Обсудить книгу "Пьезорезонансные датчики"
Малов В. В.
Пьезорезонансные датчики
2-е издание, переработанное и дополненное
МОСКВА
ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ
1989
Рецензент В.И. Ваганов
Рассмотрены принципы построения датчиков различных физических величин на основе пьезоэлектрических резонаторов. Приведены их наиболее распространенные схемы и конструктивные решения, а также эксплуатационные характеристики. Показаны особенности обработки выходных сигналов датчиков. По сравнению с изданием 1978 г. материал книги значительно обновлен, впервые систематизирован опыт создания и применения датчиков на базе преобразователей на поверхностных акустических волнах.
Для инженерно-технических работников в области разработки и проектирования приборов и средств автоматизации.
Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. — 2-е изд., перераб. и доп. Энергоатомиздат, 1989. — 272 с.
© Энергия, 1978 © Энергоатомиздат, 1989
Содержание книги
Пьезорезонансные датчики
Предисловие
Введение
Глава 1. Принципы построения пьезорезонансных датчиков
1.1. Эквивалентная схема пьезоэлектрического резонатора
1.2. Общая характеристика методов управления пьезорезонансными преобразователями. Классификация пьезорезонансных датчиков
1.3. Упругие, пьезоэлектрические и диэлектрические свойства пьезоэлектрических материалов
1.4. Общая характеристика пьезорезонаторов ОАВ, используемых в ПРД
Глава 2. Физические свойства управляемых пьезоэлектрических резонаторов
2.1. Термочувствительность кварцевых резонаторов
2.2. Тензочувствительность кварцевых пьезорезонаторов
2.3. Физические основы масс-чувствительности пьезорезонаторов
2.4. Акусточувствительность пьезорезонаторов
2.5. Физические основы гирочувствительности пьезопреобразователей
2.6. Влияние факторов окружающей среды на пьезоэлектрические резонаторы
Глава 3. Электронные схемы пьезорезонансных датчиков
3.1. Схемы включения пьезорезонаторов в измерительных преобразователях
3.2. Основы работы автогенераторов с пьезоэлектрической стабилизацией
3.3. Автогенераторные схемы пьезорезонансных датчиков
3.4. Принципы построения измерительной аппаратуры на базе пьезорезонансных датчиков
Глава 4. Применение термочувствительных пьезорезоиаторов в измерительной технике
4.1. Кварцевые термометры
4.2. Цифровые приборы на основе кварцевых термодатчиков
4.3. Подогревные термочувствительные пьезорезонаторы
4.4. Электротепловой ваттметр
4.5. Пьезорезонансный вакуумметр
4.6. Некоторые применения подогревных пьезорезонаторов
Глава 5. Пьезорезоиансные датчики на основе тензочувствительных резонаторов
5.1. Общая характеристика пьезорезонансных тензопреобразоватепей
5.2. Пьезорезонансные преобразователи усилий
5.3. Пьезорезонансные датчики давления
5.4. Пьезорезонансные акселерометры
5.5. Примеры построения пьезорезонансных измерительных преобразователей
Глава 6. Практические применении метода кварцевого микровзвешивания
6.1. Общая характеристика метода
6.2. Кварцевые толщиномеры
6.3. Пьезорезонансные датчики влажности
6.4. Селективные сорбционные детекторы
Глава 7. Измерительные преобразователи ва основе акусточувствительных и гирочувствительных пьезорезонаторов
7.1. Акустические датчики давленвя газа
7.2. Датчики для контроля параметров в жидкостях
7.3. Преобразователи усилий
7.4. Преобразователи микроперемещеннй
7.5. Гигрометр точки росы
7.6. Применение акусточувствительных резонаторов в физических исследованнях
7.7. Пьезоэлектрические внброгироскопы
Глава 8. ПАВ-датчики
8.1. Вводные замечания
8.2. Общая характеристика ПАВ-преобразователей
8.3. Материалы для датчиков на ПАВ
8.4. Схемотехника ПАВ-датчикев
8.5. ПАВ-генераторы
8.6. Термочувствительность ПАВ-приборов
8.7. Датчики температуры на ПАВ
8.8. Тензочувствнтельность ПАВ-приборов
8.9. Основные разновидности силочувствительных элементов на ПАВ
8.10. ПАВ-датчики давления
8.11. ПАВ-акселерометры
8.12. Измерение мнкроперемещений
8.13. Микровзвешиванне на ПАВ-структурах
Список литературы
Предисловие
С момента выхода в свет первого издания книги "Пьезорезонансные датчики" прошло более десяти лет. За эти годы пьезорезонансные методы измерений получили дальнейшее развитие. Сегодня практически во всех передовых промышленных странах мира освоен выпуск датчиков этого типа и приборов на их основе.
Предлагаемое читателю второе издание книги написано с учетом достижений в рассматриваемой области в последние годы. Структура книги не претерпела значительных изменений. Как и в первом издании, в книге в систематизированной форме изложены основы теории, методов построения и рассмотрены вопросы практического применения пьезорезонансных датчиков.
