низкочастотном диапазоне. Их характерным недостатком является высокая чувствительность к ротационным колебаниям, возникающая из-за нескомпенсированности вызванных ими сигналов.

периферийное закрепление балочного или дискового изгибного элемента осуществляется посредством упругих стоек 5, обеспечивающих возможность свободного изгиба пьезоэлемента в осевом направлении. В последнем случае стойки равномерно распределены по контуру элемента.

С точки зрения реализации пьезоэффекта, применение дискового изгибного элемента более рационально по сравнению с балочным, так как позволяет получить двухосное напряженное состояние в пьезоэлементе. При этом, суммарный заряд создается за счет механических напряжений, действующих как в радиальных, так и в кольцевых сечениях.

Иной вид периферийного закрепления изгибного элемента (рис. 3.4, г) реализован в преобразователе с тонкой армирующей металлической пластиной 6, вклеенной между двумя дисковыми пьезокерамическими пластинами 1. Выступающая за их предел металлическая пластина защемлена по контуру в основании 2 корпуса акселерометра. Наличие армирующей пластины повышает вибропрочность пьезоэлемента.

центрированную конструкцию и неизолированный от корпуса выход, отсутствует отдельный (сосредоточенный) инерционный элемент. Как и в других подобных случаях, его функцию выполняет распределенная масса изгибного элемента.

Система периферийного закрепления изгибного элемента оказывает определенное влияние на характер его деформации, в той или иной степени препятствуя свободному изгибу под воздействием ускорения. С одной стороны это отрицательно сказывается на эффективности работы преобразователя, а с другой – на стабильности его метрологических характеристик. Практическая реализация качественного периферийного закрепления также сопряжена с рядом сложностей технологического характера. В этой связи наиболее широкое распространение, среди преобразователей с деформацией изгиба, получили конструкции с центральным закреплением.

Преобразователь (рис. 3.4, д) состоит из биморфного пьезоэлемента 1, закрепленного в центральной части винтом 7 между опорами 8 и 9.

Изменением диаметра опор можно, в определенных пределах, регулировать его коэффициент преобразования. Конструкция центрирована, обладает малой чувствительностью к неизмеряемым воздействиям, проста и технологична. Использование дополнительных изоляторов между пьезоэлементом и опорами позволяет выполнить изолированный от корпуса симметричный вывод. В данном случае, для нормирования коэффициента преобразования следует осуществлять подбор диаметра изоляторов.

У варианта, так называемой, грибообразной схемы преобразователя с униморфным элементом (рис. 3.4, е) дисковый пьезоэлемент 1 приклеен к металлической пластине 10 с расположенными по периферии инерционными элементами. Пластина жестко связана с основанием 2 посредством выполненного в ее центре цилиндрического выступа, препятствующего распространению деформаций со стороны основания. Существенный недостаток данной конструкции, характерный для всех преобразователей с униморфными элементами, связан с различными коэффициентами температурного расширения используемых в них разнородных материалов, что вызывает дополнительные механические напряжения и отрицательно сказывается на стабильности метрологических характеристик.

рассмотренная конструкция является нецентрированной. Однако центрирование может быть получено при использовании биморфного элемента с армирующей пластиной и симметричного инерционного элемента.

Преобразователи с деформацией изгиба характеризуются невысокими значениями резонансной частоты и прочностью к воздействию ускорения, что ограничивает области их применения. К положительным качествам ряда конструкций, кроме уже упомянутой возможности получения высокого технологичность, малую чувствительность к неизмеряемым воздействиям, а также возможность регулирования основных характеристик.

Преобразователи с деформацией сдвига, использующие пьезомодуль d15, являются наиболее совершенными и имеют ряд преимуществ по конструкциями [7]:

- высокое отношение коэффициента преобразования к собственной массе преобразователя за счет большего (в 1,3 – 1,6 раза) значения пьезомодуля d15 по сравнению d33 с для ПКМ системы ЦТС;

- малая чувствительность к неизмеряемым воздействиям, включая поперечные колебания, деформации объекта, акустические поля, резкие перепады температуры и др.;

- ниже эффект нелинейности при высоких уровнях ускорения;

характеристик.

Основные схемы сдвиговых преобразователей показаны на рис. 3.5.

