Проектирование пьезоэлектрических датчиков на основе пространственных электротермоупругих моделей

Читать фрагмент

книга

Проектирование пьезоэлектрических датчиков на основе пространственных электротермоупругих моделей

Работа посвящена проектированию пьезоэлектрических датчиков с использованием современных методов математического моделирования. Описаны критерии, алгоритмы и процедуры для рационального и целенаправленного выбора конструкции датчика, материалов и размеров деталей с помощью универсальных относительно геометрии изделия и способов приложения нагрузки численных пространственных электротермоупругих моделей. Это позволяет улучшить технические характеристики пьезоэлектрических датчиков за счет обоснованного выбора компромисса между информативностью и надежностью изделия в предполагаемых условиях эксплуатации.Эффективность предложенных методов подтверждается разработкой серии пьезоэлектрических датчиков с уникальными свойствами, нашедших широкое применение в вихревых и ультразвуковых расходомерах жидкости, газа и пара для систем промышленной автоматики.Предназначена для специалистов, занимающихся проектированием и применением пьезоэлектрических преобразователей и датчиков в измерительных и управляющих системах, а также аспирантов и студентов технических вузов.

Форматы: PDF

Серия: Пьезоэлектрическое приборостроение

Издательство: Техносфера

Год: 2014

Место издания: Москва

ISBN: 978-5-94836-371-4

Страниц: 324

Артикул: 41806

Электронная книга

349 ₽

Купить и скачать

Содержание

Содержание книги "Проектирование пьезоэлектрических датчиков на основе пространственных электротермоупругих моделей "

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Пьезоэлектрические материалы для измерительной техники

1.2. Пьезоэлектрические датчики давления

1.2.1. Унифицированный ряд датчиков быстропеременных давлений

1.2.2. Датчики акустических давлений

1.2.3. Датчики давления ведущих зарубежных фирм

1.3. Методы анализа пьезоэлектрических датчиков

1.3.1. Структурный анализ

1.3.2. Аналитические методы

1.3.3. Численные методы

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

2.1. Модель неоднородного чувствительного элемента

2.2. Распределение механических и электрических полей

2.3. Функция преобразования

2.4. Прочность при сжатии

2.5. Прочность при изменении температуры

2.6. Аддитивная погрешность при изменении температуры

3. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Электроупругие модули

3.1.1. Динамический метод измерения электроупругих модулей

3.1.2. Квазистатический метод измерения пьезоэлектрических модулей

3.1.3. Полный набор электроупругих модулей

3.2. Изменение электроупругих модулей от температуры

3.3. Изменение пьезоэлектрических модулей от давления

3.4. Старение

3.5. Временные изменения свойств при внешних воздействиях

3.6. Тепловое расширение и пироэффект

3.7. Прочность при сжатии и растяжении

4. ОЦЕНКА МЕХАНИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ В РАБОЧИХ УСЛОВИЯХ

4.1. Методы оценки механической надежности

4.2. Оценка механической надежности при действии давления

4.3. Оценка механической надежности при действии давления и изменении температуры

4.4. Выбор материалов силопередающих элементов датчиков

4.5. Изменение коэффициента преобразования от температуры

4.6. Повышение надежности пьезоэлектрических датчиков акустических давлений

5. ОБЪЕМНОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ

5.1. Аномальные явления в объемночувствительных преобразователях

5.2. Изменение температуры среды при адиабатическом процессе

5.3. Модель объемночувствительного преобразователя

5.4. Экспериментальная проверка модели

5.5. Контрольные датчики давления

5.6. Виброзащищенные датчики давления

5.7. Миниатюрные датчики давления

6. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ

6.1. Постановка задачи электротермоупругости

6.2. Сравнение аналитических и численных решений

6.3. Методы анализа и синтеза пьезоэлектрических датчиков

6.4. Анализ датчиков давления

6.4.1. Коэффициент преобразования

6.4.2. Собственные частоты

6.4.3. Вибрационная и деформационная чувствительности

6.4.4. Прочность в нормальных и рабочих условиях

6.4.5. Исследование путей оптимизации конструкции датчика

6.4.6. Основные характеристики пьезоэлектрических датчиков давления

6.4.7. Оценка информативности пьезоэлектрических датчиков давления с помощью обобщенного показателя качества

7. ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

7.1. Анализ температурных напряжений в гидроакустических антеннах

7.2. Исследование АЧХ виброакустических датчиков

7.3. Пьезоэлектрические преобразователи для ультразвуковых расходомеров газа

7.4. Вибрационные сигнализаторы уровня

7.5. Универсальный вибрационный плотномер жидкости и газа

7.6. Датчики изгибающего момента для вихревых расходомеров

8. ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

8.1. Принцип действия вихревых расходомеров и основные требования к преобразователям энергии потока

8.2. Вихревые расходомеры жидкости

8.3. Вихревые расходомеры газа

8.4. Вихревые расходомеры пара

8.5. Вихревые расходомеры ведущих мировых фирм

8.6. Области применения вихревых расходомеров с пьезоэлектрическими датчиками

8.7. Тенденции развития вихревой расходометрии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

ЛИТЕРАТУРА

Отрывок из книги

26Проектирование пьезоэлектрических датчиков на основе пространственных электротермоупругих моделейPiezotronik JNG и других ведущих зарубежных фирм показаны в таблице 1.5 [22–25].Современные пьезоэлектрические датчики давления харак-теризуются малыми габаритами. Диаметр мембраны, как прави-ло, не превышает 5–7 мм, а в отдельных образцах — 1–2,5 мм. Собственная резонансная частота – от 100 до 500 кГц. Особенно-стью датчиков ведущих зарубежных фирм является также высо-кое сопротивление изоляции внутренних электрических цепей, составляющее 1011–1013 Ом. Благодаря этому диапазон рабочих частот составляет от долей Гц до сотен кГц и градуировка их про-водится высокоточным статическим методом [23].Нелинейность функции преобразования датчиков давления не превышает ±1–2%, а для образцовых датчиков ± 0,3%. Это достигается за счет применения стабильных кристаллических ПЭ, высокоточного исполнения геометрии мембраны и всех си-лопередающих элементов (СПЭ). Тщательная шлифовка и до-водка сопрягаемых поверхностей обеспечивает высокую жест-кость конструкции и определенность динамических и частотных характеристик.ЧЭ в датчике, как правило, удален от резьбовой части корпуса для уменьшения влияния механических напряжений, возникаю-щих при монтаже, на показания датчика.Одним из важнейших элементов датчика является мембра-на, воспринимающая измеряемое давление и преобразующая его в силу, действующую на ПЭ. Чаще всего мембрана выпол-няется в виде тонкой пластины, изготовленной за одно целое с корпусом [22, 23]. Реже встречаются мембраны в виде тонкой пластины, приваренной к корпусу [24]. В первом случае легче обеспечить герметичность конструкции, во втором — однород-ность толщины мембраны т. к. ее можно выполнить из стальной ленты.Для повышения линейности функции преобразования мем-браны внутри или снаружи корпуса датчика делают проточку. Этой же цели служит приварка мембраны по контуру к пяте. Для повышения долговечности в условиях градиента температуры мембраны датчиков давления час...

Внимание!
При обнаружении неточностей или ошибок в описании книги "Проектирование пьезоэлектрических датчиков на основе пространственных электротермоупругих моделей (автор Михаил Богуш)", просим Вас отправить сообщение на почту help@directmedia.ru. Благодарим!