|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל מהוד קוורץ ממיר כמויות לא חשמליות לכמויות חשמליות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו מהוד הקוורץ משמש לא רק לייצוב תדר וסינון של אותות בתדר רדיו. בהיותה מערכת תנודות אלקטרו-מכנית איכותית, היא מתאימה למדידת פרמטרים לא חשמליים בבקרה טכנולוגית של מוצרים, מוצרים חצי מוגמרים וניטור סביבתי. ממיר האנרגיה המכאנית מפזרת קוורץ מיוצר על בסיס מהוד קוורץ מיוחד, בו האלמנט הפייזואלקטרי מצופה בחומר הרגיש לכמות הלא חשמלית הנמדדת. האות החשמלי של הממיר נשלח למכשיר מדידה או למחשב. אובייקטי השליטה יכולים להיות מדיה גזי, נוזלית ומוצקה, כולל גבישים נוזליים וביופולימרים, והכמויות הלא חשמליות הנמדדות יכולות להיות לחות, טמפרטורה, מוליכות חשמלית, תרמית ואור, תכונות ויסקו אלסטיות וכו'. כאשר המתמר נחשף לכמות נמדדת שאינה חשמלית, ההתנגדות הפעילה המקבילה של מהוד הקוורץ משתנה, שהיא מדד לפיזור (פיזור) של רעידות אלסטיות של קוורץ. ידוע כי המהוד הוא מערכת תנודות אלקטרו-מכאנית המכילה אלמנט פיזואלקטרי, האלקטרודות שלו עם מובילים ומחזיק. האלמנט הפיאזואלקטרי נחתך מקריסטל קוורץ טבעי או סינתטי. רעידות אלקטרו-מכאניות במהוד מתרחשות עקב ההשפעות הפיזואלקטריות הישירות וההפוכות הגלומות בקוורץ. ביישום העיקרי של מהוד (ייצוב וסינון אותות), ההתנגדות החשמלית (האקטיבית) המקבילה שלו Ra נקראת דינמית ונחשבת כמכלול [1]. למעשה, ניתן לחלק אותו למרכיבים: R0 - התנגדות עקב אובדן אנרגיית הרטט בקוורץ עצמו; Re - באלקטרודות; Ri - הפסדים עקב קרינת אולטרסאונד; Rc - עבור רעידות מצמודות; Ra - הפסדים במחזיק. בעת שימוש במהוד קוורץ בממיר אנרגיה, היה צורך לקבל נוסחאות לחישוב כל מרכיבי ההתנגדות Ra, כולל Rп, המשקף הפסדים נוספים בציפוי הרגיש - הוא מוחל על פני השטח של האלמנט הפיאזואלקטרי כדי לספק אות פלט אינפורמטיבי פרופורציונלי לערך של הפרמטר הלא-חשמלי הנשלט [2]. יחד עם זאת, לממיר חייבת להיות התנגדות פעילה קבועה בעת שינוי פרמטרים לא אינפורמטיביים. כדי להשיג עצמאות של Ra מהטמפרטורה, למשל, יש לשלול הפסדים עקב רעידות הקשורות במהוד, אשר מושגת על ידי שינוי עיצוב האלקטרודות באלמנט הפייזואלקטרי [3]. חישוב הרכיבים באמצעות הנוסחאות ב-[2] אפשר לבחור את סוג החיתוך של האלמנט הפיאזואלקטרי ולקבוע את מידותיו האופטימליות. החתך האופטימלי עבור ממיר אנרגיה מכנית מפזרת קוורץ התברר כחתך DT (yxl/-52 deg) עם ממדי אלמנט פיזואלקטרי של 14,5x6,1x0,25 מ"מ; תדר תהודה - 300 קילו-הרץ, Ra = 236 אוהם (ללא ציפוי רגיש). הערך של האות האינפורמטיבי של הממיר (שינוי בהתנגדות הפעילה) נקבע על ידי הנוסחה
