Марченко Сергій Вікторович. Методи покращення характеристик п'єзомагнітних перетворювачів числа обертів валів робочих механізмів

Краткое описание

Марченко Сергій Вікторович. Методи покращення характеристик п'єзомагнітних перетворювачів числа обертів валів робочих механізмів : дис... канд. техн. наук: 05.13.05 / Черкаський держ. технологічний ун-т. - Черкаси, 2005.

Марченко С.В. Методи і засоби покращення характеристик п’єзомагнітних перетворювачів числа обертів валів робочих механізмів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05. Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2005.
Дисертація присвячена розробці методів і засобів покращення характеристик п’єзомагнітних перетворювачів числа обертів валів робочих механізмів і створенню на цій основі конкурентноздатних зразків таких виробів.
В дисертаційній роботі побудовані і досліджені структурні схеми, передатні функції і перехідні характеристики п’єзомагнітних перетворювачів числа обертів. Отримані аналітичні вирази для розрахунку діаметра і ширини циліндричних і прямокутних магнітів п’єзомагнітних перетворювачів числа обертів. Досліджено вплив зміни магнітного поля в робочому зазорі перетворювачів, визначено вплив кута повороту магнітів на характеристики п’єзомагнітних перетворювачів числа обертів.
Запропоновані методи розширення діапазону вимірювання, підвищення рівня вихідної напруги п’єзомагнітних перетворювачів числа обертів за допомогою зміни конструкції магнітів, використання біморфного п’єзоелемента, додаткової маси. Досліджені методи придушення вібраційних завад п’єзомагнітних перетворювачів числа обертів валів робочих механізмів.

Основні результати дисертаційної роботи такі:
1. Проведені дослідження, направлені на вдосконалення п’єзомагнітних перетворювачів числа обертів валів робочих механізмів, що використовуються в системах автоматичного управління, приладобудуванні, а також у вимірювальній техніці, виявлено ряд закономірностей, аналіз яких дозволяє стверджувати, що сформульована в роботі мета може вважатися досягнутою. При виконанні роботи використовувалися коректні і достовірні методи досліджень.
Одержані результати використовуються в промисловості і в учбовому процесі.
2. Розроблені методи, схемні і конструктивні рішення розширили науково-технічну базу для проектування п’єзомагнітних перетворювачів числа обертів валів робочих механізмів з покращеними характеристиками.
3. В результаті дослідження структурних схем і передаточних характеристик, а також проведення експериментальних досліджень перетворювачів встановлено, що п’єзомагнітний перетворювач має властивості інерційної (аперіодичної) ланки, що пояснює відсутність коливальних властивостей системи, побудованої з використанням п’єзоелемента, якому притаманні коливальні властивості.
4. В результаті аналізу п’єзомагнітних перетворювачів було встановлено, що:
для підвищення вихідної напруги п’єзомагнітного перетворювача з циліндричними і прямокутними магнітами необхідно зменшувати зазор. При збільшенні зазору, для отримання максимального рівня вихідного сигналу, необхідно збільшувати співвідношенняd/l(для циліндричних) іа/b(для прямокутних) магнітів;
для отримання максимального рівня вихідної напруги (при збільшенні зазору) необхідно збільшувати діаметрdприl= const;
максимальний рівень вихідної напруги (при збільшенні зазору) спостерігається при збільшенні ширини магнітіваприl= const;
для підвищення рівня вихідної напруги п’єзомагнітного перетворювача, необхідно збільшувати довжинуlмагніту.
5. В результаті дослідження способів зміни магнітного поля в зазорі між магнітами було встановлено наступне:
рівень вихідної напруги п’єзомагнітного перетворювача залежить від величини кута між постійними магнітами;
при розташуванні магнітів під кутом один до одного найбільше значення амплітуди вихідної напруги п’єзомагнітного перетворювача досягається при куті між постійними магнітами, рівному 25;
введення в конструкцію постійного магніту п’єзомагнітного перетворювача повітряного зазору завдовжкиlз= 3090 мкм приводить до збільшення рівня вихідної напруги до 50% у порівнянні з використанням неподіленого магніту.
6. Встановлено, що підвищення рівня вихідної напруги п’єзомагнітних перетворювачів можна досягти:
зміною конструкції постійних магнітів (в 1,5-4 рази);
використанням біморфного п’єзоелемента (більш ніж в 10 разів);
використанням інерційної маси п’єзоелемента (в 5-10 разів).
7. В результаті досліджень встановлено, що придушення вібраційної завади п’єзомагнітних перетворювачів можна досягти при використанні двох п’єзоелементів, поляризованих по товщині, однакових по висоті, товщині і різних по ширині, з’єднаних між собою електродами, що нанесені на області п’єзоелементів з різним напрямом поляризації; а також при використанні поляризованого по товщині п’єзоелемента з електродами у вигляді кільця із зовнішнім діаметромDі диска діаметромd, причомуD= 1,4d, які нанесені на області п’єзоелемента з різним напрямом поляризації.
8. Експериментально встановлено, що підвищення точності вимірювання п’єзомагнітних перетворювачів можна досягти:
шляхом використання доменно-дисипативних п’єзоелементів, розроблених за участю автора;
за допомогою зміни конструкції магнітів п’єзомагнітного перетворювача.
9. В результаті досліджень встановлено, що збільшення діапазону вимірювань числа обертів п’єзомагнітних перетворювачів досягається при використанні магнітів, які намагнічені по товщині і мають малу площу поперечного перерізу.