3. <http://www.aviadocs.narod.ru/icao/osn_ docs.htm>. Приложение 10 к Конвенции о международной гражданской авиации.
4. Белов А. А, Егоров В. В, Калинин А. П. и др. Монофотонный сенсор ультрафиолетового диапазона "Корона" // Датчики и системы. — 2012. — № 12. — С. 58—60.
Александр Андреевич Белов — канд. техн. наук, нач. отдела ЗАО "Научно-технический центр "Реагент" (ЗАО "НТЦ "Реагент");
E-mail: abelov@reagent-rdc.ru
Алексей Николаевич Виноградов — канд. физ.-мат. наук, ст. научн. сотрудник Московского государственного института им. М. В. Ломоносова;
E-mail: alexey@magn.ru
Виктор Валентинович Егоров — канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник Института космических исследований РАН;
E-mail: victor_egorov@mail.ru
Олег Иванович Завалишин — ген. директор-ген. конструктор ООО "НППФ Спектр";
E-mail: avia@nppf-spectr.ru
Александр Петрович Калинин — д-р физ.-мат. наук, вед. научн. сотрудник Института проблем механики им. А. Ю. Ишлин-ского РАН;
E-mail: kalinin@ipmnet.ru
Николай Александрович Коровин — научн. сотрудник ЗАО "НТЦ "Реагент";
Алексей Игоревич Родионов — канд. физ.-мат. наук, технический директор ЗАО "НТЦ "Реагент";
Игорь Дмитриевич Родионов — д-р физ.-мат. наук, генеральный директор ЗАО "НТЦ "Реагент".
E-mail: irodionov@reagent-rdc.ru □
УДК 681.586.773
ПРЕЦИЗИОННЫЕ ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫЕ ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ
Ю. В. Савельев
Представлены результаты разработки в ОАО "НПП "Радар-ммс" прецизионных кварцевых пьезорезонансных датчиков давления классов 0,08 и 0,02 с цифровым выходом.
Ключевые слова: прецизионные кварцевые пьезорезонансные датчики давления; пьезометры; измерение давления воздуха и уровня морской воды, гидравлической жидкости в системах управления; подводные аппараты; круговая диаграмма погрешностей датчика; температурный гистерезис; модули калибраторов класса 0,02.
Создание современных датчиков прецизионного измерения давления морской воды, гидравлической жидкости и воздуха с высокой достоверностью результатов при длительной эксплуатации основывается на многолетних исследованиях и опыте разработок термоинвариантных блоков чувствительных элементов для датчиков давления. Разработаны методы компенсации дополнительной температурной погрешности и корпусирова-ния чувствительных элементов, обеспечивающих их гидроизоляцию и стойкость к механическим воздействиям. Кварцевые пьезорезонансные датчики давления обеспечивают высокую точность измерений в широком диапазоне давлений, в том числе на начальном участке диапазона, долговременную стабильность калибровочных характеристик [1].
Разрабатываемые в ОАО "НПП "Радар ммс" прецизионные пьезорезонансные датчики давления основаны на изменении резонансной частоты колебаний высокодобротного микрокамертонного кварцевого резонатора под действием давления [2]. Подсчет частоты колебаний кварцевого резонатора в цифровом виде путем прецизионного из-
мерения и формирования временных интервалов позволяет достаточно просто получить точные результаты измерений без использования схем с загрубляющими показания аналого-цифровыми преобразователями.
За прошедшие два года были изготовлены специализированные прецизионные кварцевые пьезорезонансные датчики давления классов 0,08 и 0,02 с цифровым выходом.
Одновременно создана метрологическая лаборатория с эталонными приборами давления классов 0,01 и 0,005, которые обеспечивают возможность калибровки на участках диапазона задаваемых давлений от 500 Па до 10 МПа воздухом и на участках диапазона от 0,1 до 60 МПа водой. При этом калибруемые датчики под давлением могут располагаться как в воздушных термокамерах, так и в водяных термостатах.
Стабильность поддержания температуры является важным параметром при калибровке датчиков давления с температурной коррекцией и по результатам метрологической аттестации воздушных камер составила ±0,2 °С, а по водяным термостатам не грубее ±0,01 °С.
Рис. 1
Для выявления отклонений параметров пьезо-резонансных чувствительных элементов (ПЧЭ) до их установки в блоки чувствительных элементов проводится их проверка в многоканальных баро-термоблоках с применением технологического программного обеспечения. Эти работы проводятся при взаимодействии с ООО "СКТБ "ЭлПа".
В процессе разработки были решены производственно-технологические вопросы корпуси-рования баро- и термочувствительных ПЧЭ-дат-чиков.
Ведется разработка специализированной микросхемы, параметры которой отрабатываются в составе датчиков при их испытаниях.
На рис. 1 представлены разработанные в последнее время специализированные датчики давления и пьезометры для измерения давления и уровня морской и загрязненной воды в грунте, гидравлической жидкости в системах управления на объектах и давления воздуха для метеостанций, а также для подводных аппаратов и переносных калибраторов при регламентном обслуживании и поверке датчиков давления. Датчик с наибольшими габаритами и массой 2 кг успешно выдержал ударные воздействия на копре К-200, что приравнивается к ударному воздействию 1000 §.
