Динамика упругих чувствительных элементов датчиков систем управления

• Автор: Кокшаров, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Оглавление.
Введение.
ГЛАВА I. Анализ возможностей применения и перспектив развития упругих чувствительных элементов датчиков систем управления.
1.1 Обзор традиционных и новых типов измерительных приборов и коммутационных устройств систем управления с плоскими упругими чувствительными элементами

1.2 Классификация основных типов плоских упругих чувствительных элементов

1.3 Основные рабочие характеристики упругих чувствительных элементов

1.3.1 Упругая характеристика, жесткость, чувствительность.

1.3.2 Перестановочные усилия и эффективная площадь

1.3.3 Погрешности упругих чувствительных элементов

1.3.4 Прочность, надежность и коэффициент запаса упругих

чувствительных элементов.

1.4 Анализ эксплуатационных свойств упругих чувствительных элементов с регулярным микрорельефом.
1.5 Специальные требования к материалам упругих чувствительных элементов
1.6 Выводы.
Глава П. Исследование и построение математических моделей динамики плоских упругих чувствительных элементов устройств автоматики
2.1 Обзор методов анализа механических колебаний плоских упругих чувствительных элементов.
2.2 Исследование уравнений динамики плоских упругих чувствительных элементов
2.2.1 Математическая модель динамики упругих чувствительных
элементов акселерометров.
2.2.2 Математическая модель динамики упругих чувствительных
элементов вакуумных герконов.
2.2.3 Построение математической модели динамики упругих
чувствительных элементов газонаполненных и ртутных герконов с применением Абелевых функций.
2.2.4 Построение аналитического выражения амплитудночастотных
характеристик газонаполненных и ртутных герконов.
2.3 Выводы.
Глава Ш. Разработка математических моделей присоединенных масс жидкости при упругих колебаниях плоских чувствительных элементов
3.1 Присоединенные массы и присоединенные моменты инерции упругих чувствительных элементов.
3.2 Математическая модель присоединенной массы контактных сердечников с учетом влияния заделки в баллоне геркона.
3.3 Математическая модель присоединенной массы колеблющихся пластин с учетом влияния близости твердых стенок.
3.4 Математическая модель присоединенных масс консольных пластин
3.5 Математическая модель присоединенных масс с учетом влияния отрыва жидкости от поверхности контактдетали
3.6 Разработка математической модели динамики ртутных герконов с уточненной моделью присоединенных масс .
3.7 Выводы
ГЛАВА IV. Применение компьютерных средств обработки параметров упругих чувствительных элементов газонаполненных и ртутных герконов
4.1 Построение амплитудночастотных характеристик упругих чувствительных элементов датчиков систем управления компьютерными
методами.
4.2 Применение компьютерных средств для расчета параметров замыкающего симметричного геркона
4.3 Выводы.
Заключение
Список литературы


Результаты работы рассчитаны на широкий круг специалистов и позволяют осуществлять оптимизацию проектирования и производства УЧЭ датчиков СУ. Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на ой Конференции молодых ученых, на IIIей Межвузовской конференции молодых ученых, на научнотехнической конференции I года, а также на Международной конференции I I . Полученные результаты нашли свое развитие в отчетных материалах по персональному гранту для поддержки научноисследовательской работы аспирантов ВУЗов Министерства образования Российской Федерации в г. М3. К5. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из наименований, 2 приложений, изложена на 2 страницах, содержит рисунков и таблиц. ГЛАВА I. Упругие чувствительные элементы являются неотъемлемой составляющей измерительных датчиков и микромеханических сенсоров, без которых невозможно создание автоматизированных систем управления, измерительных систем, устройств контроля и др. УЧЭ выполняют весьма ответственную роль. Если рабочие характеристики УЧЭ, а следовательно, и датчиков, неудовлетворительны, то и вся измерительная система, несмотря на высокое качество других звеньев преобразователей, вычислительных устройств, будет работать также неудовлетворительно 4, 5. Ряд особенностей УЧЭ делают их незаменимыми в техники и приборостроении. Герконовое реле и датчики по совокупности свойств и уровню цен превосходят полупроводниковые аналоги. Благодаря защите контактов от загрязнения и коррозии надежность его работы примерно в 0 раз выше, чем у обычных открытых контактов. Высокая надежность герконов обусловлена также большим сопротивлением изоляции 9. Ом и электрической прочностью пробивное напряжение у некоторых типов этих приборов достигает нескольких десятков киловольт. По сравнению с обычными электромагнитными реле, герконовые реле допускают в раз большую частоту коммутации до Гц и в раз меньшее время срабатывания 0. Герконы могут работать в условиях повышенной влажности и запыленности, в среде активных жидкостей и газов, при изменении температур от до 0 С. Вт, низким электрическим сопротивлением 0. Ом, большим сроком службы при высокой надежности 7 9 циклов переключений. Герконовые реле имеют высокую механическую устойчивость удары до 0 г, вибрации в диапазоне частот до 3 кГц, доступность и удобство в эксплуатации, сравнительно низкую цену изделий. Герконы имеют преимущества и перед полупроводниковыми коммутирующими элементами меньшую чувствительность к переходным процессам в коммутируемых цепях, меньшую подверженность влиянию нагрузки и отсутствие необходимбсти согласования с ней. Кроме того, в ряде случаев применения герконы не нуждаются в дополнительных источниках питания. Классификация герконовых реле представлена на рисунке 1. Наиболее приоритетным направлением является создание реле в плоских корпусах высотой не более 5 мм с повышенными удельными характеристиками, в частности низкой потребляемой мощностью до 0 мВт, что обеспечивает управление от микросхем. А использование в таких
реле поляризованных магнитных систем, несмотря на жесткие ограничения по габаритам, позволяет обеспечить более высокие контактные нажатия, чувствительность и функциональные возможности для реле как на замыкающих, так и на переключающих герконах. Уменьшение размеров датчиков 7. Разработан ряд новых миниатюрных герконов длиной 7, , мм с диаметром стеклянного баллона 1. Это замыкающие герконы МКА1, МКА9, МКА3, переключающий геркон МКС4. В таблице 1. Использование данных герконов позволяет создавать малогабаритные реле, в том числе в корпусах стандартных микросхем, при этом возможность уменьшения длины среднего витка обмотки снижает и мощность управления реле. В настоящее время разработчика удалось получить высокую чувствительность срабатывания реле, управляя величиной магнитной проводимости между корпусом и выводами геркона, что, в свою очередь, позволяет использовать герконы с большими ампервитками срабатывания межконтактным зазором и, как следствие, с лучшими параметрами по надежности.