неизолированный от корпуса выход, хотя принципиально возможно выполнение изолированного симметричного выхода при использовании изоляторов.

1 – пьезоэлемент; 2 – основание; 3 – элемент инерционный Преобразователь (рисунок 3.5, а) содержит два прямоугольных пьезоэлемента 1 с продольным, относительно плоскости электродов, направлением поляризованности, расположенные с противоположных сторон основания 2, и внешние инерционные элементы 3, стянутые шпилькой 4. По такой схеме выполнены акселерометры типа «Isoshear» фирмы «Эндевко»

(США) и «Planar Shear» фирмы «Брюль и Къер» (Дания).

Примером преобразователя с внутренним расположением инерционного элемента (рис. 3.5, б) может служить преобразователь с двумя прямоугольными пьезоэлементами 1, жестко связанными с основанием корпуса 2, между которыми размещен инерционный элемент 3. Подобная схема лежит в основе акселерометров конструкции «ThetaShear» фирмы «Брюль и Къер». Известны аналогичные конструкции преобразователей с цилиндрическими пьезоэлектрическим и инерционным элементами.

Элементы преобразователя с внешним инерционным элементом, изображенного на рис. 3.5, в, имеют цилиндрические или конические сопрягаемые поверхности. Небольшая конусность за счет финишной притирки элементов позволяет обеспечить их более плотное прилегание при менее жестких допусках к посадочным размерам. Данная схема используется, например, в конструкциях акселерометров «Annular- Shear»

фирмы «Брюль и Къер».

Для реализации основных преимуществ преобразователей с деформацией сдвига требуется предельно точная обработка элементов и применение высококачественных по механическим и электрофизическим параметрам ПКМ и пьезоэлементов.

3.3 Способы крепления акселерометров Для измерения параметров вибрации с минимальной погрешностью, установка акселерометра не должна влиять на динамические характеристики контролируемого объекта, а движение объекта и акселерометра, в месте его крепления, должно быть полностью идентичным. Также не должно иметь место ограничение динамического и частотного диапазонов акселерометра.

Заметные изменения механических параметров колеблющегося тела (общей массы и локальной жесткости) наблюдаются в случаях, когда импедансом этого тела.

Частота резонанса элемента конструкции объекта fm, на котором установлен акселерометр массой ma может быть оценена по формуле где fэ – частота резонанса элемента конструкции без ВИП;

mэ – масса элемента конструкции.

На практике влияние акселерометра может не учитываться, если его масса вместе с крепежным приспособлением в 10-20 раз меньше массы детали, на которую он установлен.

При установке датчика на оболочечные конструкции, согласно расчетным данным, при измерении вибрации металлического листа толщиной 1 мм, допустимая масса акселерометра не должна превышать 1,3г.

Динамический диапазон, в основном, ограничивается пределом механических свойств этого соединения под воздействием динамических нагрузок. Ограничение частотного диапазона проявляется в тех случаях, когда частота установленного акселерометра в продольном или поперечном направлениях снижается по сравнением с паспортным значением, что вызывается недостаточной жесткостью соединения.

Расположение мест крепления акселерометра определяется исходя из целей и задач измерения и конструктивных особенностей контролируемого объекта, влияющих на характер распространения механических колебаний.

Следует избегать размещения датчиков в местах, совпадающих с узловыми точками колебаний и характеризующимися максимальными механическими напряжениями, способными вследствие чувствительности акселерометра к деформации, вызвать искажения выходного сигнала. Кроме того, промежуточные элементы, расположенные между объектом и датчиком, приводят к снижению частоты его установочного резонанса или могут иметь свой собственный резонанс, лежащий в диапазоне частот измеряемых колебаний.

При установке следует ориентировать корпус акселерометра так, чтобы его ось максимальной чувствительности (рабочая ось) совпадала с направлением измеряемого виброускорения, а направление минимальной чувствительности к колебаниям в поперечном направлении совпадало с направлением последних.

При выборе способа крепления необходимо предварительное сопоставление требуемых метрологических характеристик акселерометра с достижимыми для каждого конкретного случая применения, принимая во внимание рекомендации изготовителя. Подробные исследования различных способов крепления акселерометров проведены фирмой Брюль и Къер [7], а полученные выводы и рекомендации широко используются на практике.

