Научные основы расчета и проектирования механолюминесцентных чувствительных элементов датчиков импульсного давления

Научные основы расчета и проектирования механолюминесцентных чувствительных элементов датчиков импульсного давления

Автор: Татмышевский, Константин Вадимович

Шифр специальности: 05.13.05

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2009

Место защиты: Владимир

Количество страниц: 338 с. ил.

Артикул: 4946202

Автор: Татмышевский, Константин Вадимович

Стоимость: 250 руб.

Научные основы расчета и проектирования механолюминесцентных чувствительных элементов датчиков импульсного давления  Научные основы расчета и проектирования механолюминесцентных чувствительных элементов датчиков импульсного давления 

ВВЕДЕНИЕ
1. МЕХАНОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ДАТЧИКОВ ИМПУЛЬСНОГО ДАВЛЕНИЯ. ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1.1. Принципы построения и современные тенденции развития мехатронных и робототехнических систем
1.2. Место датчиков в обеспечении эффективной работа мехатронных и робототехнических систем
1.3. Принципы построения чувствительных элементов датчиков давления
1.3.1. Датчики давления с сосредоточенными характеристиками.
1.3.2. Датчики давления с распределенными характеристиками тактильные датчики
1.4. Воздействие электромагнитных помех на информационные цепи датчиков и методы повышения их помехоустойчивости.
1.4.1. Особенности условий работы систем управления мехатронных и робототехнических устройств.
1.4.2. Источники электромагнитных помех
1.4.3. Методы повышения помехоустойчивости информационных цепей датчиков.
1.5. Чувствительные элементы датчиков давления на основе явления
механолюминесценции
1.5.1. Применение оптоэлектронных компонентов в информационных цепях датчиков
1.5.2. Явление механолюминесценции. Области применения и примеры конструкций датчиков с механолюминесцентными чувствительными элементами.
1.5.3. Структурная схема измерительного устройства на основе механолюминесцентного чувствительного элемента
1.5.4. Достоинства и недостатки датчиков на основе механолюминесцентных чувствительных элементов.
1.5.5. Требования к элементам конструкции механолюминесцентных датчиков давления. Основные параметры и характеристики механолюминесцентных чувствительных элементов.
1.6. Анализ основных публикаций по исследованию механолюми
несценции твердых тел
1.6.1. К определению термина механолюминесценция.
1.6.2. Механолюминесцирующие соединения.
1.6.3. Общая характеристика публикаций
1.6.4. Спектральный состав механолюминесцентного излучения
1.6.5. Временные характеристики механолюминесцентного излучения.
1.6.6. Зависимость интенсивности механолюминесценции
от давления
1.6.7. Экспериментальное оборудование для исследования механолюминесценции
1.7. Перспективы развития механолюминесцентных чувствительных
элементов давления. Цель и задачи исследования.
2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНОЛЮМРШЕСЦЕНЦИИ
КРИСТАЛЛОВ КЛАССА А2В
2.1. Физические основы механолюминесценции.
2.1.1. Основы теории люминесценции
2.1.2. Строение кристаллов
2.1.3. Зонная структура . Модель потенциальных кривых
2.1.4. Влияние деформации на зонную структуру.
2.1.5. Кинетика затухания при внутрицентровой и рекомбинационной люминесценции
2.1.6. Взаимодействие центров свечения с заряженными дислокациями
2.1.7. Механизм внутрицентровой механолюмииесценции.
Уравнение скорости возбуждения центров свечения
2.2. Уравнение кинетики внутрицентровой механолюмииесценции
2.3. Дислокационная модель упругопластического деформирования чувствительного элемента механолюминесцентного датчика
2.3.1. Определяющие соотношения упругопластического деформирования
2.3.2. Основные соотношения теории дислокаций
2.3.3. Уравнение квазистатического деформирования чувствительного элемента
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕХАНОЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА
3.1. Описание математической модели механолюминесцентного чувствительного элемента
3.2. Структура и основные закономерности вывода излучения чувствительного элемента
3.3. Определение кинетических параметров математической модели
3.4. Расчет выходных оптических сигналов механолюминесцентных чувствительных элементов с применением пакета
3.5. Основные допущения математической модели.
Стр.
3.6. Методика расчета механолюминесцентных чувствительных
элементов датчиков импульсного давления.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ СВЕЧЕНИЯ МЕХАНОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВХОДНЫХ ДАВЛЕНИЯХ
4.1. Влияние амплитуды импульса давления на параметры выходного оптического сигнала
4.2. Влияние длительности импульса давления на параметры выходного оптического сигнала.
4.3. Влияние формы импульса давления на параметры выходного оптического сигнала. КПД преобразования
4.4. Влияние скорости нарастания давления на выходной оптический сигнал.
4.5. Влияние количества циклов нагружения на выходной оптический сигнал
4.6. Требования к точности определения отдельных параметров математической модели. О повышении светимости механолюминесценции
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ДАТЧИКОВ ИМПУЛЬСНОГО ДАВЛЕНИЯ
5.1. Задачи экспериментальных исследований
5.2. Конструкции датчиков давления на основе механолюминесцентных чувствительных элементов сосредоточенного типа.
5.3. Стендовая аппаратура для экспериментального исследования механолюминесцентных датчиков
5.3.1. Механический ударный стенд, измерительные приборы и методика проведения измерений
5.3.2. Магнитноимпульсная метательная установка, оборудование и методика проведения испытаний.
5.4. Планирование экспериментов по проверке адекватности математической модели.
5.5. Основные результаты экспериментальных исследований.
5.5.1. Результаты исследования наличия механолюминесценции
у промышленных люминофоров
5.5.2. Результаты исследования по проверке адекватности математической модели механолюминесцентных чувствительных элементов
5.5.3. Результаты исследования работоспособности механолюминесцентных датчиков с чувствительным элементом сосредоточенного типа
