Повышение чувствительности элементов датчиков вибрации и быстропеременного давления на основе совершенствования конструкций и пьезотехнологий

• Автор: Вусевкер, Виктор Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО СОЗДАНИЮ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ
АКУСТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ, ДАТЧИКОВ УСКОРЕНИЯ, ВИБРАЦИИ, БЫСТРОПЕРЕМЕННЫХ ДАВЛЕНИЙ
1.1 Назначение, принцип действия и основные характеристики пьезоэлектрических датчиков
1.2 Конструктивные особенности пьезоэлектрических датчиков
1.3 Конструкции преобразователей
1.4 Пьезокерамические материалы
1.5 Выводы, постановка цели и задач исследований
2 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ДЕСТАБИЛЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ
2.1 Пьезокерамические материалы на основе твердых растворов титаната-цирконата свинца (ЦТС) ЦТС-83Г и ПКП-1ст
2.2 Высокотемпературные пьезокерамические материалы на основе титаната висмута со слоистой перовскитоподобной структурой
2.3 Основные результаты и выводы
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЧУВСТИТЕЛЬНОСТИ ИЗГИБНЫХ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСИХ ЭЛЕМЕНТОВ
НИЗКОЧАСТОТНЫХ ДАТЧИКОВ ВИБРАЦИИ
3.1 Стабильность температурных характеристик биморфных пьезоэлементов
3.2 Влияние вибрационных и ударных ускорений на биморфные пьезоэлементы

3.3 Исследование по созданию конструкции трехслойного низкочастотного изгибного преобразователя
3.4 Технология изготовления трехслойных преобразователей с наличием пассивного слоя
3.5 Основные результаты и выводы
4 ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ
МОНОЛИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ДАТЧИКОВ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, АКУСТИЧЕСКИХ И БЫСТРОПЕРЕМЕННЫХ ДАВЛЕНИЙ МАЛЫХ И СВЕРХМАЛЫХ УРОВНЕЙ
4.1 Разработка монолитной многослойной конструкции для датчика вибрации типа ABC
4.1.1 Математическое моделирование и расчет параметров пьезоэлектрического преобразователя
4.1.2 Результаты решения и их обсуждение
4.1.3 Технология изготовления преобразователей
4.2 Чувствительные элементы многокомпонентных датчиков для измерения пространственной вибрации
4.3 Разработка конструкций датчиков быстропеременного давления малых и сверхмалых уровней из высокотемпературных материалов
4.4 Виброзащищенные датчики быстропеременного давления
4.5 Расчет конструкции пьезоэлектрического преобразователя датчика быстропеременного давления с компенсацией виброчувствительности на основе метода конечных элементов
4.5.1 Постановка задачи
4.5.2 Пятислойный компрессионный элемент
4.5.3 Шестислойный компрессионный элемент

4.6 Разработка виброзащищенного преобразователя для датчика пульсации давления, работоспособного в диапазоне температур от
минус 196 до 300 °С
4.7 Разработка виброзащищенного пьезоэлектрического преобразователя для датчиков высоких уровней давления из
высокотемпературных материалов
4.8 Основные резул ьтаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Дх/х
К= , (2.1)
>ё<-
где Дх/х - относительное изменение параметра; 1; - логарифм времени.
Таблица 2.2 - Необратимые изменения пьезоконстанты с!31 после 10 циклов
воздействия положительных и отрицательных температур
№№ образ. Область положительных температур (до 300°С) Область отрицательных температур (до минус196°С)
ё3] до воздействия пКл/Н ё31 после воздействия пКл/Н Необр. измен. % б31 до воздействия пКл/Н СІ31 после воздействия пКл/Н Необр. измен. %
1 154 145 5,8 145 143 1
2 180 170 5,5 170 165 2
3 165 155 6,0 155 152 1
Изменение во времени параметров пьезокерамического материала ЦТС-83Г приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 - Изменение параметров пьезокерамики ЦТС-83Г в, процессе длительного хранения
Время после поляризации, сутки Параметры
с1зз-, пКл/Н С, пф Тбб, % Гг
1/24 236.4 995.6 1
1 234.0 997.7 1
3 237.0 994.7 1
7 239.0 993.8 1
10 231.4 1000.0 1
17 241.0 995.0 1
30 229.5 - - Г
65 237.5 996.52 1
94 235.0 997.9 1
123 233.75 997.17 1
184 237.5 992.3 1
225 230.0 993.5 1
255 233.75 988.45 1
277 233.75 985.0 1
310 233.75 98.67 1
340 232.5 993.5 1
365 231.25 993.3 1
547 232.5 997.8 1
730 231.9 996.8 1
913 229.75 989.0 1
Коэф. старения за декаду, % -0.7 -0.5 - +0
Изменения за 15 лет,прогноз, % -1.9 -1.4 - +0