Математична модель первинного перетворювача кутових переміщень з кільцевим п’єзоелектричним хвилеводом поверхневих акустичних хвиль

Микола Федорович Жовнір

Анотація


Наведена математична модель, що розроблена на основі дельта-функцій, первинного перетворювача (ПП) кутових переміщень з використанням фазових набігань на поверхні кільцевого п'єзоелектричного хвилеводу електричного поля поверхневих акустичних хвиль (ПАХ), які приймаються рухомим приймачем. Модель дозволила отримати залежності характеристик ПП від положення кожного електрода зустрічно-штирового перетворювача приймача ПАХ відносно акустичного потоку. Теоретичні співвідношення, результати чисельних розрахунків дозволяють обгрунтовувати конструктивні та електричні параметри ПП в залежності від заданих метрологічних характеристик перетворювача кутових переміщень.


Ключові слова


поверхнева акустична хвиля; вимірювальний перетворювач; п’єзоелектричний хвилевід; зустрічно-штировий перетворювач.

Повний текст:

PDF

Посилання


Polyakov, P., Xorunzhyj, V., Polyakov, V. (2007). Akustoelektronika. Fiziko-texnologcheskie osnovy i primenenie. Kharkiv: SMYT, 552.

Zhovnir, M. F., Chernyak, M. G., Chernenko, D. V., Sheremet, L. M. (2011). Vymiryuvalni peretvoryuvachi fizychnyh velychyn na poverxnevyh akustychnyh hvylyah. Electronics and Communications, 1 (60), 153−157.

Fachberger, R., Erlacher, A. (2009). Monitoring of the temperature inside a lining of a metallurgical vessel using a SAW temperature sensor. Procedia Chemistry, 1 (1), 1239–1242. doi:10.1016/j.proche.2009.07.309

Bogdan, O., Orlov, A., Petrischev, O., Ulianova, V. (2012). ZnO Nanostrctures as Sensing Element of Acoustic Wave Sensor. Eastern−European Journal of Enterprise Technologies. 6(12(60)), 16–22. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/6021/5417

Zbrutsky, A., Chernyak, M., Skripkovsky, G. (2005). Creation of low cost linear accelerometers for navigation and control systems. Symposium Gyro Technology, 4.1–4.11.

Lepykh, Ya. I. (2009). The turn angle gauge of generating type with an element on surface acoustic waves. Technology and design in electronic equipment, 3, 24–25.

Kalinin, V., Lohr, R., Leigh, A. (2008). Development of a calibration procedure for contactless torque and temperature sensors based on SAW resonators. 2008 IEEE Ultrasonics Symposium. 1865–1868. doi:10.1109/ultsym.2008.0459

Hribsek, M. F., Tosic, D. V., Radosavljevic, M. R. (2010). Surface Acoustic Wave Sensors in Mechanical Engineering. FME Transactions, 38, 11–18.

Chernenko, D. V., Kuzmenko, O. M., Zhovnir, M. F. (2013). Vymiryuvalni peretvoryuvachi tysku na osnovi zburennya elektrychnogo polya poverxnevyh akustychnyh hvyl. Visnyk Kremenchukskogo Nacionalnogo Universytetu Imeni Myxajla Ostrogradskogo, 1, 62–66.

Zhovnir, M. F., Oliinyk, O. O., Pysarenko, L. D. (2016). Mathematical Models of Pressure and Microdisplacement Sensors Based on Electric Field Perturbation of the Surface Acoustic Waves. Journal of Nano and Electronic Physics, 8 (1), 010241–010245. doi:10.21272/jnep.8(1).01024

Zhovnir, M. F., Bitov, M. V., Pysarenko, L. D. (2016). Vymiryuval'ni peretvoryuvachi mikroperemishchen' ta tysku na poverkhnevykh akustychnykh khvylyakh. Elektronika ta zv"yazok, 21, 4 (93), 49–57.

Zhovnir, M. V., Shostak, O. V. (2015). Ocinka potencijnyx rozdilnoyi zdatnosti i tochnosti vymiryuvalnyx peretvoryuvachiv linijnyh ta kutovyh peremishchen na bazi vykorystannya fazovyh nabigan poverxnevyh akustychnyh hvyl. Electronics and Communications, 20, 3 (86), 101–106.

