Главная » Просмотр файлов » Автореферат

Автореферат (1091100), страница 4

Файл №1091100 Автореферат (Разработка и исследование пьезопреобразователей для устройств прецизионного перемещения в оборудовании и приборах электронной техники) 4 страницаАвтореферат (1091100) страница 42018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Уравнения (15) приводятся к системе трех линейных уравненийотносительно искомых констант {C}T = {C1, C2, C3} в матричной форме:[A]{C} = {B}.Компоненты матрицы жесткости сечения [A] вычисляются по соотношениям:15A11   Yrdrd ;22A12   Yr cos drd ; A13   Yr sin drd ;323A21   A12 ; A22   Yr cos drd ; A23   Yr cos  sin drd ;A31   A13 ;(16)32A33   Yr sin drd .A32  A23 ;Вектор правой части {B} содержит компоненты пьезоэлектрическоговоздействия:B1   Yd31 Erdrd ;2B2   Yd31 Er cos drd ;2B3   Yd31 Er sin drd .По найденным константам С1, С2 и С3 рассчитываются:продольные перемещения вдоль оси Z: w(x, y, z) = (С1 – С2x – С3y)z +w0;поперечные смещения по оси X:u(z) = 0,5C2z2 + u0(z);поперечные смещения по оси Y:v(z) = 0,5C3z2 + v0(z)углы поворота сечений вокруг осей Y и X соответственно:y(z) = u/z = C2z + y0 и x(z) = v/z = C3z + x0.Значения u0, v0, w0, x0, y0 определяются граничными условиями закрепления и сопряжения продольных участков.Трубчатые ПП используются в роли пьезосканеров в сканирующейзондовой микроскопии.В главе также приведены результаты проверки корректности методикна моделях ПП.

Приведено сравнение результатов расчета по методикам аналитическим методом с результатами, полученными методом конечных элементов. Погрешность значений перемещений не превышает 5%.В третьей главе представлены практические приложения методик расчета многослойных ПП. В рамках расчетов прямоугольных ПП, представленных на рисунке 1 а), приведена методика подбора оптимальных толщин активного слоя h1 и упругого слоя h2 c модулями упругости Y1 и Y2, позволяющих обеспечить максимальный пьезоэлектрический ход и максимальнуючувствительность. Методика основана на решении уравнения пятой степени,полученного из условия экстремума кривизны системы  = (h2/h1):e25 e 2  34 e 2  44 e  83 e  22 e  2  1f ( x, y )  0,4 e 2  43 e  62 e  4e  1(17)где η = h2/h1 и e = Y2/Y1 – относительные толщина и жесткость слоев.График функции f(ξ) = |f(x, y)| комплексного аргумента ξ, где x = Re(ξ),у = Im(ξ), представлен на рисунке 2.

Корни уравнения (17) для случая е = 1,57(система латунь-пьезокерамика) имеют значения:161 = –0,6–0,49i; 2 = –0,6+0,49i; 3 = –1,33; 4 = –0,567; 5 = 0,398.Из этих корней только один, 5 = 0,398, действительный и положительный,имеет смысл отношения толщин. Таким образом, оптимальной для случая е =1,57 будет конструкция, у которой η = h2/h1 = 0,398. Кроме того, было проверено, что для e от 0,1 до 100 среди пяти комплексных корней только один(вещественный) имеет физический смысл отношения толщин.f (ξ )Im(ξ )Re(ξ )Рисунок 2 – Поверхность функции |f(ξ)| = |f(x,y)|, где x = Re(ξ), у = Im(ξ)Для двухслойных ПП из различных материалов в работе построеныграфики (рисунок 3) для подбора толщины пассивного слоя h2 по известнойтолщине активного слоя h1, позволяющие получить максимальную чувствительность устройств.Сталь, Y=200 ГПаЛатунь, Y=105 ГПаЭпоксикарбопласт, Y=70 ГПаЭпоксистеклопласт, Y=21,7 ГПаРисунок 3 – Зависимость чувствительности от соотношения толщин слоевдвухслойных ПП17В работе представлены результаты экспериментальных, аналитическихи численных исследований статических (амплитуды прогибов) и динамических (собственные частоты и формы колебаний) балочных ПП вибрационныхгироскопов для стабилизации платформ и систем гашения вибрации в ОПЭТ.В рамках исследования представлена численно-аналитическая методика определения теоретической чувствительности пьезогироскопов.

Определеныоптимальные, – по критерию максимальной чувствительности, – формы планарных пьезорезонаторов вибрационных гироскопов, что позволяет расширить динамический диапазон измерения угловой скорости.Представлена оптимизированная модель трубчатого пьезосканера СЗМс несколькими участками, обеспечивающая плоскопараллельное движениевдоль поверхности и повышающая качество сканирования в угловых зонах.На рисунке 4 показаны графики прогиба u пьезотрубки длиной L = 50мм с иглой, LИ = 0,24L. Толщина стенки трубки h2 = 0,3 мм.