В дополнение к первому изданию в текст введен ряд новых разделов. Один из них посвящен рассмотрению пьезорезонансных датчиков на основе преобразователей поверхностных акустических волн (ПАВ), Датчики на ПАВ, активно разрабатываемые в последнее время, открывают новые возможности в технике измерений.
На развитие практически всех отраслей приборостроения сегодня большое воздействие оказывает применение микропроцессоров и ЭВМ. Эта техника поднимает на новый уровень и пьезорезонансный метод измерений. Достижения в этой области также нашли отражение в работе. В книгу введены многочисленные примеры новых схемно-конструктивных решений пьезорезонансных датчиков, расширен и круг рассматриваемых вопросов теории этих приборов. Заметно обновлена библиография. Желающие ознакомиться с работами, выполненными до 1975 г., могут обратиться к библиографии первого издания [1]. Значительная часть книги переработана и дополнена с учетом результатов, полученных автором и коллективом, в котором он работает.
Можно уверенно говорить о том, что пьезорезонансные методы сформировались сегодня в самостоятельное, интенсивно развивающееся направление, играющее важную роль в технике измерений. Большой вклад в становление этого направления внесли своими работами канд. техн. наук В.Н. Симонов, В.М. Макаров, Ю.Г. Орлов, О.А. Макарова, В.Е. Иващенко, В.И. Бутурлин, Ю.И. Гладков, СФ. Травкина, А.П. Руденков и инж. М.В. Волков, В.Ф. Семенов, В.Д. Козловский, С.А. Арабей.
Хочется высказать признательность всем товарищам, любезно предоставившим возможность включить в книгу результаты своих исследований, в первую очередь канд. физ.-мат. наук СН. Кондратьеву и канд. техн. наук И.Е. Сыромолотнову, В.Ю. Снитко. Автор будет благодарен за отзывы и замечания, которые просит направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, шлюзовая наб. 10, Энергоатомиздат.
Автор
Введение
В современной технике стабилизации частоты ведущее место занимают пьезоэлектрические приборы. По совокупности важнейших показателей — диапазону рабочих частот, добротности, временной и температурной стабильности, воспроизводимости параметров, габаритам, массе, а также стоимости — пьезоэлектрические резонаторы далеко обогнали другие типы электромеханических резонансных преобразователей.
Современное производство пьезоэлектрических резонаторов характеризуется высоким уровнем технологии и базируется на использовании групповых методов изготовления изделий, характерных для микроэлектроники. Производство пьезоприборов постоянно растет, и в настоящее время объем выпуска этих изделий достигает сотен миллионов штук в год.
Постоянно расширяются и области применений пьезоприборов резонансного типа.
Если раньше основной сферой применений пьезорезонаторов были радиотехнические системы и устройства связи, то сегодня рынок этих устройств решающим образом определяется потребностями часовой промышленности, микропроцессорной техники, производством товаров культурно-бытового назначения.
Бурный прогресс пьезоэлектроники за последние десятилетия создал хороший фундамент для развития перспективного направления в технике измерений — пьезорезонансных датчиков, работа которых основана на управлении параметрами пьезорезонаторов и других типов пьезоприборов резонансного типа внешними воздействиями.
Первые попытки применения пьезорезонаторов в технике измерений физических величин относятся к концу 40-х годов нашего столетия. Практическое распространение датчики на основе управляемых пьезорезонаторов стали получать позже, лишь в начале 60-х годов. Именно в это время был достигнут существенный прогресс в разработке пьезоэлектрических устройств стабилизации частоты, вошли в практику цифровые методы измерений частоты и стал производиться в промышленных масштабах искусственно выращиваемый пьезокварц.
Сегодня группа пьезорезонансных датчиков, по многообразию решаемых задач одна из наиболее обширных, включает большое число средств измерения механических параметров (усилий, давлений, ускорений, массы, угловых скоростей, моментов, деформаций и т.п.), тепловых приборов (термодатчиков, датчиков расхода, вакуума, измерителей электрических параметров, датчиков тепловых потоков), устройств для контроля составов, концентраций газов, влажности, микромасс. Пьезорезонансные методы широко используются в экспериментальных исследованиях. По разрешающей способности и точности эти устройства во многих случаях превосходят преобразователи, выполненные на других физических принципах. В первую очередь это относится к измерениям механических величин, температуры, микровзвешиванию.
Реализованы приборы с погрешностями в пределах сотых долей процента и порогом чувствительности 1СГ6 —10"7 от верхнего предела измеряемой величины. Приборы с пьезорезонансными датчиками находят применение в качестве переносных вторичных эталонов.
Техника пьезорезонансных датчиков постоянно совершенствуется. В последние годы созданы новые разновидности чувствительных элементов, использующих пьезопреобразователи на поверхностных акустических волнах, составные и камертонные пьезорезонаторы объемного типа.
Расширяется и область применений этих датчиков. Они используются в производстве и научных исследованиях, встраиваются в технологическое оборудование, применяются для контроля микроклимата и параметров окружающей среды, в робототехнике, медицине, авиационной и космической технике и во многих других областях.
Скачать книгу "Пьезорезонансные датчики". Москва, Издательство "Энергоатомиздат", 1989
Обсудить книгу "Пьезорезонансные датчики"
|