Наиболее распространены способы крепления акселерометров с использованием резьбового соединения, приклеивания и магнита. Иногда используется механическое поджатие и редко вакуумное крепление.

приклеивания, для повышения контактной жесткости, рекомендуется покрывать все сопрягаемые поверхности консистентной смазкой.

Основные варианты резьбового крепления акселерометров показаны на рис. 3.6.

Участок поверхности объекта в месте установки акселерометра должна быть тщательно подготовлена и иметь размер в полтора-два раза больше его основания.

Для достижения качественных результатов измерения необходимо соблюдать следующие требования:

- среднее арифметическое отклонение профиля от 0,16 до 1,6 мкм;

- допуск к плоскостности 0,01 мм;

- допуск к перпендикулярности оси крепежного отверстия 0,02 мм.

1 – акселерометр; 2 – контролируемый объект;3 – резьбовая шпилька;

Рис. 3.6. Варианты резьбового крепления акселерометров:

Требования, предъявляемые к качеству обработки установочной поверхности, возрастают с ростом верхней границы диапазона измеряемых частот.

поверхности объекта с необходимым качеством, можно использовать тонкую прокладку под акселерометр, выполненную из пластичного материала (алюминия или меди), которая, заполняя при деформации микронеровности, способствует повышению жесткости контактного соединения.

соединения, обеспечивая достаточное усилие поджатия в пределах упругой деформации крепежного элемента. В общем случае, при испытаниях акселерометров может быть рекомендован момент затяжки для резьбы: М3 – 0,6 Нм; М5, 10-32 UNF – 1,8 Нм; М6, 1/4-24 – 3,6 Нм; М8 – 7 - 9 Нм.

Чрезмерная затяжка может создать в основании акселерометра механические напряжения, отрицательно влияющие на его работу, а также вывести из строя резьбовое соединение.

Крепежные шпильки и винты обычно выполняются из стали, однако при работе в сильных переменных магнитных полях могут использоваться немагнитные материалы.

Наиболее предпочтительно крепление акселерометра резьбовой шпилькой (рис. 3.6, а), которое позволяет при качественно обработанной установочной поверхности объекта получить максимальное значение частоты установочного резонанса. Глубина резьбового отверстия объекта должна быть такой, чтобы шпилька не упиралась в дно резьбового отверстия основания акселерометра и при этом не образовывался зазор между прилегающими поверхностями.

Двойной резьбовой люфт и возможность изгиба шпильки позволяют, в определенных пределах, скомпенсировать неперпендикулярность к установочной плоскости резьбового отверстия объекта. Акселерометры, имеющие резьбовое отверстие, благодаря плоской поверхности основания, наиболее универсальны в креплении и, при необходимости, могут приклеивания.

Широко распространены акселерометры с цилиндрическим резьбовым крепежным выступом (рис. 3.6, в). Как и при креплении шпилькой, связь акселерометра с объектом осуществляется, главным образом, за счет поджатия плоской части основания.

По качеству, крепление резьбовым выступом основания акселерометра, максимально приближается к креплению резьбовой шпилькой.

Общие недостатки названных способов крепления – это сложность ориентирования акселерометра на установочной плоскости в случае необходимости и вероятность самоотвинчивания без дополнительной фиксации при длительной эксплуатации.

Широкое распространение получили акселерометры с фланцевым креплением (рис. 3.6, г), обладающим высокой надежностью и допускающим их установку в фиксированном положении. Следует принимать во внимание, что увеличение массы и габаритов таких акселерометров за счет фланца, а также неравномерное усилие поджатия по контактной поверхности способствует снижению частоты установочного резонанса.

Некоторые акселерометры могут крепиться одним или несколькими винтами через осевое или периферийные отверстия в корпусе (рис. 3.6, д, е), что иногда удобно при монтаже. Такое крепление приводит к статической деформации всего корпуса и может отрицательно повлиять на работу пьезоэлемента, если конструкция акселерометра выполнена без учета этого фактора.

В случаях постоянного резьбового крепления акселерометров, вместо консистентной смазки могут использоваться соответствующие условиям эксплуатации клеи или компаунды, повышающие надежность соединения.