כאשר Kpr הוא מקדם ההמרה שווה ל-5416,74 קילו אוהם/ק"ג; Δ ו-μ - עובי הציפוי הרגיש וצמיגותו (חיכוך פנימי). באמצעות שכבת ניילון (פוליפרואמיד) כציפוי רגיש, שחיכוכו הפנימי תלוי בלחות האוויר, ניתן היה ליצור חיישן לחות ממיר, שהפך לבסיס של מד לחות [4]. ההתנגדות הדינמית של המתמר באוויר יבש (בלחות יחסית של 20...30%) היא 1,2 קילו אוהם, ובאוויר לח (90...95%) - 3,265 קילו אוהם, המתאים לרגישות של לפחות 26 אוהם/%. מד הלחות מצא יישום בחקלאות החממה של חוות המדינה טפליצ'ני (איבנובו), כמו גם במדריכי הגלים של תחנות הטלוויזיה העירוניות והאזוריות של איבנובו. שימו לב שבחורף הטמפרטורה במוליך הגלים יכולה לרדת ל-35...45, ובקיץ היא יכולה להגיע ל-+45 מעלות צלזיוס. מעניין שגם מדי לחות האוויר המוכרים של VOLNA משתמשים במהוד קוורץ עם סרט רגיש ללחות ניילון בתור חיישן, אבל הוא משתמש בתלות של תדר התהודה של קוורץ במסה של הציפוי הרגיש. קשה לעשות מכשיר כזה בגודל קטן (בגודל כיס), מכיוון שהוא חייב להכיל שני מהודים קוורץ ושני מתנדים עצמיים. מנגנון פיזור האנרגיה של תנודות אלסטיות של אלמנט פיזואלקטרי במהוד הוא הרבה יותר מורכב; הוא קשור לתהליכי הרפיה בציפוי הפולימר הרגיש ולעומק החדירה של הגל האלסטי לתוכו. כדי לקבל רגישות אופטימלית ללחות, הסרט הפולימרי המיושם על האלמנט הפיאזואלקטרי חייב להיות בעל יחס מסוים בין הצמיגות והאלסטיות שלו, אשר מושג על ידי הוספת דבק פנול-פוליויניל אצטט קשיח (BF-2) לניילון הצמיג. שימו לב שלחלק מהפולימרים בעלי עלייה משמעותית במסה בסביבה לחה יש תלות קטנה של חיכוך פנימי בלחות ולכן אינם מתאימים לחיישן לחות בגלל רגישותו הנמוכה. העיצוב של הממיר המשמש כחיישן לחות אוויר מוצג באופן סכמטי באיור. 1]. ציפוי מוליך 5 מוחל על לוח ה-piezoquartz 1 של ה-DT-cut בתדר תנודה טבעית של 300 קילו-הרץ, אליו מולחמים מובילי זרם 2. המקומות של תזוזה מקסימלית B ועיוות C מסומנים על האלמנט הפייזואלקטרי. מקומות מחוברים על ידי רצועות 3 של דבק מוחל עם פתרון 4% של זה באלכוהול אתילי. הסרט הרגיש ללחות 50 על פני הצלחת מורכב משכבות של פולימרים בעלות רגישות לחות וצמיגות שונות.