Zhovnir, M. V., Oliynyk, O. O. (2015). Rozrobka prystroyiv na PAKh dlya vymiryuvannya liniynykh ta kutovykh peremishchen'. Visnyk NTU «KhPI» Seriia: Mekhaniko-tekhnolohichni systemy ta kompleksy, 52 (1161), 60–65.

Zhovnir, M. (2016). Matematychna model' pervynnoho peretvoryuvacha liniynykh peremishchen' z rukhomym pryymachem poverkhnevykh akustychnykh khvyl'. Visnyk NTU «KhPI». Seriya «Mekhaniko-tekhnolohichni systemy ta kompleksy», 7 (1179), 48–57.

Reindl, L. M. (2008). Wireless Passive Sensors: Basic principles and performances. IEEE Sensors. 1607–1610. doi:10.1109/icsens.2008.4716758

Zhovnir, M. F., Kuzmenko, O. M., Pokutnyi, S. I. (2015). Radio SAW-Sensors for Physical Parameters Measurement. Journal of Applied Chemistry, 3 (1), 7–13.

Mackensen, E., Reindl, L. (2004). Wireless Passive SAW Identification Marks and Sensors. Smart Sensors and MEMS, 181, 155–202. doi:10.1007/978-1-4020-2929-5_5

Matsuzaki, R., Todoroki, A. (2008). Wireless Monitoring of Automobile Tires for Intelligent Tires. MDPI − Sensors, 8 (12), 8123–8138. doi:10.3390/s8128123

Chernenko, D., Zhovnir, M., Tsyganok, B., Oliinyk, O. (2012). Wireless passive pressure sensor using frequency coded SAW structures. 35th International Spring Seminar on Electronics Technology. doi:10.1109/isse.2012.6273174

Oliner, A. (1981). Poverkhnostnyye akusticheskiye volny. Moscow: Mir, 390.

Byryukov, S., Hulyaev, Yu., Krylov, V., Plesskyy, V. (1991). Poverkhnostnye akustycheskye volny v neodnorodnykh sredakh. Moscow: Nauka, 416.

Zhovnir, M. F. (2016). Piezoelectric Film Waveguides for Surface Acoustic Waves. Journal of Nano– and Electronic Physics, 8(4(1)), 04007–1–04007–7. doi:10.21272/jnep.8(4(1)).04007

Morhan, D. (1990). Ustroystva obrabotky syhnalov na poverkhnostnыkh akustycheskykh volnakh. Mosсow: Radyo y svyaz, 416.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Поляков, П. Ф. Акустоэлектроника. Физико-технологические основы и применение [Текст]: спр. пос. / П. Ф. Поляков, В. А. Хорунжий, В. П. Поляков. – Харьков: СМИТ, 2007. – 552 с.

Жовнір, М.Ф. Вимірювальні перетворювачі фізичних величин на поверхневих акустичних хвилях [Текст] / М.Ф.Жовнір, М.Г.Черняк, Д. В. Черненко, Л. М. Шеремет // Электроника и связь. – 2011. – No 1(60). – С.153-157.

Fachberger, R. Monitoring of the temperature inside a lining of a metallurgical vessel using a SAW temperature sensor [Text] / R. Fachberger, A. Erlacher // Procedia Chemistry, 2009. − № 1 (1). – P. 1239–1242. doi:10.1016/j.proche.2009.07.309

Bogdan, O. ZnO Nanostrctures as Sensing Element of Acoustic Wave Sensor [Text] / O. Bogdan, A. Orlov, O. Petrischev, V. Ulianova // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2012. – № 6/12 (60) – P. 16–22. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/6021/5417

Zbrutsky, A. Creation of low cost linear accelerometers for navigation and control systems [Текст] / A. Zbrutsky, N. Chernyak, G. Skripkovsky // Symposium Gyro Technology. – 2005. – P. 4.1–4.11.

Лепих, Я. И. Датчик угла поворота генераторного типа с элементом на поверхностных акустических волнах [Текст] / Я. И. Лепих // Технология и конструирование в электронной апаратуре. – 2009. – № 3. – С. 24–25.

Kalinin, V. Development of a calibration procedure for contactless torque and temperature sensors based on SAW resonators [Text] / V. Kalinin, R. Lohr, A. Leigh // 2008 IEEE Ultrasonics Symposium, 2008. – P. 1865–1868. doi:10.1109/ultsym.2008.0459

Hribsek, M. F. Surface Acoustic Wave Sensors in Mechanical Engineering [Текст] / M. F. Hribsek, D. V. Tosic, M. R. Radosavljevic // FME Transactions. – 2010. – № 38. – P. 11–18.

