Удосконалено науково-технічну базу проектування п'єзокерамічних перетворювачів динамічних тисків для систем керування. Розроблено та досліджено структурні схеми, амплітудно-частотні та фазо-частотні характеристики, передавальні функції, перехідні характеристики. Розвинуто математичне та схемотехнічне моделювання п'єзоперетворювачів з одно- та двоконтурним просторовим електромеханічним негативним зворотним зв'язком з підсилювачами заряду. Розроблено п'єзоперетворювачі з двоконтурним зворотним зв'язком з використанням підсилювача напруги у додатковому каналі зворотного зв'язку, що дозволяє проектувати п'єзоперетворювачі з більшою температурною та часовою стабільністю. Одержано аналітичні вирази для досягнення мінімуму похибки вимірювання п'єзоперетворювачів з одно- та двоконтурним просторовим електромеханічним негативним зворотним зв'язком.

  Скачати повний текст

Розроблено методи та засоби покращання характеристик п'єзокерамічних сканерів для зондових наномікроскопів і створено конкурентоспроможні зразки таких виробів. Розроблено метод покращання позиціонування п'єзокерамічних сканерів за рахунок зменшення зв'язку між актуаторами, яке досягнуто завдяки розділенню актуаторів один від іншого, а також за рахунок застосування плоских пружних пластин, що мають різну жорсткість за координатами X і Y. Побудовано та досліджено математичні та комп'ютерні моделі трубчатого п'єзокерамічного сканера, п'єзокерамічного сканера на основі планарних біморфних п'єзоелементів та п'єзокерамічного сканеру на основі біморфного планарного камертону. Побудовано комп'ютерні моделі для візуалізації переміщень розроблених п'єзокерамічних сканерів. Для вирішення поставлених завдань використано методи розрахунку п'єзоелектричних матеріалів, теорії електричних ланцюгів, методи електромеханічних аналогій, проведено експериментальні дослідження та комп'ютерне моделювання.

  Скачати повний текст

Удосконалено відомі та створено нові компоненти комп'ютерних систем, систем управління вимірювальних пристроїв, а саме: п'єзокерамічних трансформаторів, які використовуються для датчиків (перетворювачів) механічних величин. Розвинуто теорію мономорфних п'єзоелектричних трансформаторів, які використовуються для створення датчиків механічних величин, зокрема, побудовано та досліджено більш точні математичні моделі дискових п'єзоелектричних трансформаторів. Вивчено теорію біморфних п'єзотрансформаторів. Адаптовано математичну модель п'єзоелектричного трансформатора для вигибних коливань, а також уточнено електричну еквівалентну схему біморфного п'єзотрансформатора. Побудовано та досліджено моделі та схеми підключення домено-дисипативних п'єзотрансформаторів і датчиків на їх основі, що дозволило підвищити чутливість і розширити робочий діапазон частот. Запропоновано та досліджено метод контролю та діагностування п'єзоелектричних трансформаторів, який передбачає збудження п'єзоелектричних трансформаторів електричним сигналом у формі меандру та діагностування п'єзоелектричних трансформаторів за виглядом перехідної характеристики.

  Скачати повний текст

Розглянуто теоретичні методи розрахунку та визначено фізичні процеси зв'язаності коливань в багатомодових перетворювачах. Досліджено найбільш широко застосовані типи електропружних циліндричних та стержньових тіл, які є основою відповідних акустичних перетворювачів гідроакустичних пристроїв різного призначення. Для вказаних електропружних об'єктів розв'язано задачі гідроелектропружності з використанням "функцій включення електродів". Визначено вплив зв'язаності та багатомодовості на дифракційну взаємодію прийомних і випромінювальних перетворювачів. Аналіз теоретичних результатів та їх фізична інтерпретація забезпечили формулювання пропозицій щодо технічної реалізації гідроакустичних пристроїв з використанням багатомодових перетворювачів і систем.

  Скачати повний текст

Проведено комплексне експериментально-теоретичне дослідження електромеханічних резонансних коливань і ефективності перетворення енергії в п'єзокерамічних тонкостінних типових елементах конструкцій у кілогерцовому і мегагерцовому діапазонах частот електричного навантаження. Побудовано узагальнені аналітичні розв'язки задач про радіальні коливання тонкої круглої пластини з концентричним електродним покриттям, про несиметричні радіально-зсувні коливання кругових кілець з товщинною поляризацією, про поздовжні коливання двосекційних прямокутних пластин, що різняться пружними податливостями в секціях. Проведено експериментальні дослідження широкого класу важливих для інженерної практики нових задач з визначення особливостей деформування типових елементів конструкцій з п'єзокераміки у діапазоні від найнижчих планарних і згинових мод до обертонів товщинних резонансів. Апробовано нові методики визначення комплексних параметрів п'єзокераміки на основі вимірювань резонансних частот і провідностей за радіальних коливань круглих пластин і кілець. Вивчено поведінку п'єзокерамічних зразків під впливом інтенсивних механічних, теплових та електричних полів.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання підвищення точності та розширення функціональних можливостей керованих п'єзорезонансних коливальних систем (ПКС) з низькодобротним навантаженням. Запропоновано математичну модель ПКС, яка встановлює аналітичний зв'язок між характеристиками коливальної системи та параметрами елементів низькодобротного навантаження. Висвітлено питання аналізу та синтезу керованих частотно-компенсованих ПКС за умов низькодобротного навантаження й особливості їх використання як вимірювальних перетворювачів фізичних величин. Наведено приклади використання даного типу ПКС у телекомунікаційних, вимірювальних системах і пристроях радіотехніки, розподілена сенсорна мережа на базі керованих низькодобротних ПКС, однокристальний керований генератор з низькодобротним резонатором, діелькометричний вимірювач вологості речовин з дискретною структурою.

  Скачати повний текст

Вперше одержано математичну модель п'єзорезонансного пристрою на основі кварцового резонатора з однобічним масонавантаженням, яка враховує одночасний вплив однобічного масонавантаження та міжелектродного зазору на параметри його коливальної системи, що дозволяє зменшити основну похибку частоти. Вдосконалено математичну модель температурної чутливості п'єзорезонансного пристрою, у якій одержані температурні коефіцієнти частоти з урахуванням одночасного впливу однобічного масонавантаження та міжелектродного зазору на температурно-частотну характеристику пристрою, що дозволяє зменшити додаткову температурну похибку частоти. Встановлено математичну модель чутливості п'єзорезонатора до конструктивно-технологічних факторів, у якій за рахунок більш повного обліку конструктивних особливостей кварцового резонатора з однобічним масонавантаженням і міжелектродним зазором зменшені додаткові похибки частоти. Досліджено математичну модель еквівалентної електричної схеми кварцового резонатора, у якій ураховано одночасну наявність однобічного масонавантаження й міжелектродного зазору, що дозволяє знизити похибки визначення їх параметрів.

  Скачати повний текст

Розроблено новий метод зворотного зв'язку - електричний негативний зворотний зв'язок (НЗЗ), який дозволяє лінеаризувати амплітудно-частотну характеристику перетворювача. Досліджено схему, в якій п'єзоелемент-сенсор включений у ланцюг негативного зв'язку підсилювача. Визначено режим роботи для лінеаризації АЧХ перетворювача та режим роботи, під час якого чутливість перетворювача дорівнює чутливості п'єзоелемента без підсилювача. Запропоновано конструктивні методи лінеаризації АЧХ симетричних і асиметричних біморфних перетворювачів. Вперше для лінеаризації АЧХ застосовано електричне демпфірування одночасно з застосуванням зворотного зв'язку, а також за рахунок збільшення внутрішнього тертя п'єзоелемента.

  Скачати повний текст

Розроблено методи та засоби покращення характеристик п'єзомагнітних перетворювачів числа обертів валів робочих механізмів, на основі яких створено конкурентоздатні зразки зазначених виробів. Побудовано та досліджено структурні схеми, передатні функції та перехідні характеристики п'єзомагнітних перетворювачів числа обертів. Одержано аналітичні вирази для розрахунку діаметра та ширини циліндричних і прямокутних магнітів п'єзомагнітних перетворювачів числа обертів. Досліджено вплив зміни магнітного поля у робочому зазорі та кута повороту магнітів на характеристики п'єзомагнітних перетворювачів числа обертів. Запропоновано методи розширення діапазону вимірювання та підвищення рівня вихідної напруги п'єзомагнітних перетворювачів числа обертів за допомогою зміни конструкції магнітів, використання біморфного п'єзоелемента, додаткової маси. Досліджено методи заглушення вібраційних завад п'єзомагнітних перетворювачів числа обертів робочих механізмів.

  Скачати повний текст

Уперше для збудження пристроїв для діагностики дефектів бімофрних п'єзоелектричних елементів застосовано імпульсні сигнали прямокутної форми малої тривалості, що дозволяє одержати перехідні характеристики, форми малої тривалості, що дозволяє одержати перехідні характеристики, за формою яких здійснюється діагностика дефектів біморфних п'єзоелектричних елементів. Створено пристрої для діагностики дефектів біморфних п'єзоелектричних елементів на базі індуктивного трансформатора та коливальних контурів з трансформаторним і автотрансформаторним зв'язком, які дозволяють спростити процес діагностики дефектів за рахунок аналізу форми перехідних характеристик. Розвинуто метод діагностики даних елементів за допомогою бімофрних п'єзоелектричних трансформаторів. Побудовано та досліджено математичні та комп'ютерні моделі пристроїв для діагностики дефектів біморфних п'єзоелектричних елементів на базі індуктивного та п'єзоелектричного трансформаторів, що дозволяє проектувати пристрої для діагностики з заданими характеристиками. Побудовано та досліджено математичні та комп'ютерні моделі пристроїв на базі коливальних контурів з трансформаторним і автотрансформаторним зв'язком, що дозволяє проектувати пристрої для діагностики з заданими характеристиками.

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі мономорфних і біморфних п'єзоелектричних перетворювачів та окремих вузлів датчиків тисків, які дозволяють оцінювати статичні та динамічні характеристики п'єзоперетворювачів під час їх проектування та експлуатації. Встановлено, що динамічні властивості гідравлічного вузла п'єзоперетворювача тиску істотно залежать від фізико-хімічних властивостей рідини та конструктивного виконання датчика. Наведено аналітичний вираз для передавальної функції біморфного п'єзоперетворювача гідродинамічного тиску, що працює у трансформаторному режимі. На підставі експериментальних досліджень п'єзоелектричних перетворювачів гідродинамічного тиску обгрунтовано метод та засоби вимірювання витрати рідких середовищ з похибкою не більше за один відсоток. Запропоновано конструкції п'єзоелектричних витратомірів рідких та газоподібних середовищ.

  Скачати повний текст

Удосконалено поліморфні п'єзокерамічні перетворювачі тиску за допомогою просторового електромеханічного негативного зворотного зв'язку. Розроблено новий метод введення зворотного зв'язку - просторовий електромеханічний негативний зворотний зв'язок, введений по допоміжному каналу за допомогою просторово розташованих електродів і додаткових п'єзоелементів, розташованих планарно або компланарно з основним п'єзоелементом. Обгрунтовано й експериментально перевірено рівень зворотного зв'язку, який дозволяє підвищувати точність, розширювати у декілька разів робочу смугу частот, а також збільшувати температурну та часову стабільність п'єзокерамічних перетворювачів тиску.Вивчено структурні схеми та передаточні функції мономорфних, біморфних, планарних і компланарних триморфних симетричних, а також асиметричних п'єзокерамічних перетворювачів тиску з просторового електромеханічного негативного зворотного зв'язку (ЗЗ), що дозволяє оцінювати та прогнозувати статичні та динамічні характеристики п'єзоперетворювачів із ЗЗ під час їх проектування. Отримано аналітичні вирази для розрахунку чутливостей ланцюгів прямої передачі та зворотного зв'язку триморфних п'єзокерамічних перетворювачів тиску зі зворотним зв'язком, що дозволяє розраховувати чутливість п'єзоперетворювачів. Досліджено розподіли механічних напруг за механічних, електричних, а також їх спільного впливів.