5.5.4. Результаты исследования механолюминесцентных чувствительных элементов при пороговых нагрузках
5.5.5. Результаты исследования механолюминесцентных чувствительных элементов распределнного типа.
5.5.6. Результаты исследования влияния климатических условий
на выходной оптический сигнал
6. КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ МЕХАНОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ДАТЧИКОВ ИМПУЛЬСНОГО ДАВЛЕНИЯ В ИЗДЕЛИЯХ ЭКСТРЕМАЛЬНОЙ РОБОТОТЕХНИКИ И МЕХАТРОНИКИ
6.1. Классификация механолюминесцентных датчиков
6.1.1. Механолюминесцентные датчики в общей классификации оптоэлектронных датчиков
6.1.2. Классификация механолюминесцентных датчиков импульсного давления.
6.2. Применение механолюминесцентных датчиков в экстремальной
робототехнике и мехатронике
6.2.1. Механолюминесцентные датчики в промышленной робототехнике
6.2.2. Механолюминесцентные датчики в военной робототехнике и мехатронике
6.2.3. Механолюминесцентные датчики в мехатронных системах легковых автомобилей
7. ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ С МЕХАНОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫМИ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.
7.1. Информационные возможности механолюминесцентных датчиков с распределнным чувствительным элементом.
7.1.1. Пространственный размер и количество информационных каналов
7.1.2. Число различимых градаций светимости
7.1.3. Количество информации, перерабатываемое распределнным чувствительным элементом.
7.1.4. Информационная мкость распределнного чувствительного элемента.
7.2. Эффективность применения информационных цепей с механолюминесцентными чувствительными элементами. Рекомендации по использованию.
7.3. Измерительные свойства механолюминесцентных чувствительных элементов. Методика обработки оптических выходных сигналов.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Отмечено, что такие датчики имеют ограниченный ресурс работы, значительный гистерезис, нелинейные характеристики, ограниченные размеры матрицы и малое число элементов в ней, малый динамический диапазон измерений , . Большинство современных стационарных и мобильных мехатронных и робототехнических систем являются объектами, включающими в себя различные технические средства с разнообразными функциями и принципами действия. При этом их характерной особенностью является широкое использование электромеханических и электронных компонентов , , . Электромагнитные процессы, происходящие при работе каждого такого компонента, в той или иной мере влияют на процессы, протекающие в других компонентах, и в свою очередь, оказываются подвержены влиянию с их стороны. В электроэнергетических подсистемах возникают основные, наиболее сильные электромагнитные возмущения, распространяющиеся кондуктивно и пространственно , 1. Требования по обеспечению точной, надежной и бесперебойной работы мехатронных и робототсхнических систем обуславливают необходимость принятия мер, гарантирующих совместную в электромагнитном смысле работу всех технических средств и подсистем. Непрерывно происходящие рост мощности исполнительных устройств приводов, повышение чувствительности датчиков и широкое использование компьютерной техники в такой мере усугубили сложность обеспечения их совместной бесперебойной работы, что возникла острая проблема электромагнитной совместимости ЭМС технических средств . Требования глобального очувствления мехатронных и робототехнических систем приводит к тому, что датчики могут располагаться в различных блоках системы на достаточно большом удалении от управляющего компьютерного устройства 1, , . Датчики давления, силы, ускорения, вибрации и удара применяются в информационноизмерительных системах ИИС не только для измерения параметров технологических процессов, но и для распознавания ситуаций в непрогнозируемой внешней среде , , . Здесь наиболее актуальной задачей является распознавание ситуаций, связанных с внешними механическими воздействиями на объект, которые могут привести к выводу его из строя, либо серьезному нарушению функционирования. Общей особенностью информационных цепей датчиков давления, описанных в подразделе 1. АЦП и т. Наиболее часто датчик соединяется с нормирующим преобразователем с помощью экранированной кабельной линии связи КЛС. Способ размещения и крепления датчиков и кабельных линий связи оказывает существенное влияние на работу ИИС . Как правило, информационные измерительные КЛС укладываются в жгуты и кабельные колодцы совместно с кабелями других систем мехатронного комплекса, в том числе и силовыми. Следствием этого является воздействие на них перекрестных ЭМП соседних кабельных линий, по которым передаются электрические сигналы различной мощности и спектра. Учет перекрстных помех весьма сложен . Под помехой понимается нежелательное электромагнитное воздействие на ИИС, которое может привести к ухудшению качества ее функционирования. В зависимости от вида и характера источников, ЭМП подразделяются на два больших класса помехи искусственного и естественного происхождения рис. Рис. Обычно под мощными ЭМП понимают помехи, которые могут привести к необратимым процессам в элементной базе информационноизмерительной системы, отказу и выходу из строя электронных средств, хотя точно количественную границу между мощной помехой и помехой определить трудно . Помехи искусственного происхождения возникают в процессе человеческой деятельности. Помехи естественного происхождения не связаны с процессами жизнедеятельности человека и существуют, не зависимо от них. Помехи искусственного происхождения, в свою очередь, делятся на непреднамеренные и организованные помехи. Непреднамеренные помехи возникают в процессе использования человеком различного рода устройств, генерация помех которыми является естественным следствием их работы. Процесс взаимного электромагнитного влияния любых технических средств связан с тремя компонентами 1 источником электромагнитного воздействия 2 путями распространения воздействия 3 примниками объектами воздействия. Электротехнические установки создают помехи проводимости и помехи излучения .

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.200, запросов: 244