Ультразвуковий метод, п"єзоелектричні перетворювачі та пристрої контролю в"язкості рідини підвищеної точності для систем контролю - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукУльтразвуковий метод, пєзоелектричні перетворювачі та пристрої контролю вязкості рідини підвищеної точності для систем контролю. Запропонований новий ультразвуковий метод контролю вязкості шляхом збудження в пєзоелектричному п?єзотрансформаторі затухаючих коливань і контролі числа коливань, що перевищують фіксований рівень. Встановлена залежність затухання коливань від глибини занурення, тому для забезпечення точності контролю необхідно фіксувати глибину занурення вібратора. Розглянута можливість підвищення точності конролю вязкості шляхом поділу коливального перетворювача на дві, зєднані жорсткою тягою, частини - зонд, що рухається в рідині, і власне вібратор, що приводить у рух зонд; виключення безпосереднього контакту випромінювача (вібратора) з рідиною; застосування вібраторів, що забезпечують зворотно-поступальний рух зонда. ультразвуковий пєзоелектричний вязкість трансформаторВід характеристик перетворювачів значною мірою залежать точність і надійність роботи систем керування і регулювання, приладів контролю технологічних процесів, навколишнього середовища, безпека роботи ядерних, теплових, хімічних установок, тому роботи зі створення нових і вдосконалення відомих перетворювачів є дуже актуальними. Протягом останніх десятиліть досягнутий певний прогрес у даній області і, як наслідок, була створена значна кількість різних типів пєзоелектричних перетворювачів, у тому числі, вязкості рідини. Робота проводилася відповідно до прикладних держбюджетних науково-дослідних робіт «Створення континуальних механіко-математичних моделей і основ аналізу функціональних параметрів і синтезу пєзоелектричних перетворювачів поліморфного типу, у тому числі з аморфними й алмазоподібними плівками» (держ. реєс.№0100U004418) і «Розробка методів синтезу п?єзокерамічних перетворювачів статичних і динамічних тисків, лінійних і вібраційних прискорень із заданими характеристиками» (держ. реєс. Наукова новизна отриманих результатів: Наукова новизна полягає в наступному: Одержав подальший розвиток ультразвуковий метод контролю вязкості, зокрема, розроблений новий метод контролю вязкості рідини за допомогою пєзоелектричних трансформаторів, який полягає у контролі числа вільних коливань перетворювача, що перевищують фіксований рівень. Побудована і досліджена математична модель пєзоелектричного перетворювача при його взаємодії з рідиною, на підставі чого вперше встановлено, що число затухаючих коливань пєзоелектричного перетворювача залежить не тільки від величини внутрішнього тертя в матеріалі перетворювача, але і від величини вязкості рідини та глибини занурення в рідину.У першому розділі подано огляд відомих методів і перетворювачів вязкості рідини. Найбільший інтерес для автоматизації і компютеризації процесу контролю становлять ультразвуковий метод і перетворювачі для його реалізації - кварцові і магнітострикційні. Розглянуто випадок, коли в рідині робить коливання плоска пєзоелектрична пластинка. Пластинка збуджує в середовищі поперечні коливання, поляризовані в площині пластинки. Поверхневе гальмування пластинки середовищем визначається імпедансом середовища: , (1) де - імпеданс середовища; - х-компонента напруги, діюча на площадку, перпендикулярну осі ; - зсув пластинки уздовж осі Х.Проведені дослідження, спрямовані на вдосконалення пєзоелектричних перетворювачів, використовуваних у системах автоматичного керування, обчислювальній техніці, приладобудуванні, вимірювальній техніці, виявили ряд закономірностей, аналіз яких дозволяє стверджувати, що сформульована в роботі ціль може вважатися досягнутою. Результати досліджень, розроблені методи і пристрої розширили науково-технічну базу для проектування пєзоелектричних перетворювачів вязкості рідини. Розроблений і досліджений новий ультразвуковий метод контролю вязкості шляхом порушення в пєзоелектричному трансформаторі затухаючих коливань і контролю числа коливань, що перевищують фіксований рівень. Пєзоелектричні перетворювачі можуть використовуватися для контролю вязкості тільки до того моменту, коли коливальний процес у них переходить в аперіодичний (тобто при ). Встановлено, що затухання коливань у пєзоелектричному перетворювачі залежать не тільки від вязкості рідини, але і від величини ультразвукових втрат у рідину, тобто від глибини занурення в рідину вібратора.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