автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Повышение эффективности вибродиагностики с использованием пьезоэлектрических и вихретоковых преобразователей

На правах рукописи

Кирпичев Александр Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВИБРОДИАГНОСТИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ВИХРЕТОКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Специальность 05.11.13. - Приборы и методы контроля природной/^

среды, веществ, / /

материалов и изделий. " /

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2006 г.

Работа выполнена в Московском государственном университете приборостроения и информатики

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Шкатов П.Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Покровский А.Д.

Ведущая организация: МНПО «СПЕКТР»

Защита состоится "28" ноября 2006 г. в 12— часов на заседании диссертационного совета Д 212.119.01 в Московском государственном университете приборостроения и информатики по адресу: 107996, г. Москва, Стромынка, 20^

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан "27" октября 2006 г.

доктор технических наук, доцент Гарипов В.К.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

В.В.Филинов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность.

Техническая диагностика в последнее время приобретает особую актуальность в связи с достижением предельных значений ресурсных параметров машин и оборудования. Для оценки технического состояния значительного числа промышленных объектов и оборудования успешно применяется вибродиагностика. В системах вибродиагностики применяются первичных вибропреобразователи, размещаемые как непосредственно на объекте, так и бесконтактно. В первом варианте, обычно, измеряется ускорение, а во втором - смещение. Эффективность диагностики в значительной степени определяется качеством первичной информации, определяемой как конструкцией первичных преобразователей, так и режимом их работы. Это определяет актуальность исследований, направленных на повышение эффективности систем вибродиагностики с использованием вихретоковых преобразователей для бесконтактного измерения смещений и пьезоэлектрических преобразователей, устанавливаемых непосредственно на объекте для измерения ускорений.

1.2. Состояние проблемы.

Промышленный выпуск пьезоэлектрических вибропреобразователей (ПВП) осуществляют за рубежом десятки фирм, среди которых наибольшую известность имеют Bruel & Kjear (Дания), Endevco (США), Kistler (Швейцария), PCB Piezotronics (США), Vibrometer (Франция), ONO Sokki (Япония) и др.

Характеристики ПВП определяются выбором режима работы чувствительного элемента и конструктивно-компоновочной схемой. Совершенствование ПВП не может привести к созданию единой унифицированной модификации для большинства случаев возможного применения из-за противоречивости выдвигаемых требований. Наиболее востребованы следующие виды вибропреобразователей: малогабаритные, в том числе трёхкомпонентные, широкого применения, специальные, для жёстких условий эксплуатации, в том числе высокотемпературные. Конструкция вихретоковых преобразователей (ВТП) существенно проще пьезоэлектрических. Вместе с тем, электромагнитное взаимодействие ВТП с металлообъектами носит достаточно сложный характер. Это привело к тому, что в настоящее время недостаточно исследовано влияние кривизны поверхности контролируемых объектов, имеющих, в основном, цилиндрическую форму, а также вариации их электромагнитных свойств. Нет и четких рекомендаций по выбору типа ВТП, irx размеров и схем включения применительно к задаче измерения смещений металлообъектов.

1.3. Цель работы н задачи исследования.

Цель данной работы — совершенствование пьезоэлектрических первичных преобразователей, оптимизация параметров и режима работы вихретоковых преобразователей для повышение эффективности вибродиагностики объектов промышленного назначения.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: • исследовать влияние восприимчивости ПВП к неинформативным физическим параметрам и определить оптимальные значения основных параметров миниатюрных однокомпонентных и трёхкомпонентных преобразователей;

• создать миниатюрные ПВП с необходимым производственно-технологическим и метрологическим обеспечением;

• определить пути снижения погрешности ПВП для жёстких условий эксплуатации и разработать их конструкцию;

• разработать ПВП, совмещённые с электронным блоком преобразования;

• разработать математическую модель, адекватно описывающую взаимодействие ВТП с цилиндрическим объектом;

• исследовать влияние кривизны поверхности и вариации электромагнитных свойств контролируемого объекта на выходные сигналы вихретокового преобразователя;

• определить параметры ВТП и режимы работы, минимизирующие погрешность измерения смещения цилиндрических объектов;

• разработать объективную методику оценки технического уровня малогабаритных вибропреобразователей, отражающую как их метрологические, так и эксплуатационные характеристики.

1.4. Методы исследования:

Для теоретических исследований взаимодействия ВТП с объектом цилиндрической формы и применялось математическое моделирование на основе метода конечных элементов. Разработка и исследование ПВП проводились на основе аналитических методов расчета и путем экспериментальных исследований.

1.5. Научная новизна работы заключается в следующем:

• Определены факторы с доминирующим влиянием на результат измерения ускорений малогабаритных объектов миниатюрными ПВП: соизмеримость масс преобразователя и объекта, неоднородность поля ускорений, деформация объекта, кабельный эффект. Проведено исследование этих факторов, определены пути уменьшения их влияния.

• предложен новый способ настройки на минимальную поперечную чувствительность пьезоэлектрических преобразователей с режимом работы сжатие-растяжение, а также электрическая схема преобразователей с улучшенной защитой от электромагнитных полей.

• предложен новый, более объективный метод оценки технической эффективности пьезоэлектрических преобразователей на базе анализа конструктивно-энергетических и эксплуатационно-метрологических характеристик, а также использования функции желательности Харрингтона для построения обобщённых показателей.

• разработана модель взаимодействия ВТП с ферромагнитными цилиндрическими объектами, позволяющая установить новые закономерности при вариации кривизны поверхности и электромагнитных свойств объекта.

• показано, что при соотношении радиусов объекта и радиуса ВТП 10<11о/11<100 относительное изменение амплитуды полезного сигнала с ростом частоты возрастает, а с ростом зазора уменьшается. Величина относительных изменений сигнала с уменьшением радиуса объекта составляет до 10%. В то же время влияние изменения магнитной проницаемости ц со 100 до 50 ед. составляет менее 0,1%.

• установлено, что для снижения погрешности измерения смещения валов ро-

торных машин за счёт нелинейности градуировочной характеристики целесообразно проводить измерения в трёх диапазонах: до 8 мм, до 3 мм и до 1,3 мм. При этом диаметр преобразователя должен составлять, соответственно: 18...20 мм, 8...10 мм и 4...6 мм.

• показано, что для получения высокой чувствительности ВТП и подавления дестабилизирующих факторов эффективен способ возбуждения затухающих колебаний в колебательном контуре с ВТП, путём импульсной подпитки контура от источника тока.

1.6. Практическая ценность работы заключается в том, что:

• разработаны миниатюрные широкодиапазонные однокомпонентные ПВП массой 0,14-0,7 г и объёмом 0,025-0,1 см3, а также трёхкомпонентные ПВП массой 4-5 г и объёмом 0,7-1,0 см3. Разработанные преобразователи прошли полный цикл отработки и испытаний. Отдельные модели преобразователей прошли сертификационные испытания и занесены в Государственный реестр средств измерений;

• разработаны миниатюрные однокомпонентные и трёхкомпонентные ПВП с электронным усилительным устройством, встроенным в соединитель (разъём), имеющие расширенный амплитудный и частотный диапазон, повышенную ударную прочность и пониженный уровень помех, воспринимаемых кабельной линией.