טכנולוגיית השכבות פשוטה. לאחר מריחת רצועות הדבק, הצלחת מיובשת בטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס למשך 60 ± 10 דקות לפולימר הדבק. לאחר מכן הוא טובל בתמיסת 30% של דבק באתילי אלכוהול וצנטריפוגה באוויר במהירות סיבוב של 2000...2500 דקות"1 סביב ציר ההובלה במשך 30...40 שניות. הסרט הדק הזה של דבק , מיובש באוויר, מוחל על שכבת ניילון מוחל מתמיסה 150% בחומצה פורמית. הסרטים מיובשים שוב בטמפרטורה של XNUMX מעלות צלזיוס. במקרה זה, לא רק פילמור של הדבק ודיפוזיה הדדית של הסרטים מתרחשים, אך גם ייצוב המאפיינים של הציפוי. לאחר מכן יש למרוח שכבה דקה שנייה של דבק, לייבש באוויר, ושכבה שנייה של ניילון עם תמיסה 3% בחומצה פורמית. הצלחת נתונה שוב לייבוש חם, ולאחר מכן נבדק פרמטר התפוקה של הממיר - ההתנגדות הדינמית שלו Rc באוויר יבש. אם הוא קטן, מורחים שכבות נוספות של דבק וניילון עד ש-Rc ישתווה ל-1,2 ± 0,1 קילו אוהם. הטכנולוגיה המתוארת מאפשרת להשיג חיישני לחות הניתנים לשחזור מבחינת פרמטרים תפעוליים. יש להם מאפיין המרה ליניארי, אינרציה נמוכה ושגיאת טמפרטורה.
בהתבסס על חיישן זה, נוצר מד לחות כיס (איור 2), המסוגל לנטר את לחות האוויר בטווח של 20...95% בדיוק של ±1%. תרשים המעגל החשמלי של יחידת המדידה של המכשיר מוצג באיור. 3.
חיישן BQ1 מחובר לאחת הזרועות של גשר מדידה מאזן עצמי הפועל בתדר של 300 קילו-הרץ, בסדרה עם אלמנט פיצוי המכיל נגד R1, קבל C1 ו-varicap VD1. נגד גוזם R5 משמש להגדרת מצב הגשר, למשל, בעת החלפת הממיר. הפלט של הגשר דרך הקבל C2 מחובר לכניסה שלו דרך מגבר בטרנזיסטורים VT1, VT2 ושנאי הפאזה T1. הקיבולת של ה-varicap VD1 (מסדרת KV102, KV104 או דומה) ללא אספקת מתח DC בקרה היא מקסימלית, וההתנגדות הפעילה בתדר של 300 קילו-הרץ היא מינימלית. מסיבה זו, ההתנגדות הפעילה של מעגל VD1R1 בתדר של 300 קילו-הרץ גם היא מינימלית. כתוצאה מכך, מצב העירור העצמי של המגבר מתקיים: ההתנגדות הפעילה של זרוע המדידה של הגשר קטנה מההתנגדות של זרוע ההשוואה, הגשר אינו מאוזן ומתח המוצא שלו מרבי. לאחר הגברה זרם על ידי עוקב פולט בטרנזיסטור VT3, הוא מסופק לכניסה של גלאי שנעשה על פי מעגל הכפלת מתח (דיודות VD4, VD5). מתח DC המתקבל מסופק לממיר אנלוגי לדיגיטלי עם צג גביש נוזלי. הממיר והמחוון עשויים לפי עיצוב סטנדרטי, לכן באיור. 3 לא מוצגים. הנגד R17 מסדיר את גבולות הלחות המבוקרת. מתג SB1 כדי לבחור במצב "תפעול" או "בקרת מתח אספקה" (הנתמך על ידי הנגד R16). לפיכך, בו זמנית עם קבלת אות אינפורמטיבי שנקבע על ידי השינוי בהתנגדות הדינמית של הממיר, אשר, בתורו, תלוי בלחות, מובטח איזון עצמי אוטומטי של הגשר: מתח בתדר גבוה מהנגד המשתנה R15 מסופק לגלאי (דיודות VD2, VD3) ודרך הנגד R6 לאלמנט פיצוי (VD1R1C1). מתח המוצא DC של הגלאי שולט בהתנגדות הפעילה של אלמנט הפיצוי, ושינוי הקיבול של varicap VD1 מיישם איזון אוטומטי של הגשר. כאשר הכוח מופעל, ההתנגדות הפעילה של אלמנט הפיצוי מינימלית, מה שמבטיח עירור עצמי של המגבר עקב חוסר האיזון של הגשר. ואז מתח בקרה קבוע, בהתאם למידת חוסר האיזון, משנה את ההתנגדות של אלמנט הפיצוי, מפחית את ההתנגדות של זרוע המדידה של הגשר ומקרב אותה להתנגדות של זרוע ההשוואה. איזון מלא של הגשר אינו מתרחש, שכן במקרה זה תנודות עצמיות אינן מתרגשות. אבל כאשר המגבר מרוויח Ku > 1000, חוסר האיזון של הגשר אינו משמעותי (בערך 10 אוהם). אופן פעולה זה של גשר המדידה מספק לממיר המשני יציבות גבוהה ואת הרגישות הדרושה, המוסדר על ידי הנגד R15. המכשיר מופעל באמצעות סוללת Krona (GB1), המחוברת באמצעות מתג מתג SA1. הזרם הנצרך מהמקור הוא 2...3 mA. השנאי עשוי על ליבה מגנטית בגודל סטנדרטי K12x5x5 העשויה מפריט M1000NM-A. פיתולים I ו-II מכילים, בהתאמה, 90 ו-35 סיבובים של חוט PELSHO 0,01. מתפתל I עם קבל C4 יוצרים מעגל תהודה המכוון לתדר של 300 קילו-הרץ. עם שלב נכון של פיתולי השנאי, מתרחש משוב חיובי. ממירי פיזור קוורץ של אנרגיה מכנית מצאו יישום רחב מאוד. הם משמשים למדידת התכונות הריאולוגיות של דם אנושי בעת אבחון מחלות [6], תכונות ויסקו אלסטיות של פולימרים, וקביעת טמפרטורת מעברי פאזה בגבישים נוזליים ופרמטרים חשובים נוספים. שימו לב שהשיטה לחקר ציפויים ויסקו-אלסטיים של לוחות קוורץ פותחה על ידינו מוקדם יותר מאשר מדענים זרים. למטרות אלו, הם משתמשים באלמנט הפיאזואלקטרי בחיתוך AT, שהוא פחות אינפורמטיבי מ-DT. המגזין "רדיו" [7] כלל תצלום של תערוכה מתערוכת רדיו של כל האיחוד המשמש לציון נוכחות מים בדלק תעופה (המחברים V. E. Savchenko ו-N. I. Lobatsevich, Ivanovo). ידוע כי מים מומסים בדלק (אלפי האחוז) קופאים ככל שהטמפרטורה יורדת, ובעת משקעים עלולים לסתום את מסנני הדלק, מה שעלול לגרום לתאונת מטוס. מכשיר זה שימש בהצלחה בשדות תעופה. היא מיישמת את ההמצאה [8], שסימנה את תחילת השימוש במהודי קוורץ מפונים בממירי אנרגיה חשמלית מפזרת כדי לשלוט על פרמטרי הפיזור של דיאלקטריים. מכשירים כאלה נקראים מדי קוורץ דיאלקטריים. מהבחינה של המעגל המקביל של מהוד קוורץ ב-[1], ניתן לראות שכאשר מעוררים אותו בתדר של תהודה סדרתית, השראות הדינמית והקיבול שלו מתוגמלים הדדית. אם חיישן LED קיבולי מחובר בסדרה עם המהוד, המהוד מתנתק ביחס לתדר התהודה וההתנגדות הדינמית גדלה עקב פיצוי לא שלם של ההתנגדות האינדוקטיבית על ידי הקיבוליים. קיבול הבין-אלקטרודה Co של המהוד מונע פיצוי מלא. ניתן לחשב את הערך של ההתנגדות הפעילה R של מעגל החיישן המהוד-קיבולי באמצעות הנוסחה
אם יש הפסדים דיאלקטריים בחיישן קיבולי, הנקבעים על ידי התנגדות Rd, יש להוסיף להתנגדות R את ההתנגדות הפעילה של החיישן Ra.d, הקשורה לפיזור אנרגיית השדה החשמלי בסביבה המבוקרת שבה נמצא החיישן:
פיצוי חלקי של הקיבול של החיישן על ידי התגובה האינדוקטיבית של המהוד מאפשר למדוד הפסדים פעילים קטנים מאוד בדיאלקטריים. מכשירים ידועים עם מעגלים מתנודדים המכילים סליל וקבל אינם יכולים לשלוט בצורה מהימנה על הפסדים דיאלקטריים קטנים. לפיכך, מד גורם האיכות E4-7 בתדר של 50 קילו-הרץ יכול למדוד התנגדות אקטיבית של לא יותר מ-100 MOhm ועם שגיאה של ±5%. קביעת התנגדות אקטיבית באמצעות מתמר מפזר אינו מצריך כוונון ידני לתהודה. גשר המדידה מתאזן אוטומטית באותו אופן כפי שתואר לעיל (איור 3). זה יכול לנטר בקלות התנגדות של עד 10 GΩ עם דיוק של לא יותר מ-±1% עם קיבולת חיישן של 4 pF ב-50 קילו-הרץ. עם חיישן 1 pF ניתן יהיה למדוד התנגדות לאובדן של יותר מ-100 GΩ. לפיכך, הממיר המתואר מרחיב באופן משמעותי את האפשרויות של לימוד חומרים חדשים עם הפסדים נמוכים. על בסיסו, נוצרו ומקובלים מדי לחות VK-2 קוורץ על ידי נציבות המדינה, המשמשים בייצור טקסטיל כדי לבקר ולווסת את הלחות של חומרי טקסטיל נעים ומוצרים מוגמרים למחצה. בניגוד למכשירים זרים בעלי מטרה דומה מבית Mahlo, מד הלחות VK-2 שולט במדויק על תכולת הלחות של חומרים העשויים מסיבים סינתטיים, המאופיינים בספיגת לחות נמוכה ובהפסדים דיאלקטריים. למכשיר VK-2 אין רולר עם מגע מברשת שמתגלגל על הבד. זה מוחלף בקבל אוויר של כ-150 pF, שנוצר על ידי גליל נייח המחובר למכשיר וצילינדר המתגלגל על החומר הנבדק. קיים מרווח אוויר של כ-0,5 מ"מ בין הצילינדרים. המודרניזציה האחרונה של מד הלחות עם המעבר לבסיס אלמנט חדש שיפרה את מאפייניו. מכשיר IVK-4 החדש מפשט את הליך ההפעלה. פותח מכשיר נייד לשליטה בלחות של חומרים בתפזורת, למשל, דגנים, זרעי מלפפון, עגבניות וכו'. הוא שולט על הלחות של חפצים כאלה בטווח של 2...30%. השגיאה המוחלטת אינה עולה על ±1% בלחות עד 15% ו-±1,5% ב-15% או יותר. השימוש בחיישן אינדוקטיבי במתמר מתפזר איפשר ליצור גלאי פגמים לגילוי פגמים נסתרים בפלסטיק מחוזק בסיבי פחמן המשמש במתקנים תעשייתיים חשובים. תוצאות חשובות התקבלו במהלך מחקר באמצעות מתמר התנגדות לקרח, שאישר את האפשרות להקליט לא רק מים בדלק נוזלי, אלא גם קרח בטמפרטורות של עד -50 מעלות צלזיוס. ספרות
מחבר: V. Savchenko, L. Gribova, Ivanovo
עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
▪ ספקי כוח קומפקטיים של TRACO TXM להרכבת מארז
▪ קטע אתר ואז הופיע ממציא (TRIZ). בחירת מאמרים ▪ מאמר סדנת הרכבה למקצוענים. וידאו ארט ▪ איך מכינים צימוקים מענבים? תשובה מפורטת ▪ מאמר ההרכב הפונקציונלי של טלוויזיות Brandt. מַדרִיך ▪ כתבה הפעלת מנורת פלורסנט מ-12 וולט. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ▪ מאמר קול S-meter. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר
www.diagram.com.ua |
ראה מאמרים אחרים סעיף 
חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:
כל השפות של דף זה