  Скачати повний текст

Розроблено універсальні апроксимації модуля й аргументу абсолютної нелінійної комплексної магнітної проникності за першою гармонікою, які є справедливими для конструкційних сталей й інших магнітом'яких матеріалів на всьому діапазоні зміни амплітуди першої гармоніки напруженості магнітного поля, а також універсальні апроксимації кривих намагнічування електротехнічних сталей. Встановлено новий аналітичний метод розрахунку коефіцієнтів поверхневого імпедансу та питомих поверхневих втрат у масивних феромагнітних тілах як функцій амплітуди першої гармоніки напруженості магнітного поля. Досліджено вплив параметрів матеріалу на поверхневий імпеданс. Визначено метод числового розрахунку коефіцієнтів поверхневого імпедансу. Показано, що розбіжність чисельних та аналітичних розрахунків не перевищує 3,5 %. Висвітлено особливості розрахунку втрат за підвищених і високих частотах з урахуванням нелінійності магнітних характеристик середовища.

  Скачати повний текст

Розвинуто теорію п'єзоелектричних перетворювачів механічних величин, побудовано та досліджено математичні моделі таких перетворювачів у модифікованих схемах електричних фільтрів, на базі яких можна здійснювати розрахунки амплітудно-частотних характеристик (АЧХ) залежно від схеми перетворювача. Уперше створено механічні величини з п'єзоелементами у модифікованих схемах пасивних і активних електричних фільтрів, завдяки цьому для перетворювачів на основі фільтрів нижніх і верхніх частот розширено робочу смугу частот та зменшено нелінійність АЧХ. Розроблено перетворювачі механічних величин з доменно-дисипативними п'єзоелементами у модифікованих схемах електричних фільтрів, що дозволило зменшити нелінійність АЧХ. Удосконалено метод розрахунку лінійних чотириполюсників стосовно п'єзоелектричних перетворювачів механічних величин на основі модифікованих схем електричних фільтрів.

  Скачати повний текст

Побудовано і досліджено математичну модель п'єзоелектричного перетворювача. Запропоновано новий ультразвуковий метод контролю в'язкості шляхом збудження в п'єзоелектричному п'єзотрансформаторі затухаючих коливань і контролю числа коливань, що перевищують фіксований рівень. Встановлено залежність затухання коливань від глибини занурення. Наголошено на необхідності фіксування глибини занурення вібратора для забезпечення точності контролю. Досліджено можливість використання ультразвукових концентраторів у п'єзоелектричних перетворювачах в'язкості рідини для підвищення потужності коливального процесу і, отже, розширення діапазону контролю в'язкості. Розглянуто можливість підвищення точності контролю в'язкості шляхом поділу коливального перетворювача на дві, з'єднані 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.

  Скачати повний текст

Розглянуто розробку методів розрахунку параметрів кругових і дугових циліндричних антен для різних типів екранів, проведено аналіз процесів, які відбуваються в акустичних, механічних та електричних полях, що може бути використаний у разі проектування гідроакустичних антен. Проведено дослідження фізичних полів криволінійної антени з екранами. Досліджено кругові та дугові системи. Як екрани розглянуто локально-реагуючий та електропружний. Розглянуто акустичні, електричні та механічні поля. Одержано аналітичні вирази для опису всіх типів цих полів. Проведено числові дослідження параметрів даних полів залежно від параметрів решіток і хвиль, які спадають, проведено їх систематизований аналіз, і встановлено закономірності формування даних полів.

  Скачати повний текст