• разработаны широкодиапазонные ПВП, во взрывозащищённом исполнении, для жёстких условий эксплуатации с температурным режимом до +400°С. ПВП прошли полный цикл испытаний и занесены в Государственный реестр средств измерений;

• разработаны ВТП для жёстких условий эксплуатации с температурным режимом в зоне контроля до +180°С и давлением окружающей среды до 120 атм.; ВТП прошли полный цикл отработки и конструкторских испытаний;

• разработана методика оценки технического уровня ПВП для объективного сопоставительного анализа существующих и вновь создаваемых преобразователей.

1.7. Реализация и внедрение результатов работы:

• разработанные пьезоэлектрические и вихретоковые преобразователи внедрены на ряде предприятий в составе систем вибродиагностики;

• на основе выполненных исследований и разработок организован серийный выпуск на специализированном предприятии «ГЛОБАЛТЕСТ» (г. Саров) для систем вибродиагностики.

1.8. Апробация работы.

Основные результаты работы доложены и обсуждены на семинаре «Вибрационная техника» в Московском доме научно-технической пропаганды им. Ф.Э. Дзержинского (Москва, 1991г.), на международных НПК «Пьезотехника-96» (г. Барнаул, 1996 г.), «Пьезотехника-97» (г. Обнинск, 1997 г.), на 14-ой Российской научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" (г. Москва, 1996 г.), на 4-ой и 5-ой Международной выставке и конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (г. Москва, 2005 и 2006 гг.), на НТС в МНПО «СПЕКТР», ОАО «ВТИ» и МГУПИ.

1.9. Публикации.

По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, из них 2 без соавторов,

1 в журнале, признанном ВАК научным изданием, 6 авторских свидетельств и патентов на изобретения. Список работ приведен в автореферате. 1.10. Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа изложена на 146 страницах машинописного текста, иллюстрируется 76 рисунками и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 111 наименований.

1.11. Основные положения п результаты, выносимые на защиту.

• Годографы вносимых параметров ВТП при изменении зазора над цилиндрическим ферромагнитным объектом при вариации радиуса объекта, его магнитной проницаемости и режима контроля;

• Оценки влияния вариации кривизны поверхности и электромагнитных свойств ферромагнитных цилиндрических объектов па градуировочные характеристики ВТП при измерении смещений;

• Рекомендации по выбору параметров ВТП и соответствующих им диапазонов измерения зазора;

• конструкции новых малогабаритных ПВП с улучшенными метрологическими характеристиками;

• методика оценки технического уровня ПВП для объективного сопоставительного анализ существующих и вновь создаваемых преобразователей

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель исследования и решаемые задачи, указаны наиболее важные научные результаты и приведены основные положения, представляемые к защите.

В первой главе рассмотрены основные параметры сигналов, регистрируемых при виброиспытаниях, современное состояние приборов для вибродиагностики с помощью пьезоэлектрических и вихретоковых преобразователей, определены направления исследований.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию ВТП при его взаимодействии с цилиндрическими ферромагнитными объектами. Исследование проводилось методом конечных элементов (МКЭ) на основе сертифицированной программы ANSYS. Принятая геометрическая расчетная модель показана на рис. 1. Проведенный анализ показал, что чувствительность ВТП с соосными возбуждающей и измерительной обмотками к рабочему зазору h растет по мере увеличения магнитной связи между обмотками и достигает максимума при их совмещении (параметрический ВТП). В связи с этим расчеты проводились для идеализированного трансформаторного ВТП со 100% магнитной связью между обмотками. Это удобно для однозначности нормировки по напряжению «холостого хода». Очевидно, что полученные зависимости будут аналогичны зависимостям для параметрического ВТП. Существует возможность обобщения результатов расчета при использовании обобщенного параметра (30 и нормированных величин UeH — UeH /UQ, h = h!R и

= Rq / R. Вместе с тем, для численных расчетов необходимо задавать абсолютные значения. В связи с этим, для большей наглядности результатов, целесообразно привести результаты расчетов дня абсолютных значений геометрических размеров R, Ro, h, частоты f = СО / 2.7Г, удельной электрической проводимости а,

ориентируясь на их типовые значения применительно к решаемой задаче. Полученные результаты легко обобщаются после проведения соответствующих нормировок. При расчетах принималось Я= 10 мм,/=1, 10, 100, 200 кГц, а = 4,0...5,6 МСм/м, 11=50, 100, 300, где /х - относительная магнитная проницаемость металла контролируемого объекта.

Годограф увн=ивн(Ь,Ко)

во . 1т(Увн)

48 38

(?0=28 мг МЮнм 12 мм

Г<а(увн) 18 20

-0,01 -0.008 -0,006 -0.004 -0.002

Рис. 1. Геометрическая расчетная мо- Рис. 2. Годограф Ц,н= ЦтОъ Ко), дель для исследования взаимодейст- о=5,4 МСм/м, д=300, 10 мм, |30 =25. вия ВТП с цилиндрическим объектом

Расчеты проводились в широком диапазоне изменения отношений Яо/Я и 1г/Я и при различных частотах для определения основных закономерностей влияния кривизны поверхности на градуировочные характеристики £/«„= иви(1г). На рис. 2 в качестве примера приведен годограф Цз»- ЦенОь /V-Информацию о величине Л получают путем регистрации амплитуды Цк„ Проводилась оценка степени влияния на информативный параметр кривизны поверхности для различных значений магнитной проницаемости и частоты. Для этого проводился расчет градуировочных характеристик £/„„= ивп(1г, К0) для плоской и цилиндрической поверхностей, соответствующего радиуса. Затем вычислялись относительные изменения амплитуды АС/ (Л,Я0) за счет кривизны поверхности. Расчет проводился по формуле

0,016

Изменение нормированной амплитуды в функции Ь за счет кривизны поверхности при разных Ио

0.014 0,012 -0,01 0,008 -0,006 0,004 -0,002

Р!о = 500 мм

>1, ММ

0,2

0,4

0,6

0,8

1.2

Рис.3. Параметры контроля:у= 10 кГц, (7=4 МСм/м, д=100, Я- 10 мм, (30 ~5.

На рис. 3, в качестве примера, приведены градуировочные кривые при изменении 7?о от 500 до 1000 мм, на рис. 4 — относительное изменение амплитуды при в функции Л для разных Я0, а на рис. 5 — изменения нормированной амплитуды за счет кривизны поверхности при вариации д для К0 — 500 мм.

Ьмттм иорммроаа!

Рис. 4. Рис. 5.

На основе проведенных исследований были получены оценки влияния кривизны и вариации электромагнитных свойств, проведено разбиение на диапазоны измерения зазора с выбором соответствующего диаметра преобразователя. Для практической реализации была разработана вихретоковая измерительная система с улучшенными метрологическими характеристиками. В ней сочетается высокая чувствительность к измеряемому параметру, достигаемому за счет использования параметрических преобразователей и стабильность. Температурная стабильность дос-

тигается путем применения пропускания постоянного тока через обмотку ВТП и его автоматической регулировки из условия постоянства активного сопротивления обмотки. Кроме того, для более стабильной работы электронного блока используется режим периодического подключения колебательного контура, содержащего ВТП к стабилизированному источнику тока. Это позволяет исключить проблемы с выходом на режим, соблюдением баланса фаз и амплитуд, присущие автогенераторным схемам.

Третья глава посвящена исследованию влияющих факторов и разработке миниатюрных пьезоэлектрических вибропреобразователей (ПВП) с улучшенными метрологическими характеристиками. Для увеличения чувствительности и помехозащищенности ПВП предложено использовать сдвиговый режима работы пьезоэле-мента. При этом используются сдвиговые пьезомодули d24, di5 пьезокерамических материалов, которые примерно на тридцать процентов выше, пьезомодуля сжатия-растяжения d33. На основе проведенного анализа были определены наиболее существенные влияющие на характеристики ПВП факторы, требующим соответствующей оценки и исследований: влияние неоднородности поля ускорений, влияние соизмеримости масс преобразователя и объекта контроля, влияние кабельного эффекта, влияние деформации объекта контроля.

СГ„У. (%)

50

40

30

20

10

0

5 10 15 20 С кГц

Рис. 6. Погрешность от неоднородности поля ускорений в зависимости от частоты и различных диаметров основания для материала объекта - сталь, алюминиевый сплав.

Неоднородность поля ускорений накладывает ограничения на диаметр основания ПВП. Так, например, из графиков рис. 6, полученных расчетом, видно, что погрешность не более 10 % при частоте 15-20 кГц для объектов из стали и алюминиевых сплавов достигается, если диаметр посадочной поверхности ПВП не превышает 5 мм. Кабельный эффект обусловлен появлением электрического заряда на токоведущих элементах кабеля из-за трения между изолирующими слоями и внеш-

ним или внутренним проводниками, а также вследствие отслоений и потерь контакта между диэлектриком и металлическим проводником. Основное внимание должно быть уделено участку входа кабеля в корпус преобразователя, так как в этой зоне возникают наибольшие относительные смещения и микроотслоения элементов при действии вибрационных и ударных возмущений. Кабельный эффект при осевом на-гружении кабеля и различных способах его заделки в корпус преобразователя исследовался экспериментально. Схема эксперимента при осевом нагружении представлена на рис. 7.

силы (АС 20); 4 - усилитель заряда (2635 В&К); 5 - осциллограф (С9-8).

Исследовались отечественные антивибрационные кабели марок АВКТ-4 и АВКТ-6. Кабели имели длину 1,0 и 0,2 м. Осевое нагружение осуществлялось в импульсном режиме с использованием для измерения растягивающего усилия датчика силы. Испытывались три варианта исполнения кабеля: 1-е закреплением в корпусе по внешней изоляции, 2 — с закреплением в корпусе по экрану, 3-е жёстким соединением элементов кабеля. В опытах реализовывались растягивающие усилия 20...43 Н (пиковые значения) с длительностью импульса 5... 14 мс, с формой близкой к полусинусоидальной. Проведенные исследования позволили определить значения уровней помех от кабельного эффекта для антивибрационных кабелей АВКТ-4, АВКТ-6 в зоне его крепления в корпус для импульсных воздействий длительностью около 5 мс и оптимизировать выбор параметров кабеля и конструкцию его заделки в корпус. Исследовалось также влияние конструктивных параметров преобразователя на чувствительность к деформации объекта и собственную частоту. Жёсткость ос-

новация корпуса может влиять на собственную частоту и деформационную чувствительность преобразователя.

1- пьезоэлементы ; 2- деформируемая балка ; 3- усилитель заряда ; 4- спектроанализатор.

Рис. 8 Схема исследования деформационной чувствительности. Схема исследования деформационной чувствительности приведена на рис. 8, на рис. 9 показаны зависимости собственной частоты и деформационной чувствительности преобразователя от отношения высоты и диаметра основания корпуса.

тельности (2) преобразователя от отношения высоты и диаметра основания корпуса. Для расчётной оценки деформационной чувствительности преобразователя получено выражение:

пКл

& = Епэ (dH-<W li„, d15 Кп Км (-—), ( 2 )

мкм/ M

где: ££ — деформационная чувствительность, di5 — пьезомодуль, Кп , Км — коэффициент передачи деформации и масштабный коэффициент, соответственно, полученные экспериментально.

На основании проведенных исследований определены основные технические решения для реализации миниатюрных ПВП:

• сдвиговая схема работы пьезоэлемента в виде кольца с его закреплением в корпусе по наружному диаметру;

• инерционный элемент и пьезоэлемент размещаются осесимметрично внутри корпуса;

• специальное миниатюрное исполнение узла вывода кабеля и его закрепления в корпусе.

На рис. 10 приведена конструкция миниатюрного ПВП типа АР 19 [2] с улучшенными метрологическими характеристиками, построенного на основе выполненных исследований.

2

Рис. 10. Конструкция миниатюрного ПВП типа. 1- пьезоэлемент, 2 - инерционный элемент, 3 - корпус, 4 - коническая опора, 5 -отверстие для ввода кабеля, 6 - кабель, 7 - узел ввода кабеля, 8 - проволочный бандаж, 9 - внешняя изоляция, 10 - экран, 11 - внутренняя изоляция, 12 - жила, 13 -припой, скрепляющий бандаж, 14 — припой, закрепляющий узел ввода кабеля в корпусе.

ПВП типа АР 19 выпускается серийно специализированной организацией и имеет следующие технические характеристики:

1. Осевая чувствительность

2. Резонансная частота

3. Электрическая ёмкость

4. Масса

5. Объём

6. Амплитудный диапазон

7. Ударная стойкость

8. Максимальная температура

9. Диаметр основания

- 0,25 пКл^

- 100 кГц

- 500 пФ -0,14 г

0,025 см

-25-10^

- 40-Ю3 £

- 150°С

- 3,0 мм

10. Поперечная чувствительность -5%

11. Деформационная чувствительность - 5-10'3 ^мкм/м

Для измерения полного вектора ускорения, испытываемого объектом, разработаны трехкомпонентные миниатюрные ПВП [1]. Их конструкция и внешний вид приведены на рис. 11.

а) Конструкция

б) Внешний вид

Рис. 11. Трехкомпонентные миниатюрные ПВП: 1 — пьезоэлемент, 2 — инерционный элемент, 3 — крышка, 4 — кабель, 5 — корпус, 6 — коническая опора, 7 - резьбовой хвостовик.