Черненко, Д. В. Вимірювальні перетворювачі тиску на основі збурення електричного поля поверхневих акустичних хвиль [Текст] / Д. В. Черненко, О. М. Кузьменко, М. Ф. Жовнір // Вісник Кременчукського національного університету імені Михайла Остроградського. – 2013. – № 1. – С. 62–66.

Жовнір, М. Ф. Математичні моделі сенсорів переміщень та тиску на основі збурення електричного поля поверхневих акустичних хвиль [Текст] / М. Ф. Жовнір, О. О. Олійник, Л. Д. Писаренко // Журнал нано та електронної фізики. – 2016. − № 8 (1). – С. 01024–01025. doi:10.21272/jnep.8(1).01024

Жовнір, М. Ф. Вимірювальні перетворювачі мікропереміщень та тиску на поверхневих акустичних хвилях [Текст] / М. Ф. Жовнір, М. В. Бітов, Л. Д. Писаренко // Електроніка та зв’язок. – 2016. – Т. 21, № 4 (93). – С. 49–57.

Жовнір, М. Ф. Оцінка потенційних роздільної здатності і точності вимірювальних перетворювачів лінійних та кутових переміщень на базі використання фазових набігань поверхневих акустичних хвиль [Текст] / М. Ф. Жовнір, О. В. Шостак // Електроніка та зв’язок. – 2015. –Т. 20, № 3 (86). – С.101–106.

Жовнір, М. Ф. Розробка пристроїв на ПАХ для вимірювання лінійних та кутових переміщень [Текст] / М. Ф. Жовнір, О. О. Олійник // Вісник НТУ «ХПІ» Серія: Механіко-технологічні системи та комплекси. – 2015. – № 52 (1161). – С.60–65.

Жовнір, М. Ф. Математична модель первинного перетворювача лінійних переміщень з рухомим приймачем поверхневих акустичних хвиль [Текст] / М. Ф. Жовнір // Вісник НТУ «ХПІ». Серія «Механіко-технологічні системи та комплекси». – 2016. – № 7 (1179). – С. 48–57.

Reindl, L. Wireless Passive Sensors: Basic Principles and Performances [Text] / L. Reindl // IEEE SENSORS. – 2008. – P. 1607–1610. doi:10.1109/icsens.2008.4716758

Zhovnir, M. F. Radio SAW−Sensors for Physical Parameters Measurement [Text] / M. F. Zhovnir, O. M. Kuzmenko, S. I. Pokutnyi // Journal of Applied Chemistry. – 2015. – № 3 (1). – Р. 7–13.

Mackensen, E. Wireless Passive SAW Identification Marks and Sensors [Text] / E. Mackensen, L. Reindl // Smart Sensors and MEMS. – 2004. – № 181. – P. 155–202. doi:10.1007/978-1-4020-2929-5_5

Matsuzaki, R. Wireless Monitoring of Automobile Tires for Intelligent Tires [Text] / R. Matsuzaki, A. Todoroki // MDPI − Sensors. – 2008. – № 8. – P. 8123–8138. doi:10.3390/s8128123

Chernenko, D. Wireless Passive Sensor Using Frequency Coded SAW Structures [Text] / D. Chernenko, M. Zhovnir, O. Oliinyk, B. Tsyganok // 35th International Spring Seminar on Electronics Technology, 2012. doi:10.1109/isse.2012.6273174

Олинер, А. Поверхностные акустические волны [Текст] / А. Олинера. – Москва: Мир. – 1981. – 390 с.

Бирюков, С. В. Поверхностные акустические волны в неоднородных средах [Текст] / С. В. Бирюков, Ю. В. Гуляев, В. В. Крылов, В. П. Плесский. – Москва: Наука. – 1991. – 416 с.

Жовнір, М. Ф. П'єзоелектричні плівкові хвилеводи поверхневих акустичних хвилях [Текст] / М. Ф. Жовнір // Журнал нано– та електронної фізики. – 2016. – Т. 8, № 4 (1), – С. 04007–1–04007–7. doi:10.21272/jnep.8(4(1)).04007

Морган, Д. Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах [Текст] / Д. Морган. – Москва: Радио и связь, 1990. – 416 с.



Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.




Copyright (c) 2017 Микола Федорович Жовнір

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN 2411-2828 (Online), ISSN 2411-2798 (Print)