На рис. 2 показана круговая диаграмма приведенных погрешностей датчика по модулю их значений при различных температурах. На диаграмме наружный радиус соответствует модулю предельно-допустимой погрешности [0,02] % от ВПИ 0,6 МПа датчика давления, а внутренний ограничивает полученную максимальную погрешность датчика [0,0107] % во всем рабочем температурном диапазоне датчика, т. е. результирующую погрешность.
Результаты исследования температурного гистерезиса при температуре 23 °С датчика давления с ВПИ 0,6 МПа класса 0,02 при задаваемом абсо-
лютном давлении 2500 ГПа и по подходам со стороны пониженной (5 °С) и повышенной (50 °С) температуры приведены в таблице.
Максимальная приведенная погрешность по модулю при подходе к 23 °С со стороны пониженной температуры составляет 0,011 %.
На рис. 3 для наглядности полученные результаты показаны на диаграмме модулей приведенных погрешностей по трем измерениям, что определяет ее треугольную форму.
Как видно из диаграммы, значения модулей погрешностей не превышают значения 0,011 % предельно допустимой погрешности датчика. Таким образом, температурный гистерезис конкретного датчика класса 0,02 равен не более 0,055 %.
Таким образом, в результате проведенной работы:
— в сжатые сроки разработаны, изготовлены и исследованы прецизионные датчики давления без температурной погрешности классов 0,02 и 0,08 с использованием отечественной элементной базы;
— созданы метрологическая и технологическая базы, позволяющие проводить калибровку преци-
Рис. 2
Рис. 3
Датчики и Системы • № 1.2014 - _ 43
Результаты исследования температурного гистерезиса
зионных датчиков и усовершенствовать конструкции датчиков;
— реализуется комплексный подход по созданию датчиков давления, адаптированных к требованиям конкретных потребителей;
— для датчиков разрабатывается специализированная интегральная микросхема;
— выпущена партия опытных образцов сменных модулей калибраторов класса 0,02 для обеспечения эксплуатации датчиков давления класса
0.08.на объектах без их демонтажа для проверки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Савельев Ю. В. Опыт разработки и применения прецизионных пьезорезонансных датчиков давления // Приборы. — 2011. — № 3. — С. 25—27.
2. Малов В. В. Пьзорезонансные датчики. — М.: Энерго-атомиздат, 1989.
Юрий Витальевич Савельев — нач. отдела, гл. конструктор датчиков давления ОАО "НПП "Радар ммс" (г. Санкт-Петербург).
E-mail: savelev_juv@radar-mms.com
в +7-911-955-15-68 □
Давление, заданное контроллером давления, Рэ, гПа Давление, измеренное датчиком, р, гПа Абсолютная погрешность измерения Др = Рэ - Р, гПа Приведенная погрешность измерения 8 = (Др/ВПИ) х х100, % Темпера-тура, °С
2500 2500,3 0,30 0,005 23
2500 2500,55 0,55 0,009 5
2500 2500,67 0,67 0,011 23
2500 2500,85 0,85 0,014 50
2500 2500,42 0,42 0,007 23
УДК 53.082.4
СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ
УЛЬТРАЗВУКОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Ю. А. Галенко, И. И. Савин, О. В. Старыгина
Рассмотрен принцип работы и предложен вариант реализации системы диагностирования, предназначенной для оценки эффективности ультразвукового воздействия на жидкость. Показано, что в качестве критерия эффективности преобразования энергии ультразвуковых колебаний в энергию ударных волн может использоваться размах вариации величины, обратной коэффициенту пропускания света кавитационной областью. Описан пример экспериментального определения этого критерия.
Ключевые слова: кавитация, кавитационный процесс, дисперсная система, ультразвуковая энергия, коэффициентрас-сеяния излучения.
ВВЕДЕНИЕ
Ультразвуковое воздействие на жидкость сопровождается явлением кавитации, широко используемым в технологических процессах ультразвуковой обработки. Кавитационные пузыри, рождающиеся в поле первичной ультразвуковой волны в фазе разрежения, схлопываются в фазе сжатия, образуя ударные волны, совершающие полезную работу.
Известны способы обеспечения эффективности УЗ-оборудования, связанные с контролем коэффициента преобразования электрической энергии в ультразвуковую [1].
В случае прозрачных жидкостей появляется возможность дополнительного контроля по оптическим характеристикам кавитационной области самого кавитационного процесса: коэффициента преобразования ультразвуковой энергии в энергию ударных волн.
Известно, что интенсивность кавитации определяется амплитудой, частотой ультразвука, свойствами жидкости и не всегда характеризует эффективность ультразвукового воздействия. Кроме того, известные оптические методы диагностики кавитации, разработанные для лабораторных исследований, сложно применимы к условиям про-
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.