Трехкомпонентные миниатюрные ПВП типов АР20, ЛР21, АР22 выпускаются серийно специализированной организацией. В частности, ПВП типа АР22 имеет следующие технические характеристики:

1. Осевая чувствительность - 1 пКл^

2. Резонансная частота - 80 кГц

3. Электрическая ёмкость - 600 пФ

4. Масса - 4 г

5. Объём - 0,7 см3

6. Амплитудный диапазон -25-103 е

7. Ударная стойкость - 50 103 §

8. Максимальная температура -150°С

9. Диаметр основания - 7 мм

10. Поперечная чувствительность -5 %

11. Деформационная чувствительность - 5-10"4 ^мкм/м

Для внбродиагностики объектов при повышенной температуре до 400°С, разработаны высокотемпературные ПВП. Для повышения чувствительности и электрической ёмкости ПВП была предложена [3] конструкция с последовательным механическим соединением (при параллельном электрическом включении) в пакет тонких пьезо-керамических дисков с изолирующими дисками на торцах пакета. Для снижения поперечной чувствительности вибропреобразователя, был предложен способ ее

уменьшения путём взаимной ориентации пьезоэлемента и инерционного элемента в плоскости контакта [15]. На основе предложенных технических решений разработано несколько модификаций высокотемпературных ПВП, отличающихся температурным диапазоном (до +250 и +400°С) и количеством измеряемых компонент (одно- и двухкомпонентные). В настоящее время они промышленно выпускаются специализированным предприятием.

а) Конструкция б) Внешний вид

Рис. 12. Разработанный высокотемпературный ПВП.

Основные технические характеристики одной из модификаций (АР63) приведены ниже:

1. Осевая чувствительность — 10 пКлу^.

2. Резонансная частота — 18 кГц.

3. Электрическая ёмкость - 1500 пФ.

4. Масса - 98 г.

5. Объём — 13 см3.

6. Амплитудный диапазон - 1000 g.

7. Ударная стойкость - 5000 g.

8. Максимальная температура - +400°С.

9. Поперечная чувствительность - 5%.

10. Деформационная чувствительность — 1-10"2 %/мкм/м.

Четвертая глава посвящена разработке методики оценки технического уровня пьезоэлектрических вибропреобразователей. Предложено проводить оценку технического уровня на основе анализа возможностей малогабаритных пьезоэлектрических вибропреобразователей по совокупности конструктивно-энергетических, метрологических и эксплуатационных показателей. В основу построения модели оценки эффективности (технического уровня) был положен алгоритм, используемый при решении задач оптимизации на основе функция желательности Харрингто-на. Показатель технической эффективности представлен в виде выражения:

Вь = Б10 • Оэм , (3)

где: 0£ - показатель технического уровня, Бкэ - обобщённый показатель конструктивно-энергетической эффективности, Оэм - обобщённый показатель эксплуатационно-метрологической эффективности.

Нахождение обобщённого показателя (Б) для каждой совокупности частных откликов, преобразованных в безразмерные значения функции желательности, проводилось по формулам в соответствии с обобщённой функцией Харрингтона:

, (4)

где: Бкэ - обобщённый показатель конструктивно-энергетической эффективности, с]и — безразмерный частный отклик функции желательности.

°,м= , (5)

где: Оэм - обобщённый показатель эксплуатационно-метрологической эффективности, <3„ - безразмерный частный отклик функции желательности. На рис. 13 представлены вычисленные, согласно предложенной методики, значения показателя технической эффективности для группы из 10-ти преобразователей ведущих фирм: Вгие1 & Рд'еаг (Дания), Епскусо (США), НИИТ, ЦНИИТМАШ, Гло-балТест (Россия).

СД

СД

СД

СД

СД

СД

РС

РС

СД

РС

0£=0,46 Ь£=0,39

О£=0,37

Ое=0,25 Б£=0,24 0,24 О£=0,17 Ве=0,15 0^=0,14 Б^ОДО

Рис. 13. Диаграмма технического уровня ПВП: СД — сдвиговая схема, РС — растяжения сжатия

АР19 4374 АРЗЗ 22 АРЗО 8307 1ПА-38 4344 2222С АВС-0,15

Основные результаты работы

1. Определена совокупность факторов, оказывающих доминирующее влияние на результат измерения миниатюрными преобразователями ускорений малогабаритных объектов с плотной компоновкой - неоднородность поля ускорений, соизмеримость масс объекта и преобразователя, деформация объекта, кабельный эффект. Показано, что допустимая 10% погрешность измерения

ускорений от влияния неоднородности поля ускорений в частотном диапазоне до 15-20 кГц ограничивает размер посадочной поверхности преобразователя величиной не более 3-5 мм для различных материалов объекта. Для тех же условий влияние соизмеримости масс при измерении ускорений тонких корпусных элементов и малогабаритных деталей ограничивает допустимую массу преобразователя до единиц-десятых долей грамма.

2. Установлена зависимость деформационной чувствительности преобразовате-

ля от совокупности конструктивных параметров корпуса и пьезоэлемента. Показано, в частности, что уменьшение в 3 раза отношения площади торца пьезоэлемента к его высоте снижает деформационную чувствительность =в 10 раз. С учётом одновременного влияния тех же конструктивных параметров на собственную частоту, получены аналитические выражения для вычисления указанных характеристик и предложены оптимальные соотношения параметров при проектировании миниатюрных преобразователей.

3. Проведен анализ кабельного шума антивибрационного кабеля при его осевом

нагружении. Экспериментально найдено значительное увеличение кабельного шума (=на порядок) при импульсном осевом нагружении по сравнению с нагружением нормальном его длине. Отмечено существенное увеличение кабельного шума (до 5 раз) с уменьшением длины кабеля при его осевом нагружении для различных условий его закрепления.

4. Выявлено определяющее влияние на величину кабельного шума узла ввода

кабеля в корпус. При прочих равных условиях найдено, что зона ввода кабеля в корпус (=30 мм) является источником помехи на порядок более интенсивным при импульсном изгибном нагружении по сравнению с таким же участком, отстоящим от корпуса =на 100 мм. Предложенные конструкция и способ закрепления элементов антивибрационного кабеля в корпусе миниатюрного преобразователя позволяют снизить кабельный шум при осевом (изгибном) нагружении более чем на порядок — до приемлемых значений 0,001-0,003 пКл/^. При этом обеспечивается ударная прочность узла ввода кабеля в десятки тысяч

5. Разработана конструктивно-компоновочная схема преобразователя с распо-

ложением узла ввода кабеля в основании корпуса с определёнными соотношениями конструктивных параметров корпуса, кабеля, а также кольцевого пьезоэлемента, реализующего сдвиговый режим работы, позволяющая обеспечить миниатюризацию однокомпонентных вибропреобразователей до объёмов =0,025 см3, массой =0,14 г при высоких значениях собственной частоты и ударной прочности.

6. Разработана конструктивно-компоновочная схема преобразователя, состоя-

щая из корпуса кубической формы и расположенными внутри корпуса по трём осям кольцевыми пьезоэлементами, работающими в режиме сдвига, узлом ввода кабеля, позволяющая при определённых соотношениях конструктивных параметров реализовать миниатюрное исполнение трёхкомпо-нентных вибропреобразователей до объёмов =1 см3, массой =4 г с высокими значениями собственной частоты и ударной прочности.

7. Предложен компенсационный способ снижения поперечной чувствительно-

сти промышленного преобразователя с одним модульным чувствительным

элементом, заключающийся во взаимной ориентации центров тяжести в плоскости сопряжения инерционного элемента и пьезоэлемента, позволяющий реализовать приемлемые относительные значения поперечной чувствительности- 5-7%.

8. Предложен вариант исполнения дифференциального пьезоэлектрического

преобразователя с тремя последовательно размещёнными в корпусе пьезо-элементами, дополнительной изоляцией их от корпуса из материала с низкой диэлектрической проницаемостью (е =2-4), а также дополнительным внутренним экраном кабеля, позволяющим обеспечить повышенную помехозащищённость преобразователя на низких частотах.

9. Разработана конструктивно-компоновочная схема пьезоэлектрического пре-

образователя с встроенным в соединитель усилителем напряжения, выполненным по схеме ICP фирмы PCB, позволяющая сохранить все достоинства миниатюрных преобразователей, включая массу, габариты, высокие значения собственной частоты, динамического диапазона, прочности, а также обеспечизающая низкий уровень шума, повышенную помехозащищённость и широкий диапазон по питающему напряжению и току.

10. Для измерения смещений целесообразно использовать параметрические ВТП в силу их большей, по сравнению с трансформаторными ВТП, чувствительностью к измеряемой величине.

11. Влияние вариации температуры на вносимые параметры параметрических ВТП эффективно подавляется за счет пропускания постоянного тока по катушке ВТП и регулировки величины токак из условия постоянства активного сопротивления катушки.

12. Математическое моделирование методом конечных элементов взаимодействия ВТП с ферромагнитными цилиндрическими объектами позволило установить ряд новых закономерностей, оценить влияние кривизны поверхности и вариации электромагнитных свойств на выходные сигналы ВТП при измерении смещений.

13. Установлено, что при отношении 10<R</R<100 относительное изменение

амплитуды АUeH / U^^ за счет влияния кривизны с ростом частоты

возрастает, а с ростом зазора h уменьшается. Величина относительных изменений сигнала с уменьшением R0 изменяется по закону, близкому к линейному и составляет от 2 до 10%.

14. Установлено, что при отношении 10<R(/R<100 относительное изменение амплитуды А XJßu /UmiRo-*«» 33 счет пзмепепия магнитной проницаемости (от д=100 до /г=50) составляет не более 0,1%.

15. Установлено, что для снижения погрешности измерения смещений ферромагнитных валов роторных машин диаметром от 100 до 1000 мм за счет нелинейности градуировочной характеристики целесообразно проводить измерения h в трех диапазонах: до 8 мм, до 3 мм и до 1,3 мм. При этом диа-

1 п

метр ВТП должен составлять 18...20 мм, 8... 10 мм и 4...6 мм, соответственно.

16. Для получения высокой чувствительности к измеряемому параметру при одновременном упрощении схемной реализации и подавления дестабилизирующих факторов целесообразно использовать способ возбуждения затухающих колебаний в параллельном колебательном контуре, содержащим ВТП, путем его импульсной подпитки от источника тока

17. Для повышения чувствительности ПВП целесообразно применять сдвиговый режим работы пьезоэлемента. При этом для ПВП ориентированных на контроль объектов плотной компоновки целесообразно использовать кольцевой пьезоэлемент, закрепленный в корпусе по наружной кольцевой поверхности с инерционным элементом внутри.

18. Разработана методика оценки технического уровня ПВП, позволяющая осуществлять сопоставимый анализ существующих и вновь создаваемых приборов, а также оптимизировать совокупность эксплуатационных и метрологических характеристик при проектировании.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. A.c. 1217093 СССР, МКИ3 G01 Р15/09. Трехкомпонентный пьезоэлектрический акселерометр/ Кирпичев A.A. Смирнов В.В.(СССР); заявл. 11.07.84; опубл. 8.11.85, Бюл. №9.

2. A.c. 1364000. СССР, МКИ3 G01 PI5/09. Пьезоэлектрический акселерометр/ Кирпичев A.A., Смирнов В.В., Яровиков В.И. (СССР); заявл. 08.04.1986; опубл. 01.09.87, Бюл. №48.

3. Пат. 2156609 Российская Федерация, мпк7 G01 PI5/09. Дифференциальный пьезоэлектрический преобразователь. / Кирпичев A.A.; заявл. 01.02.96; опубл. 10.03.98, Бюл. №7.

4. Кирпичев A.A., Смирнов В.В., Яровиков В.И. Миниатюрные однокомпонентные и трехкомпонентные пьезоакселерометры типа АП. Труды семинара «Вибрационная техника», М.: МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского, 1990. С. 25-27.

5. Баженов A.A., Кирпичев A.A., Смирнов В.В., Яровиков В.И. Новые разработки акселерометров типа АП. Труды семинара «Вибрационная техника». М.: МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского, 1991. С. 5-11.

6. Баженов A.A.. Кирпичев A.A., Смирнов В.В. Разработка промышленых высокотемпературных вибропреобразователей. Тезисы докладов 14-ой Российской НТК «Неразрушающин контроль и диагностика», Москва, 1996. - С. 395.

7. Баженов A.A., Кирпичев A.A., Смирнов В.В. Выбор пьезоматериалов для промышленных высокотемпературных преобразователей. Материалы международной НПК «Пьезотехннка - 96», г. Барнаул, 1996.- С. 96-99.

8. Кирпичев A.A.. Комаров C.B., Редюшев A.A., Смирнов В.В. Результаты исследований пирочувствительности вибропреобразователей типа АР. Сборник докладов международной НПК «Пьезотехника-97», Обнинск, 1997.-С.174-176.

9. Кирпичев A.A., Смирнов В.В. Промышленные высокотемпературные вибропреобразователи. Тезисы докладов семинара «Системы управления и

измерительно-вычислительные комплексы для установок с ядерными реакторами. Сосновый Бор, НИТИ. 1997. С. 111.

10. Пат. 2097772 Российская Федерация, мпк7 G01 PI5/09. Пьезоэлектрический акселерометр / Лрхипкин Н.Ф., Кирпичев A.A., Редгашев A.A.; заявл. 15.08.95; опубл. 27.11.97, Бюл.№33.

11. Пат. 2152621 Российская Федерация, мпк7 G01 PI5/09. Пьезоэлектрический акселерометр./ Лрхипкин Н.Ф., Кирпичев A.A., Редюшев A.A., Шведов A.B.; заявл. 29.01.1999; опубл. 10.07.2000, Бюл.№19.

12. Клюшев A.B., Кирпичев A.A. Использование однообмоточных вихретоковых датчиков перемещений для диагностики состояния роторных агрегатов. Мир измерений, № 9, 2002. - С. 14-23.

13. Кирпичев A.A., Симчук A.A.. Шуков О.В. Портативные виброкалибраторы. Мир измерений, № 11,2004. - С. 26 - 29.

14. Кирпичев A.A., Смирнов В.В., Симчук A.A. Совершенствование метрологического обеспечения проектирования и производства виброизмерителыгой аппаратуры. Мир неразрушающего контроля. № 2 (24), 2004. -С. 20-23.

15. Пат. 2159444 Российская Федерация, мпк7 G01 Р15/09. Способ настройки пьезоэлектрического вибропреобразователя / Кирпичев A.A., Новоселов М.Ю.; заявл. 22.12.1998; опубл. 20.11.2000, Бюл. №32.

16. Кирпичев A.A., Шкатов П.Н. Оценка технической эффективности малогабаритных пьезоэлектрических вибропреобразователей на основе обобщенных показателей, полученных с использованием функции желательности Харрингтона. Приборы. 2006.-№7. - С. 29-35.

17. Кирпичев A.A., Исследование влияния кривизны поверхности при измерении зазора вихретоковым методом. 5-я Международная конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», Тез. Докл., Москва, 2006 - С. 76.

18. Кирпичев A.A., Шкатов П.Н. Результаты теоретических исследований вихретокового метода вибродиагностики вращающихся машин. Приборостроение. -Орел: Известия ОрелГТУ -Сер. Машиностроение-2005. - № 3- С. 40-42.

19. Кирпичев A.A., Шкатов П.Н. Исследование влияющих факторов при вибродиагностике вращающихся машин вихретоковым методом// Международный научный симпозиум «Гидродинамическая теория смазки — 120 лет».- Орел.-18-20 мая.-2006. С.-566-569.

Подписано в печать 18.10.2006г. Формат 60x84. 1/16.

_Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 174_

Московский государственный университет приборостроения и информатики

ВВЕДЕНИЕ.

1. ВИБРОДИАГНОСТИКА И ВИБРОДИАГНОСТИЧЕСКАЯ

АППАРАТУРА. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ.

1.1 Измеряемые параметры и первичные преобразователи.

1.2 Пьезоэлектрические преобразователи систем вибродиагностики.

1.3 Современное состояние приборов для вибродиагностики с помощью вихретоковых преобразователей.

1.4 Выводы.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИХРЕТОКОВЫХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ

2.1 Особенности измерения смещений вращающихся валов машин вихретоковым методом.

2.2 Математическое моделирование системы «ВТП - электропроводящий цилиндр» методом конечных элементов.

2.3 Теоретическое исследование погрешности измерения зазора вихретоковым методом.

2.4 Разработка вихретоковых систем повышенной эффективности для измерения вибросмещений.

2.5 Выводы.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ И РАЗРАБОТКА

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВИБРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С УЛУЧШЕННЫМИ МЕТРОЛОГИЧЕСКИМИ

ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.

3.1 Выбор и обоснование схем построения пьезоэлектрических вибропреобразователей.

3.2 Особенности разработки малогабаритных высокочастотных ПВП.

3.2.1 Влияющие факторы.

3.2.2 Влияние неоднородности поля ускорений.

3.2.3 Исследование влияния соизмеримости масс преобразователя и объекта

3.2.4 Исследование влияния кабельного эффекта.

3.2.5 Исследование влияния конструктивных параметров преобразователя на чувствительность к деформации объекта и собственную частоту.

3.3 Принципы построения малогабаритных вибропреобразователей.

3.3.1 Принципы построения и практическая реализация однокомпонентных миниатюрных вибропреобразователей.

3.3.2 Принципы построения и практическая реализация трёхкомпонентных миниатюрных вибропреобразователей.

3.4 Особенности разработки высокотемпературных промышленных ПВП

3.4.1 Влияющие факторы и выбор схемы построения.

3.4.2 Пути уменьшения влияния дестабилизирующих факторов.

3.5 Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВИБРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

4.1 Цель и направления исследований.

4.2 Выбор модели оценки эффективности.

4.3 Построение обобщённых показателей.

4.4 Расчёт показателя технического уровня и оценка корректности его определения.

4.5 Выводы.

Актуальность

Вибродиагностика в настоящее время занимает важное место среди методов оценки технического состояния промышленных объектов и оборудования. Перечень объектов вибродиагностики весьма широк - от строительных конструкций, мостов, плотин, трубопроводов, объектов космической техники и т.п. до живых организмов, в т.ч. человека.

Создание новой техники, новых эффективных технологических процессов, решение задач повышения надёжности и долговечности машин и оборудования, обеспечение защиты людей от влияния вредных вибрационных и ударных воздействий требует постоянного внимания к качеству методического и аппаратурного обеспечения вибродиагностики.

В настоящее время измерения параметров вибрации и удара значительно (в десятки-сотни раз) уступают по точности измерениям таких величин, как длина, масса, время, электрическое напряжение и др.

Для измерения вибрационных и ударных ускорений, особенно в высокочастотной области наибольшее распространение получили пьезоэлектрические виброизмерительные преобразователи (ПВП). В то же время для измерения колебательных смещений в низкочастотной области достаточно широкое распространение получили вихретоковые измерительные преобразователи (ВТП), отличающиеся бесконтактным с объектом режимом работы.

От качества измерительной информации, получаемой от вышеуказанных преобразователей, в значительной степени зависит эффективность решения важных диагностических задач. Это определяет актуальность исследований, направленных на совершенствование и создание новых пьезоэлектрических и вихретоковых измерительных преобразователей с улучшенными характеристиками и более широкими эксплуатационными возможностями.

Состояние проблемы

Как показывает мировой опыт, не смотря на значительный в последние десятилетия научно-технический и технологический прогресс, создание многофункциональных, широкодиапазонных унифицированных моделей средств измерения для различных условий их применения - дело не ближайшего будущего. Мировая тенденция в данной области техники - создание измерительных преобразователей для специальных условий их применения. В настоящее время ведущие фирмы производят измерительные преобразователи номенклатурой в десятки наименований, т.к. требования к характеристикам средств измерения, определяемые условиями использования последних, весьма противоречивы.

Пьезоэлектрические вибропреобразователи за рубежом производят десятки фирм, наиболее известные из них: "Briiel&Kjasr" (Дания), "Endevco", "РСВ Piezotronics" (США), "Kistler" (Швейцария), "УШгоп^ег"(Франция), "ONO Sokki" (Япония) и др.

Основные пути совершенствования ПВП, определяемые востребованностью и их назначением, - миниатюризация, реализация совмещённых с чувствительным элементом электронных схем, высокотемпературные конструкции для жёстких условий эксплуатации.

Основными поставщиками вихретоковых преобразователей на мировом рынке являются фирмы: "Bently Nevada", "Metrix Instrument Co." (США), "SKF" (Швеция), "Shenk" (Германия), "Philips" (Голландия) и др. Основное назначение ВТП - системы контроля и диагностики роторных устройств, в т.ч. энергетического оборудования. Тенденции совершенствования - расширение температурного, амплитудного диапазонов, улучшение метрологических характеристик.

Одной из серьёзных проблем при разработке миниатюрных ПВП является недостаточная изученность факторов, оказывающих дестабилизирующее влияние на результат измерения, при том, что любая миниатюризация адекватно уменьшает основную чувствительность преобразователя.

Создание ПВП для жёстких условий эксплуатации, как правило, не требует миниатюризации, но при этом необходимо предусматривать специальные меры для снижения влияния неизмеряемых физических величин: сопутствующих компонентов параметров движения, деформации объекта, повышенной температуры, электромагнитных полей, радиации и др. Всё это при условии повышения температуры объекта исследований до Т >250°С требует нахождения соответствующих технических решений, в том числе специальных материалов для чувствительных элементов, имеющих, как правило, при высоких температурах более чем на порядок меньшие значения пьезоэлектрических коэффициентов.

Создание совмещённых конструкций ПВП (чувствительный элемент и электронная схема в одном корпусе), с целью уменьшения влияния на результат измерения кабельных линий, неизбежно приводит к снижению амплитудного диапазона и механической прочности преобразователя, а также рабочего температурного диапазона.

Одной из проблем при создании ВТП является недостаточная изученность влияния кривизны поверхности контролируемых объектов, имеющих в основном цилиндрическую форму, а также влияния вариации при этом их электромагнитных свойств, что является определяющим при выборе конструктивных параметров первичных преобразователей, схем включения, способов термокомпенсации и, в конечном итоге, для повышения точности измерений.

Цель работы и задачи исследований

Целью работы является совершенствование и оптимизация основных метрологических и эксплуатационных характеристик пьезоэлектрических и вихретоковых первичных измерительных преобразователей, а также разработка и внедрение новых конструкций, их производство и использование для повышения эффективности вибродиагностики промышленных объектов.

В связи с этим в задачи диссертационной работы входит:

• исследование влияния восприимчивости ПВП к неизмеряемым физическим величинам и определение оптимальных значений основных параметров миниатюрных однокомпонентных и трёхком-понентных преобразователей;

• разработка конструкций миниатюрных ПВП с необходимым производственно-технологическим и метрологическим обеспечением;

• нахождение путей снижения погрешности ПВП для жёстких условий эксплуатации; разработка конструкций и их промышленное освоение;

• анализ схем построения и разработка ПВП, совмещённых с электронным блоком преобразования;

• исследование влияния кривизны поверхности и вариации электромагнитных свойств исследуемого объекта на выходные сигналы ВТП; разработка модели взаимодействия ВТП с цилиндрическим объектом;

• определение основных параметров и режимов работы ВТП, минимизирующих погрешность измерения смещения для цилиндрических объектов;

• разработка методики оценки технического уровня ПВП на базе анализа совокупности конструктивно-энергетических и эксплуатационно-метрологических характеристик миниатюрных вибропреобразователей .

Методы исследования

Исследование характеристик ПВП и разработка методики оценки технического уровня проводилось на основе аналитических методов расчёта и экспериментальных исследований.

Теоретические исследования взаимодействия ВТП с объектом цилиндрической формы выполнялись с использованием математического моделирования на основе метода конечных элементов.

Научная новизна работы

1. Определены факторы с доминирующим влиянием на результат измерения ускорений малогабаритных объектов миниатюрными ПВП: соизмеримость масс преобразователя и объекта, неоднородность поля ускорений, деформация объекта, кабельный эффект. Проведено исследование этих факторов, определены пути уменьшения их влияния.

2. Предложен новый способ настройки на минимальную поперечную чувствительность пьезоэлектрических преобразователей с режимом работы сжатие-растяжение, а также электрическая схема преобразователей с улучшенной защитой от электромагнитных полей.

3. Предложен новый, более объективный метод оценки технической эффективности пьезоэлектрических преобразователей на базе анализа конструктивно-энергетических и эксплуатационно-метрологических характеристик, а также использования функции желательности Харрингтона для построения обобщённых показателей.

4. Разработана модель взаимодействия ВТП с ферромагнитными цилиндрическими объектами, позволяющая установить новые закономерности при вариации кривизны поверхности и электромагнитных свойств объекта.

5. Показано, что при соотношении радиусов объекта и радиуса ВТП 10<Ro/R<100 относительное изменение амплитуды полезного сигнала с ростом частоты возрастает, а с ростом зазора уменьшается. Величина относительных изменений сигнала с уменьшением радиуса объекта составляет до 10%. В то же время влияние изменения магнитной проницаемости |i со 100 до 50 ед. составляет менее 0,1%.

6. Установлено, что для снижения погрешности измерения смещения валов роторных машин за счёт нелинейности градуировочной характеристики целесообразно проводить измерения в трёх диапазонах: до 8 мм, до 3 мм и до 1,3 мм. При этом диаметр преобразователя должен составлять, соответственно: 18.20 мм, 8. 10 мм и 4.6 мм.

7. Показано, что для получения высокой чувствительности ВТП и подавления дестабилизирующих факторов эффективен способ возбуждения затухающих колебаний в колебательном контуре с ВТП, путём импульсной подпитки контура от источника тока.

Практическая ценность работы

На основе полученных в работе результатов:

1. разработаны миниатюрные широко диапазонные однокомпонентные ПВП массой 0,14-0,7 г и объёмом 0,025-0,1 см3, а также трёхкомпонентные

ПВП массой 4-5 г и объёмом 0,7-1,0 см . Преобразователи прошли полный цикл отработки и испытаний. Отдельные модели прошли сертификационные испытания и занесены в Государственный реестр средств измерений;

2. разработаны миниатюрные однокомпонентные и трёхкомпонентные ПВП с электронным усилительным устройством, встроенным в соединитель (разъём). Предложенная схема построения позволяет обеспечить широкий амплитудный и частотный диапазон преобразователя, высокую ударную прочность и снизить уровень помех, воспринимаемых кабельной линией.

3. разработаны широко диапазонные, во взрывозащищённом исполнении, ПВП для жёстких условий эксплуатации с температурным режимом до +400°С. ПВП прошли полный цикл отработки и испытаний, в т.ч. сертификационные, занесены в Государственный реестр средств измерений;

4. разработаны ВТП для жёстких условий эксплуатации с температурным режимом в зоне пробника до +180°С и давлением окружающей среды до 120 атм; ВТП прошли полный цикл отработки и испытаний;

5. разработанная методика оценки технического уровня ПВП позволяет осуществлять сопоставительный анализ существующих и вновь создаваемых приборов, а также оптимизировать совокупность эксплуатационных и метрологических характеристик при проектировании;

6. разработанная модель определения особенностей взаимодействия ВТП с ферромагнитными цилиндрическими объектами позволяет при проектировании осуществить рациональный выбор физико-механических параметров объекта и преобразователя.