Клеевой способ крепления (рис. 3.7) используется при невозможности выполнения в месте установки акселерометров крепежных отверстий.

Необходимо применять твердые клеи с анаэробной полимеризацией, например цианакриловые и эпоксидные. Для повышения рабочей частоты акселерометра следует стремиться к максимальной жесткости клеевого контакта, что достигается только при тонком слое клея и его высокой твердости. Цианакриловые клеи можно использовать только при плоских и гладких склеиваемых поверхностях, так как он не заполняют углубления и зазоры Клеи, содержащие растворитель, не обеспечивают высокую жесткость соединения по всей установочной поверхности.

1 – акселерометр; 2 – контролируемый объект; 3 – клей; 4 – двусторонняя липкая лента; 5 – приклеиваемый переходной резьбовой элемент Рис. 3.7. Варианты клеевого крепления акселерометров:

Перед приклеиванием сопрягаемые поверхности объекта и датчика очищаются от загрязнений и обезжириваются. После нанесения клея и поджатия, вокруг основания акселерометра должен образоваться замкнутый поясок выдавленного клея (рис. 3.7, а), что свидетельствует об отсутствии непроклеенных участков.

При временной установке акселерометров в условиях нормальной температуры иногда в качестве клеящего материала используется пчелиный воск, а также тонкая двухсторонняя липкая пластинка или лента (рис. 3.7, б).

Максимальная рабочая температура при креплении воском ограничена 40 0С, а предельное ускорение – до 100 мс-2.

Для многократной установки акселерометра может использоваться приклеиваемый переходной резьбовой элемент (рис. 3.7, в), представляющий плоский диск с резьбовым выступом в центре.

Применение клея, благодаря заполнению сравнительно жестким материалом микропустот между соединяемыми поверхностями, позволяет снизить требования к качеству обработки поверхности контролируемого соответствующих требований к обработке поверхности объекта, выбору клея и технологии склеивания позволяет получить достаточно высокие метрологические характеристики при проведении измерений. Основными недостатками такого крепления считаются меньшая надежность и прочность клеевого соединения по сравнению с резьбовым, ограничение рабочего диапазона температур (для большинства клеев до 80 оС), а также сложность демонтажа датчика без его повреждения.

При обзорных исследованиях механических колебаний, связанных с необходимостью быстрого перемещения акселерометра по поверхности контролируемого объекта, используются установка на магните или применение ручного щупа (рис. 3.8).

а – на магните; б – с использованием ручного щупа 1 – акселерометр; 2 – контролируемый объект; 3 – магнитный держатель;

4 – постоянный магнит; 5 – магнитопровод; 6 – щуп Рис. 3.8. Способы быстрого крепления акселерометров Установка на магните возможна только на хорошо обработанную поверхность, выполненную из ферромагнитного материала. Для крепления используется специальный держатель (рис. 3.8, а), состоящий из постоянного магнита и стального магнитопровода. Со стороны держателя, обращенной к акселерометру, для его крепления имеется резьбовой выступ.

Если считать допустимым, что для сохранения частоты установочного резонанса в процессе вибрации минимальная сила сцепления магнитного держателя с объектом должна составлять хотя бы половину его статической силы сцепления Fст, то верхний предел рабочего динамического диапазона акселерометра amax при рассматриваемом способе крепления можно оценить из выражения где mд – масса магнитного держателя.

При использовании магнитного крепления следует иметь ввиду, что держатель своей массой дополнительно нагружает контролируемый объект, а максимальная рабочая температура ограничена предельной рабочей температурой магнита.

Применение ручного щупа (рис. 3.8, б) обеспечивает самое быстрое крепление акселерометра, но, при этом, имеет место значительная погрешность и низкая воспроизводимость результатов измерения. Это связано с низкой частотой установочного резонанса (1 – 2 кГц), отклонением оси датчика от нормали и непостоянным усилием поджатия.

Образование контуров заземления в цепях датчиков при измерениях на крупном промышленном оборудовании может привести к наведению в измерительных цепях паразитных зарядов и вызвать существенные ошибки.

Для устранения этого негативного фактора необходимо корпус акселерометра электроизолировать от контролируемого объекта.

При измерении в диапазоне низких частот акселерометр может быть установлен на переходном элементе, выполненном из диэлектрического материала. Для достижения высоких значений частоты установочного резонанса используется тонкая слюдяная прокладка (0,05 – 0,1 мм) и изолированная резьбовая шпилька, выполненная из диэлектрика и для прочности армированная металлическим сердечником. Изолирующая прокладка может быть установлена также между магнитным держателем и объектом.

Для оценки возможностей применения разных способов крепления в таблице 3.1 приведены экспериментальные значения частот установочного резонанса, полученные для одного и того же акселерометра [56].

Таблица 3.1. Характеристики различных способов крепления акселерометра шпильке со смазкой Клеевой Поджатие ручным Кроме правильного механического соединения корпуса акселерометра с объектом, необходимо уделять внимание размещению и фиксации соединительного кабеля. Его влияние на работу акселерометра может быть значительным за счет передачи пьезоэлементу через элементы конструкции непосредственной близости от датчика. Кроме того, деформации кабеля, вызванные его вибрацией, способствуют возникновению дополнительных электрических сигналов за счет проявления трибоэлектрического эффекта.

При проведении ответственных измерений в широкой полосе частот, для оценки верхней границы рабочего диапазона, желательно экспериментально определять значение частоты установочного резонанса акселерометра, установленного на контролируемом объекте.

ТЕСТ РУБЕЖНОГО КОНТРОЛЯ №

Тест содержит 5 заданий, на выполнение которых отводится 30 минут.

Выберите наиболее правильный, по Вашему мнению, вариант ответа и отметьте его любым значком в бланке ответов.

1. Центрированным преобразователем акселерометра называются преобразователь, у которого совмещены центры масс … элементов с продольной осью элементов с поверхностью 2. Изолированный симметричный выход акселерометра позволяет … упростить конструкцию 3. Упругое поджатие элементов преобразователя позволяет … 4. Применение пьезоэлементов с деформацией изгиба повышает… прочность к воздействия 5. Крепление акселерометра на магните позволяет … сократить время установки Каждый правильный ответ оценивается 10 баллами. Знание студента оценивается на:

- «отлично», если итоговая сумма равна 50 баллам; хорошо», если итоговая сумма равна 30 баллов; - «удовлетворительно», если итоговая сумма равна 30 баллов, - «неудовлетворительно», если итоговая сумма равна 20 баллов.

преобразователя, наиболее устойчивую к воздействию резких колебаний температуры.

2) Выбрать допустимую массу акселерометра и способ его крепления к алюминиевой детали массой 0,05 кг, для измерения ее виброускорения при температуре 350 0С.

Примеры практического выполнения пьезоэлектрических акселерометров Комплексная цель модуля:

пьезоэлектрических акселерометров с различными видами деформации пьезоэлемента.

характеристики пьезоэлектрических акселерометров.

4.1 Акселерометры общего применения Ниже представлены пьезоэлектрические акселерометры, выполненные по наиболее распространенным конструктивным схемам с различными видами деформации пьезоэлемента, предназначенные для применения лабораторной практике и контроля промышленного оборудования.

На рис.4.1 показана конструкция малогабаритного акселерометра типа ДВ-01, предназначенного для измерения параметров колебаний элементов фюзеляжа самолетов в процессе летных испытаний. В акселерометре используется пьезоэлемент, состоящий из пяти параллельно соединенных слоев, работающий с деформацией сжатия растяжения. Применение многослойного пьезоэлемента по сравнению с однослойным, позволяет повысить коэффициент преобразования по заряду пропорционально количеству слоев. С целью повышения помехозащищенности, акселерометр (ДВ-01С) выполненный двухпроводным антивибрационным кабелем. Аналогичный по обеспечивающим удобство монтажа на контролируемом объекте. Для крепления с помощью шпильки или винта, основание акселерометров снабжено резьбовым гнездом М5.

20, а – конструктивная схема ДВ-01С; б – вид ДВ-01С без крышки корпуса;

1 – основание; 2 – крышка; 3 – элемент пьезоэлектрический;



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И.Ульянова (Ленина)” (СПбГЭТУ) Кафедра теоретических основ радиотехники МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторных работ по дисциплине “ИЗМЕРЕНИЯ НА СВЧ” А.А.Данилин для подготовки бакалавров по направлению код 210300 - Радиотехника Санкт-Петербург 2011 г. 1 ОГЛАВЛЕНИЕ ОГЛАВЛЕНИЕ 1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР...»

«дисциплину в изд-во Автор Наименование работы. № (коллектив Вид издания. Нижний Тагил п/п авторов) Код, название дисциплины Челябинск д/о з/о Златоуст Тюмень Курган Пермь КЖТ 1 2 3 4 5 6 7 8 9...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный архитектурно-строительный университет ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Методические указания к лабораторной работе № 10 Составители Э.С. Астапенко Ю.А.Орлов Томск 2012 Исследование пуска асинхронного двигателя: методические указания к лабораторной работе № 10 / Сост. Э.С. Астапенко, Ю.А. Орлов. – Томск:...»

«Федеральное агентство по образованию АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОУВПО АмГУ УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой АПП и Э А.Н. Рыбалёв _ 2007 г. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ для специальностей: 140204 – Электрические станции, 140205 – Электроэнергетические системы и сети, 140211 – Электроснабжение, 140203 – Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем. Составитель: О.В. Зотова, доцент кафедры автоматизации производственных процессов и электротехники Благовещенск 2007 г....»

«Г.М. ТРЕТЬЯК, Ю.Б. ТИХОНОВ ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Учебное пособие Омск • 2006 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНАЯ АКАДЕМИЯ (СИБАДИ) Г.М.Третьяк, Ю.Б.Тихонов ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Учебное пособие Омск Издательство СибАДИ 2006 Учебное издание Третьяк Галина Михайловна, Тихонов Юрий Борисович ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Учебное пособие Главный редактор М.А.Тихонова *** Подписано к печати 13.10.06. Бумага писчая....»

«Федеральное агентство по образованию АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОУВПО АмГУ УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой АПП и Э А.Н. Рыбалев 2007 г. Электромеханотроника УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ для специальности 220301– Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям), специализации Автоматизация технологических процессов тепловых электрических станций Составитель: А.Н. Рыбалев, доцент кафедры автоматизации производственных процессов и электротехники АмГУ Благовещенск...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный архитектурно-строительный университет ЭЛЕКТРОПРИВОД. ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Методические указания к лабораторным работам №№ 1, 2, 3 Составители: Э.С. Астапенко Т.С. Шелехова Томск 2012 Электропривод. Двигатели постоянного тока : методические указания к лабораторным работам №№ 1, 2, 3 / Сост. Э.С. Астапенко, Т.С....»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Томский государственный архитектурно-строительный университет ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ ПРИ СОЕДИНЕНИИ ПРИЕМНИКОВ ЗВЕЗДОЙ Методические указания к лабораторной работе № 7 по дисциплине Общая электротехника Составитель Т.С. Шелехова Томск 2011 Исследование трехфазной цепи при соединении приемников звездой : методические указания / Сост. Т.С. Шелехова. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2011. – 12 с. Рецензент доцент Э.С....»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Нижнекамский нефтехимический колледж Методические указания и контрольные задания технологических процессов по дисциплине Автоматизация для студентов заочного отделения специальность 150411 Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям) Нижнекамск 2007 Рассмотрено на Утверждаю заседании кафедры Зам.директора по УМР Протокол №_ _Быстрова Н.В. от...»

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ Кафедра электротехники и авиационного электрооборудования В.П. Зыль, А.А. Савелов МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по дисциплине “ЭЛЕКТРО- И ПРИБОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ” для студентов V курса заочного обучения специальности 2013 Москва - 2007 2 Данные методические указания и контрольные задания по дисциплине “Электро и приборное оборудование воздушных судов” издаются в соответствии с учебной программой...»

«Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова В.Г.ЛУКОЯНЫЧЕВ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Учебное пособие Барнаул 2000 УДК 621.3 Лукоянычев В.Г. Электротехника и электроника : Учебное пособие / Алт. госуд. технич. ун-т им. И.И.Ползунова. - Барнаул: 2000. - 134 с. Данное учебное пособие предназначено для дистанционного изучения дисциплины Электротехника и электроника по направлению Информатика и...»

«Т.А. Белова, В.Н. Данилин ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ И УСЛУГ Допущено УМО по образованию в области прикладной математики и управления качеством в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 220501 Управление качеством УДК 658(075.8) ББК 65.291.8я73 Б43 Рецензенты: О.В. Григораш, заведующий кафедрой теоретической и общей электротехники Кубанского государственного аграрного университета, д-р техн. наук, проф.,...»

«Учебные пособия Векторный анализ для инженеров электриков и радистов: учебное пособие /Б.К.Пчелин; под ред. Ю.А.Самохина.- 3-е издание; НГТУ им.Р.Е.Алексеева.- Нижний Новгород, 2009.-223с Изложение векторного анализа, необходимо специалистам электротехнического профиля, построено в органической связи с задачами теории электромагнитного поля. Большое внимание наряду с достаточно строгим и полным изложением курса векторного анализа обращено на физический смысл рассматриваемых понятий. Дано...»

«Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Электротехника и электроника ЭЛЕКТРОНИКА Часть I ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ Учебное пособие для студентов электротехнических специальностей Учебное электронное издание Минск 2012 УДК 621.38 (075.8) ББК 32.85я7 Авторы: Ю.В. Бладыко, Т.Е. Жуковская Рецензенты: О.И.Александров, доцент кафедры автоматизации производственных процессов и электротехники учреждения образования Белорусский...»

«Сведения об учебно-методической, методической и иной документации, разработанной образовательной организацией для обеспечения образовательного процесса по специальности 140211.65 Электроснабжение № Наименование дисциплины Наименование учебно-методических, методических и иных материалов (автор, место издания, год п/п по учебному плану издания,тираж) 1) Учебно-методический комплекс по дисциплине Иностранный язык, 2009г. 2) Методическое пособие для студентов ф-та электрификации. Н.С. Аракелян,...»

«Федеральное агентство по образованию АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОУВПО АмГУ УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой энергетики _ Н.В.Савина 2007 г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Электрическое освещение для специальности: 140211 Электроснабжение Составитель: ст. преп. Д.Н. Панькова Благовещенск 2007 г. Печатается по решению редакционно-издательского совета энергетического факультета Амурского государственного университета Электрическое освещение для специальности 140211 Электроснабжение:...»

«Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский институт энергобезопасности и энергосбережения Кафедра Электротехники и Электроники В.Н.Арбузов Применение комплекса программ ELCUT для решения задач электростатики для студентов заочной формы обучения по специальности 140211 Электроснабжение Москва 2008 Применение комплекса программ ELCUT для решения задач электростатики. Учебное пособие для студентов заочного отделения. – М.:МИЭЭ, 2008. 27с....»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Амурский государственный университет Кафедра Автоматизации производственных процессов и электротехники УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ Детали машин и основы конструирования Основной образовательной программы по специальности: 260902.65 – Конструирование швейных изделий Благовещенск 2012 УМКД разработан профессором Волковым Сергеем...»

«Н.С. КУВШИНОВ, В.С. ДУКМАСОВА ПРИБОРОСТРОИТЕЛЬНОЕ ЧЕРЧЕНИЕ Допущено НМС по начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графике при Министерстве образования и науки РФ в качестве учебного пособия для студентов вузов электротехнических и приборостроительных специальностей КНОРУС • МОСКВА • 2013 УДК 744(075.8) ББК 30.11 К88 Рецензенты: А.А. Чекмарев, д-р пед. наук, проф., И.Г. Торбеев, канд. техн. наук, доц., С.А. Хузина, канд. пед. наук, доц. Кувшинов Н.С. К88 Приборостроительное черчение...»

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И УПРАВЛЕНИЯ Кафедра современного естествознания и наукоемких технологий Пигарев А.Ю. Методические указания для выполнения индивидуальных расчетно-графических заданий на основе системы схемотехнического моделирования Multisim 9 Учебная дисциплина Электротехника и электроника по специальности 230201 – Информационные системы и технологии Зав. кафедрой СЕНТ д-р физ.-мат. наук, профессор Т.Я. Дубнищева Новосибирск 2009 г. Расчетно-графические...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.