Высокочувствительные приборы и методы контроля параметров технологических процессов с использованием связанных колебаний в пьезорезонансных структурах

• Автор: Седалищев, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 280 с. : ил.

Глава 1 Разработка и научное обоснование эффективности применения

связанных колебаний в пьезорезонаторных структурах

1.1 Вывод критерия оценки эффективности приборов и методов

контроля

1.2Обоснование целесообразности использования связанных

колебаний в пьезорезонансных датчиковых структурах

1.3Состояние вопроса использования связанных колебаний

в пьезоэлектрических первичных преобразователях

1.4Физическая и математическая модели колебательной системы пьезоэлектрического первичного преобразователя с двумя

степенями свободы

1.5Разработка метода условных эквивалентных контуров

1.6Применение метода условных контуров для анализа режимов
работы преобразователя с двумя степенями свободы
Выводы по главе
Глава 2 Исследование режимов работы пьезорезонансных первичных преобразователей с двумя степенями свободы и вывод основных
математических соотношений
2.1 Вывод математических соотношений для первичных
пьезопреобразователей синхронного типа
2.2Вывод математических соотношений для преобразователей
асинхронного типа с частотным выходом
2.3Вывод математических соотношений для амплитудного
варианта пьезопреобразователя асинхронного типа
2.40бщая характеристика принципов построения пьезорезонансных
преобразователей синхронного и асинхронного типов

2.5 Оценка эффективности использования режимов связанных
колебаний в первичных преобразователях
Выводы по главе
Глава 3 Анализ особенностей практической реализации режимов
связанных колебаний в пьезорезонансных структурах
ЗЛОсобенности конструктивного исполнения пьезоэлектрических
первичных преобразователей с двумя степенями свободы
3.2Классификация приборов и методов контроля, основанных на
использовании связанных колебаний в пьезоструктурах
З.ЗОбщая характеристика особенностей расчета и проектирования преобразователей, реализующих режимы связанных колебаний в
пьезорезонансных структурах
ЗЛОсобенности метрологии первичных преобразователей, реализующих режимы связанных колебаний
в пьезорезонансных структурах
Выводы по главе
Глава 4 Разработка и практическая реализация первичных преобразователей, основанных на использовании связанных колебаний в монолитных пьезоэлементах
4.1 Особенности реализации связанных колебаний в монолитных
пьезопреобразователях
4.20сновы расчета и проектирования преобразователей на базе
монолитных пьезоэлементов
4.3 Рационализация секционирования обкладок дифференциального
монолитного пьезопреобразователя
4.4Физические основы дифференциальных пьезопреобразователей статических усилий на базе монолитных пьезоэлементов с амплитудным и частотным выходами
4.5Разработка и исследование монолитного дифференциального
пьезотрансформаторного датчика вязкости жидких сред
4.60собенности метрологии дифференциальных первичных преобразователей, реализованных на базе монолитных
пьезорезонаторов
Выводы по главе
Глава 5 Разработка и основные направления практической реализации первичных преобразователей на базе акустически связанных
пьезорезонаторов
5.1 Физические основы разработки первичных преобразователей на базе
акустически связанных пьезорезонаторов
5.2Разработка приборов и методов контроля с использованием пьезорезонансных преобразователей с газообразным
элементом связи
5.3 Разработка и исследование пьезоэлектрических первичных
преобразователей с жидкостным элементом акустической связи
5.40собенности реализации режимов связанных колебаний в
пьезорезонансных преобразователях с твердотельным элементом
акустической связи
Выводы по главе
Глава 6 Первичные преобразователи с использованием связанных
колебаний в составных пьезорезонаторах, их разработка и практическая реализация
6.1 Особенности конструирования первичных преобразователей, основанных на использовании связанных колебаний в составных пьезорезонаторах

В пьезорезонансных преобразователях, реализующих режимы связанных колебаний в системах с двумя степенями свободы, осуществляется пространственное разделение полной колебательной энергии системы на две составляющие, которые можно представить в виде потенциальной и кинетической составляющих полной энергии эквивалентного контура. Это используется для представления резонатора в виде эквивалентной электрической схемы замещения (ЭЭСЗ) с сосредоточенными параметрами. Известно, что в электрическом контуре максимумам напряжений на емкости и индуктивности соответствуют резонансные частоты (©1; ©2) (рисунок 1.9), разность между которыми зависит от величины добротности контура [221]. Это обстоятельство объясняет тот факт, что при возбуждении пьезопреобразователя в режиме автоколебаний максимум напряжения на пространственно разнесенных обкладках достигается на разных частотах. В связи с этим, можно провести аналогию между частотами, соответствующими максимумам скоростей и механических напряжений в определенных областях пьезорезонатора, и частотами, соответствующими максимумам напряжений на емкости и индуктивности его условного эквивалентного контура (СЭК).
Можно показать, что отношения напряжений на частотах ©і и ©2, соответствующих максимумам напряжений на емкости (ис) и индуктивности (Иь) в СЭК преобразователя будут, соответственно, равны:
(1.38)
(1.39)