Магнитострикционные волноводные преобразователи параметров движения : Развитие теории, исследование технических возможностей, развитие научной базы для проектирования

• Автор: Ясовеев, Васих Хаматович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 425 с. : ил

Оглавление
Введение

Глава I Анализ принципов построения преобразователей параметров

движения для систем управления.

1.1 Преобразователи параметров движения как элемент систем

автоматического управления и контроля

1.2 Магнитострикционныс волноводные преобразователи параметров

движения как элемент системы управления

1.3 Приниципы построения первичных магнитострикционных

преобразователей перемещения

1.4 Принципы построения преобразователей временных интервалов в код

Выводы по первой главе.
Глава II Математические модели ПМПП.
2.1 Обзор математических моделей линий задержки и первичных магнитострикционных преобразователей перемещений.
2.2 Цель и задачи теоретических исследований ПМПП
2.3 Распределение магнитного поля в области обмотки возбуждения, создающего продольные волны в цилиндрическом
магнитострикционном волноводе.
2.4 Распределение магнитного поля в области обмотки возбуждения, создающей продольные волны в ленточном магиитострикционном волноводе
2.5 Возбуждение ультразвуковых волн в магнитострикционном волноводе
2.6 Распространение ультразвуковых колебаний в волноводе.
2.7 Частотная зависимость упругих свойств волноводов.
2.8 Прием ультразвуковых колебаний.
Выводы по второй главе.
Глава III Статические и динамические характеристики ПМПП
3.1 Статические характеристики ГМН1.
3.2 Статические погрешности МВГПЩ.
3.3 Динамические характеристики МВППД
3.4 Комплексная частотная характеристика ультразвукового
волноводного тракта
3.5 Помехоустойчивость МВППД.
Выводы по третьей главе
Глава IV Структурноалгоритмические методы повышения эффективности
4.1 Классификация пофешностей и методов повышения эффективности
4.2 Расширение функциональных возможностей МВППД.
4.3 Уменьшение погрешности преобразования
Выводы по четвертой главе.
Г лава V Основы синтеза МВППД
5.1 Обобщенные приемы совершенствования МВППД
5.2 Критерии качества и постановка задачи оптимизации МВППД
5.3 Составление морфологической таблицы
5.4 Метод И ИЛИ деревьев графов
5.5 Алгоритмы поиска решения на И ИЛИ дереве.
5.6 Поиск оптимального варианта реализации устройства.
5.7 Алгоритм программной реализации задачи
5.8 Автоматизированное проектирование магнитострикционного
волноводного преобразователя параметров движения
Выводы по пятой главе
лава VI Новые конструкции и экспериментальные исследования МВППД
6.1 МВППД с линейным волноводом и распределенной измерительной
обмоткой
6.2 МВППД с тестовой величиной линейного расстояния
6.3 МВППД с и образным волноводом
6.4 Ультразвуковой уровнемер двухфазных сред с одним опорным
каналом
6.5 Ультразвуковой уровнемер двухфазных сред с двумя опорными
каналами.
6.6 МВППД на крутильных волнах.
6.7 Экспериментальные исследования основных характеристик
МВППД.
Выводы по шестой главе.
Заключение
Список использованных источников


Среди объемных наибольшее распространение получили продольные волны, которые несмотря на подверженность частотной дисперсии скорости распространения обеспечивают высокую технологичность и простоту конструктивных построений ПМПП. Возможные типы ЭАП позволяют создать пьезоэлектрические, и магнитострикционные УТ. Оба тракта являются базовыми для ПМПП. С точки зрения эффективности представления перемещений в виде кода целесообразнее применение импульсного несущего сигнала. По геометрии волновода различают: ленточный, цилиндрический стержневой, проволочный, трубчатый. Ленточный рекомендуется в том случае, когда условиями эксплуатации определен металлический волновод, а в качестве входного ЭАП используется пьезоэлектрический. Цилиндрический стержневой профиль обеспечивает высокие массогабаритные показатели и наиболее приемлем при изготовлении волновода из магнитодиэлектрика. Трубчатый волновод позволяет возбудить крутильные колебания, но его изготовление сопровождается существенными технологическими трудностями. По форме волноводы различают: прямолинейный, О, и, Г-образные. В зависимости от способа образования первичного временного интервала основными структурами УТ являются: ПМТТГ1 прямого хода, одностороннего и двустороннего отражения. Если с входным механическим звеном, задающим исходное перемещение, связан один из ЭЛП, то при наличии перемещений будет изменяться длина пути распространения упругих колебаний и соответственно изменится временная задержка. Недостатком данной структуры является необходимость применения токосъемника в цепи, связывающей датчик с электронной схемой, что усложняет конструкцию преобразователя и снижает ее надежность в целом. В основу другого пути построения ПМПП положено свойство упругих колебаний отражаться от свободной торцевой поверхности волновода практически без потерь. Чувствительность рассматриваемой схемы увеличивается в 2 раза, поскольку путь, который проходит акустический импульс от зоны возбуждения до торцевой поверхности и обратно, вдвое больше пути пробега импульса УТ датчика прямого хода при равном для обеих схем перемещений. Сравнивая рассмотренные структуры УТ, можно отметить, что ПМПП двустороннего отражения обеспечивает высокую чувствительность, технологичность и простоту технической реализации, но в нем сужен диапазон преобразования вследствие неоднозначности отображения считываемым сигналом одной из двух рабочих зон. По типу кинематической системы (виду, расположению, назначению, способу построения и степени подвижности элементов записи и считывания) различают: контактную и бесконтактную. Но виду возбуждающих и принимающих элементов различают: записи считывания и комбинированные. Рис. По способности к перемещению элементов записи/считывания бывают: с подвижными и неподвижными. По способу построения различают: сосредоточенные и распределенные с подвижным магнитом. По типу элемента кинематической системы (записисчитывания) различают: с пьезоэлементом, с магнитной головкой и с катушкой. Из многообразия возможных вариантов построения УТ к настоящему времени в качестве основы для ПМПП наибольшее распространение получили: магнитострикционный, импульсный, ленточный УТ прямого хода на продольных волнах и магнигострикционный, импульсный, цилиндрический УТ одно- и двустороннего отражений на продольных волнах. В зависимости от типа электроакустических преобразователей в звукопроводе могут возбуждаться либо продольные, либо крутильные УЗ волны. Продольная ультразвуковая волна в магнитострикционном звукопроводе представляет собой локальную механическую деформацию, имеющую одно направление с перемещением волны. Основными конструктивными элементами ПМПП являются магнитострикционный звукопровод, электроакустические преобразователи и акустические демпферы. Поэтому при обзоре известных конструктивных реализаций ПМПП целесообразно раздельно рассмотреть эти компоненты. Магнитострикционный материал звукопровода должен обладать достаточной эффективностью электромеханического преобразования, малым температурным коэффициентом задержки, малым коэффициентом ослабления ультразвуковых колебаний.