Толщина электродов h1,3 = hэ варьируется от 0 до 40 мкм.На графиках 1) – 3) видно, что при z/L > 1 игла имеет наибольшие перемещения, но при сканировании меняет свое угловое положение с наклоном: 1,70; 1,49 и 1,32 угловых минут. Передаточный коэффициент для концаиглы KX = u/U составляет от 0,1408 до 0,1816 мкм/В.Рисунок 4 – Поперечные смещения u(z) оси пьезотрубок с одним участком электродов (верхние графики) и двумя участками (нижние графики) сучетом влияния толщины металлических электродов hэ18Для выравнивания положения зонда предлагается пьезотрубка с двумяучастками электродов, равными по длине: L1 = L2 = 25 мм. Число степенейсвободы сканера увеличивается с 3 до 6.

На втором участке электроды имеютпотенциалы обратного знака по отношению к первому, что приводит к изгибу участков в противоположных направлениях. Графики 4) – 6) иллюстрируют формы прогиба с двумя изгибами. При плавном изменении электрического напряжения зонд перемещается плоскопараллельно, сохраняя нулевойугол наклона. Однако в этом случае уменьшается зона сканирования с 31,8 до10,8 мкм и коэффициент KX = 0,048…0,062 мкм/В.Увеличить ход иглы с сохранением ее положения без наклона можно,используя трубку, разделенную на две неравные части, например, L1:L2 = 4:1.При этом разность потенциалов на электродах короткого 2-го участка должнабыть в 4 раза выше напряжения на длинном 1-м участке.

Ход иглы при U1,3= 400 В увеличивается на 60% независимо от толщины электродов.Другой способ увеличения хода зонда состоит в расширении секторов сприводными электродами. Например, изменение углов 1=3 с 90° до 120°дает увеличение хода на 22,5%. В результате передаточный коэффициент KXпьезосканера увеличивается на 96% и составляет от 0,094 до 0,121 мкм/В, чтов 3,5 раза выше аналогичной конструкции, представленной в литературе.Конец иглы сканера при трассировке удаляется от испытуемой плоскости в крайних положениях на величину порядка dz = 7…11 Å.

Для компенсации отклонения dz управляющие напряжения должны иметь смещение dUоколо 112 мВ при номинальном напряжении Uн=100 В. Тогда к электродамприкладываются напряжения: U1 = Uн – dU, U3 = –Uн – dU. При сканированиинапряжения Uн и dU должны изменяться пропорционально.Использование результатов данного исследования позволит увеличитьчувствительность сканера и увеличить поле сканирования.В диссертации также проведена разработка и исследование перистальтических микропьезонасосов, определены оптимальные параметры возбуждающего сигнала и определена теоретическая производительность устройствдвумя различными методами с хорошим совпадением результатов.В четвертой главе представлены результаты разработки и исследования по приведенным методикам многослойных ПП для устройств термокомпенсации оптических резонаторов.

Представлена оптимизированная конст19рукция пьезокорректора, позволяющая обеспечить термокомпенсацию изменения длины оптического периода в широком диапазоне температур. На рисунке 5 показана деформированная конструкция исходной модели ПП. Зеркало, расположенное в центральной части привода, перемещается вверх навеличину UZ, которая много больше четверти длины волны лазера (0,125мкм), что является недопустимым и снижает качество работы оптическогорезонатора.

В ходе исследований разработана модель оптимизированнойконструкции ПП «с захватами», обеспечивающая термокомпенсацию в диапазоне температур от минус 60 °С до +90 °С (рисунок 6).В главе 4 также представлены результаты моделирования соединенияоптическим контактом пьезозеркала и корпуса оптического резонатора.Представлены результаты исследования, посвященного компенсации тепловых деформаций ситаллового диска с многослойным покрытием с помощьюпьезокольца и определены величины управляющих напряжений для компенсации термодеформаций диска.Рисунок 5 – Исходная модель пьезокорректора.Прогиб в центре зеркала UZ = +0,500 мкм при ΔT = 100 CРисунок 6 – Термокомпенсированная модель пьезокорректорав диапазоне температур от –60 C до +90 CОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1.

Разработаны оригинальные аналитические и численные методикимоделирования напряженно-деформированного состояния в многослойныхПП прямоугольной, дисковой и трубчатой форм. Новизна состоит в совместном учете электрических и температурных воздействий, а также свойств от20дельных слоев. С использованием методик были разработаны и оптимизированы модели пьезогироскопов, пьезосканеров, микронасосов и пьезокорректоров лазерных гироскопов.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6358
Авторов
на СтудИзбе
311
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее