Исследование быстродействия методов определения параметров пьезокерамических элементов
Применение пьезокерамических элементов для функциональной электроники и систем автоматики. Анализ методов определения параметров пьезокерамических элементов. Применение программно-аппаратного комплекса на базе графического программирования LabView.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 139,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Исследование быстродействия методов определения параметров пьезокерамических элементов
Т.А. Бодрикова, С.Н. Ключников
Пьезокерамические элементы (ПКЭ) используют как элементы функциональной электроники и систем автоматики, как основу построения различных датчиков.
В соответствии с технологией изготовления ПКЭ, один из этапов их производства включает в себя контроль параметров изготовленных элементов.
В настоящее время для контроля ПКЭ при массовом производстве, входного контроля на предприятиях-изготовителях различных изделий пьезотехники, используются те же методы, что и для исследовательских целей: метод «резонанса-антирезонанса» и GBW-метод (по ширине резонансной кривой). Эти методы определения параметров ПКЭ подробно разобраны в [1, 2]. Они позволяют контролировать большой набор параметров и реализовать не только технологический контроль параметров при изготовлении ПКЭ, но и предусмотренные ОСТ 11 0444-87, приемо-сдаточные испытания, в том числе, по ограниченной выборке из партии.
В работах [3, 4] подробно рассматривается новый метод определения параметров ПКЭ, который заключается в том, что одновременно анализируются две частотные характеристики исследуемого объекта: АЧХ активной составляющей проводимости, и ее производной. По результатам измерений на частоте соответствующей максимальному значению производной находятся интересующие параметры по соответствующим формулам. Этот метод позволяет контролировать два важных параметра: добротность ПКЭ как пьезорезонатора и пьезомодуль пьезокерамического материала, из которого он изготовлен.
Применительно к задаче контроля ПКЭ при серийном производстве важным критерием к устройствам, реализующим определенный метод определения параметров ПКЭ, является высокая скорость измерений. Это позволяет достичь высокой производительности контроля и уменьшить трудоемкость производства элементов.
В данной статье проводиться оценка времени проведения измерений и контроля тремя методами: «резонанса-антирезонанса», «по ширине резонансной кривой», метод, основанный на амплитудных измерениях на одной частоте.
Для реализации методов использовался программно-аппаратный комплекс на базе графического программирования LabView. Структурная схема комплекса, разработанного с использованием различных стандартных функций LabView, показана на рис.1.
пьезокерамический программирование параметр электроника
Рис. 1 Структурная схема работы комплекса
(1 - Программное обеспечение комплекса, 2 - Физический порт вывода данных из ЭВМ, 3 - Физические порты ввода данных в ЭВМ, 4 - блок нагрузочных резисторов, 5 - исследуемый ПКЭ.)
На рис. 2 показана лицевая панель с элементами управления. На которой выбирается метод, которым следует провести измерения и задается частотный диапазон, необходимый для проведения измерений выбранным методом. Также в комплексе предусмотрена возможность выбора количества точек измерений в интересующем частотном диапазоне, а шаг дискретизации выбирается автоматически.
Рис. 2 Лицевая панель программно-аппаратного комплекса для исследования быстродействия методов определения параметров ПКЭ
После проведения измерений на лицевой панели отображается время, затраченное на сбор данных с исследуемого объекта. Время обработки полученных данных не учитывается, поскольку высокая производительность современных ЭВМ позволяет выполнить необходимые математические операции за доли секунд. Для определения времени сбора данных использовался стандартный блок LabView «ElapsedTime», предназначенный для измерений временных промежутков.
Исследование пьезокерамических элементов методом «резонанса-антирезонанса» проводилось в диапазоне, позволяющем определять частоту антирезонанса, а также с измерением емкости ПКЭ на низкой частоте. Измерение параметров ПКЭ по ширине резонансной кривой активной составляющей проводимости проводились в диапазоне равном ширине резонансной кривой. Контроль ПКЭ по результатам измерений на частоте соответствующей максимальному значению производной проводился в диапазоне частот, соответствующих области увеличения значений активной составляющей проводимости.
Результаты исследования приведены в таблице № 1. Измерения проводились на 3х образцах ПКЭ по десять раз для каждого образца, в таблицу заносилось среднее арифметическое значение времени проведения измерений.
По результатам исследований установлено, что время затраченное на контроль ПКЭ методом, рассмотренным в [3, 4], в 3 раза меньше, чем контроль по ширине резонансной кривой, и в 4 раза меньше, чем контроль методом «резонанса-антирезонанса».
Таблица №1
Результаты оценки времени проведения измерений на образцах ПКЭ различными методами
|
Образец ПКЭ |
Метод определения параметров ПКЭ |
Время контроля, с |
|
|
Стержень |
«Резонанса-антирезонанса» |
8,45 |
|
|
«По ширине резонансной кривой» |
6,37 |
||
|
«По результатам измерений на одной частоте» |
2,16 |
||
|
Кольцо №1 |
«Резонанса-антирезонанса» |
8,83 |
|
|
«По ширине резонансной кривой» |
6,21 |
||
|
«По результатам измерений на одной частоте» |
2,32 |
||
|
Кольцо №2 |
«Резонанса-антирезонанса» |
8,74 |
|
|
«По ширине резонансной кривой» |
6,13 |
||
|
«По результатам измерений на одной частоте» |
2,24 |
Таким образом, новый метод определения параметров ПКЭ удобно использовать при создании быстродействующих средств автоматизированной разбраковки в процессе серийного производства, позволяющих значительно сократить трудоемкость и увеличить производительность производства ПКЭ.
Работа выполнена на оборудовании ЦКП «Высокие технологии» ЮФУ при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы».
Литература
1. Пьезокерамические преобразователи: Справочник / под ред. С.И. Пугачева. Л.: Судостроение, 1984. 356 с.
2. Земляков В.Л. Методы и средства измерений в пьезоэлектрическом приборостроении: монография / В.Л.Земляков. ? Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2009. 180 с. (Пьезоэлектрическое приборостроение. Т. 5.)
3. Ключников С.Н. Упрощенное определение параметров пьезоматериалов на образцах элементов в форме диска [Электронный ресурс] / В.Л. Земляков, С.Н. Ключников // Инженерный вестник Дона. 2012. №3. Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/1038.
4. Ключников С.Н. Определение добротности пьезорезонаторов [Текст] / В.Л. Земляков, С.Н. Ключников // Измерительная техника. 2012. № 10. С. 64-66.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Термины и определения теории автоматики. Автоматизированные системы. Структура САУ, типовая схема и применение в производственном цикле. Классификация элементов автоматических систем. Свойства объектов регулирования. Функции разгона переходного процесса.
презентация [1,4 M], добавлен 05.05.2014Построение радиорелейных и спутниковых линий передачи, виды применяемых модуляций. Характеристика цифровых волоконно-оптических систем передачи. Применение программно-аппаратного комплекса LabView для тестирования сигнализации сети абонентского доступа.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 26.06.2011Виды испытаний на воздействие вибрации, методы измерения ее параметров. Принцип работы и устройство испытательного оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры. Исследование виброустойчивости и собственных резонансных частот элементов и узлов РЭС.
лабораторная работа [690,7 K], добавлен 17.12.2014Основные возможности микропроцессора AT91SAM9260, проектирование на его базе программно-аппаратного комплекса (ПАК) для облегчения процесса отладки устройств. Описание функциональной схемы. Разработка топологии печатной платы и программного обеспечения.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 10.09.2011Анализ функциональных возможностей процессора. Выбор элементной базы программно-аппаратного комплекса, материала печатной платы, размещение печатных проводников и компонентов. Особенности программирования однокристального микроконтроллера серии AT91.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 07.03.2011Структурная схема передатчика. Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада. Расчет параметров штыревой антенны. Конструкторский расчет элементов оконечной ступени. Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 24.04.2009Анализ структур, составов и требований к функциональным слоям микротвердооксидных топливных элементов. Требования, предъявляемые к анодным электродам. Методы формирования функциональных слоев микротвердооксидных топливных элементов. Патентный поиск.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 14.05.2014Принцип действия прибора, его основные параметры и характеристики. Зависимость барьерной ёмкости перехода от обратного напряжения. Максимальный прямой ток через переход. Расчёт активных элементов интегральных микросхем. Контактная разность потенциалов.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 11.12.2016Конструктивные особенности типовых элементов схемы: резисторов, конденсаторов, диодов, индикаторов, усилителей. Определение требований к печатной плате, расчет конструктивных параметров и надежности ее элементов. Технология поверхностного монтажа.
курсовая работа [336,3 K], добавлен 16.06.2011Разработка измерительного программно-аппаратного комплекса, предназначенного для измерения параметров электрических сигналов в радиомодуле телевизора. Выбор элементной базы и материалов конструкции. Расчет электрического режима заданного узла пульта.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.03.2012Эффективность работы преобразователя сильно зависит от положения пьезоэлемента в системе узел – пучность. Преобразователь состоит из двух пьезокерамических пластин, излучающей накладки, отражающей накладки, прокладок из мягкой фольги и стягивающего болта.
реферат [69,4 K], добавлен 15.12.2008Основные термины и определения по телевизионной и видеотехнике. Классификация видеосистем по категории значимости объекта. Рекомендуемые составы модулей в зависимости от эксплуатационных параметров технических средств, их возможная комплектация.
реферат [417,5 K], добавлен 25.01.2009Математические модели и тестер для измерения параметров радиоэлектронных элементов. Решение задачи по повышению точности моделирования путём использования прямых методов применения Y-матрицы транзистора. Недостатки применяемых измерительных приборов.
дипломная работа [129,6 K], добавлен 03.03.2009Расчет параметров с использованием модели типа М/М/N. Среднее число элементов данных, находящихся в системе. Среднее число элементов в очереди. Среднеквадратическое отклонение времени, которое элементы проводят в системе. Расчет параметров утилизации.
практическая работа [33,9 K], добавлен 17.03.2017Значение анемометра как метеорологического устройства, применение его для измерения и определения скорости ветра. Разработка функциональной схемы устройства. Выбор элементов и их статический расчет. Разработка принципиальной схемы. Описание конструкции.
контрольная работа [670,6 K], добавлен 16.09.2017Основные частотные свойства структурных схем. Динамический диапазон обобщенной структуры устойчивых D-элементов. Собственная компенсация доминирующих параметров активных элементов. Базовый алгоритм структурного синтеза схем с собственной компенсацией.
магистерская работа [932,5 K], добавлен 08.03.2011Рассмотрение методов измерения параметров радиосигналов при времени измерения менее и некратном периоду сигнала. Разработка алгоритмов оценки параметров сигнала и исследование их погрешностей в аппаратуре потребителя спутниковых навигационных систем.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 23.10.2011Определение структуры и параметров объекта управления электроприводом (ЭП). Расчёт параметров элементов структурной схемы двухконтурной системы ЭП. Выбор элементов задатчика тока возбуждения. Разработка конструкции блока управления электропривода.
реферат [158,0 K], добавлен 29.07.2009Построение логической схемы для заданного логического выражения с использованием элементов И, ИЛИ, НЕ на микросхемах, представленных в программе Electronics Workbench. Операция Штрих Шеффера. Применение закона двойного отрицания и правила де Моргана.
лабораторная работа [331,8 K], добавлен 21.03.2014Структурная схема передатчика. Расчет конструктивных параметров и выбор стандартных элементов. Схема питания и расчет блокировочных элементов. Расчет коллекторной цепи, входной цепи, фильтра нижних частот. Компоновка элементов на плате и выбор дросселя.
курсовая работа [197,1 K], добавлен 29.07.2009