Реализация и внедрение результатов работы

На основе полученных в работе результатов разработаны и промышлен-но производятся предприятием ООО «ГлобалТест» (г.Саров) пьезоэлектрические и вихретоковые измерительные преобразователи для систем технической диагностики. Преобразователи входят в состав измерительных и диагностических систем, выпускаемых предприятиями ЗАО «ТСТ», ООО «ВACT» (г. Санкт-Петербург), ООО ТД «Технекон», ООО «ПРИЗ» (г.Москва), ЗАО «ДИАПРОМ» (г.Москва), ЗАО «Промсервис» (г.Димитровград, Ульяновская обл.) и др.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на семинаре «Вибрационная техника» в Московском доме научно-технической пропаганды им. Ф.Э.Дзержинского (г.Москва, 1991г.), на международных НПК «Пьезотех-ника-96» (г.Барнаул, 1996г.), «Пьезотехника-97» (г.Обнинск, 1997г.), на 14-й Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика» (г.Москва, 1996г.), на 4-й и 5-й Международной выставке и конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (г.Москва, 2005 и 2006гг.), на НТС в МНПО «СПЕКТР», ОАО «ВТИ» и МГУПИ.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, из них 2 без соавторов, 1 в журнале, признанном ВАК научным изданием, 6 авторских свидетельств и патентов на изобретения. Список работ приведён в автореферате.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа изложена на 149 страницах машинописного текста, иллюстрируется 76 рисунками, содержит 11 таблиц и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 111 наименований и приложения.

4.5 ВЫВОДЫ

1. Значения показателей технического уровня малогабаритных преобразователей, разработанных различными фирмами в разные периоды времени, различаются « в 5 раз (рис. 4.5).

2. Модель оценки технического уровня малогабаритных вибропреобразователей представляется более корректной, нежели известный критерий конструктивно-энергетической эффективности; относительные значения коэффициентов технического уровня последовательно выпускавшихся преобразователей фирмы «Брюль&Къер» - 1,0; 1,6; 2,6 по предложенной модели соответственно более логичны, нежели значения коэффициентов - 1,0; 0,4; 1,4.

3. Сравнение конструктивных схем по предложенной модели показало, что преобразователи с чувствительным элементом, работающим в режиме сдвига, имеют более высокий технический уровень, нежели преобразователи с режимом сжатия-растяжения (рис. 4.5).

4. Схема с кольцевым пьезоэлементом, закреплённым в корпусе по наружному диаметру и работающим в режиме сдвига, представляется весьма перспективной.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Определена совокупность факторов, оказывающих доминирующее влияние на результат измерения миниатюрными преобразователями ускорений малогабаритных объектов с плотной компоновкой - неоднородность поля ускорений, соизмеримость масс объекта и преобразователя, деформация объекта, кабельный эффект. Показано, что допустимая 10% погрешность измерения ускорений от влияния неоднородности поля ускорений в частотном диапазоне до 15-20 кГц ограничивает размер посадочной поверхности преобразователя величиной не более 3-5 мм для различных материалов объекта. Для тех же условий влияние соизмеримости масс при измерении ускорений тонких корпусных элементов и малогабаритных деталей ограничивает допустимую массу преобразователя до единиц-десятых долей грамма.

2. Установлена зависимость деформационной чувствительности преобразователя от совокупности конструктивных параметров корпуса и пьезоэлемента. Показано, в частности, что уменьшение в 3 раза отношения площади торца пьезоэлемента к его высоте снижает деформационную чувствительность «в 10 раз. С учётом одновременного влияния тех же конструктивных параметров на собственную частоту, получены аналитические выражения для вычисления указанных характеристик и предложены оптимальные соотношения параметров при проектировании миниатюрных преобразователей.

3. Проведен анализ кабельного шума антивибрационного кабеля при его осевом нагружении. Экспериментально найдено значительное увеличение кабельного шума («на порядок) при импульсном осевом нагружении по сравнению с нагружением нормальном его длине. Отмечено существенное увеличение кабельного шума (до 5 раз) с уменьшением длины кабеля при его осевом нагружении для различных условий его закрепления.

4. Выявлено определяющее влияние на величину кабельного шума узла ввода кабеля в корпус. При прочих равных условиях найдено, что зона ввода кабеля в корпус («30 мм) является источником помехи на порядок более интенсивным при импульсном изгибном нагружении по сравнению с таким же участком, отстоящим от корпуса «на 100 мм. Предложенные конструкция и способ закрепления элементов антивибрационного кабеля в корпусе миниатюрного преобразователя позволяют снизить кабельный шум при осевом (изгибном) нагружении более чем на порядок - до приемлемых значений 0,0010,003 пКл/g. При этом обеспечивается ударная прочность узла ввода кабеля в десятки тысяч «g».

5. Разработана конструктивно-компоновочная схема преобразователя с расположением узла ввода кабеля в основании корпуса с определёнными соотношениями конструктивных параметров корпуса, кабеля, а также кольцевого пьезоэлемента, реализующего сдвиговый режим работы, позволяющая обеспечить миниатюризацию однокомпонентных вибропреобразователей до объёмов

0,025 см3, массой «0,14 г при высоких значениях собственной частоты и ударной прочности.

6. Разработана конструктивно-компоновочная схема преобразователя, состоящая из корпуса кубической формы и расположенными внутри корпуса по трём осям кольцевыми пьезоэлементами, работающими в режиме сдвига, узлом ввода кабеля, позволяющая при определённых соотношениях конструктивных параметров реализовать миниатюрное исполнение трёхкомпонентных вибропреобразователей до объёмов «1 см3, массой «4 г с высокими значениями собственной частоты и ударной прочности.

7. Предложен компенсационный способ снижения поперечной чувствительности промышленного преобразователя с одним модульным чувствительным элементом, заключающийся во взаимной ориентации центров тяжести в плоскости сопряжения инерционного элемента и пьезоэлемента, позволяющий реализовать приемлемые относительные значения поперечной чувствительности - 5-7%.

8. Предложен вариант исполнения дифференциального пьезоэлектрического преобразователя с тремя последовательно размещёнными в корпусе пьезоэлементами, дополнительной изоляцией их от корпуса из материала с низкой диэлектрической проницаемостью (е «2-4), а также дополнительным внутренним экраном кабеля, позволяющим обеспечить повышенную помехозащищённость преобразователя на низких частотах.

9. Разработана конструктивно-компоновочная схема пьезоэлектрического преобразователя с встроенным в соединитель усилителем напряжения, выполненным по схеме ICP фирмы РСВ, позволяющая сохранить все достоинства миниатюрных преобразователей, включая массу, габариты, высокие значения собственной частоты, динамического диапазона, прочности, а также обеспечивающая низкий уровень шума, повышенную помехозащищённость и широкий диапазон по питающему напряжению и току.

10. Для измерения смещений целесообразно использовать параметрические ВТП в силу их большей, по сравнению с трансформаторными ВТП, чувствительностью к измеряемой величине.

11. Влияние вариации температуры на вносимые параметры параметрических ВТП эффективно подавляется за счет пропускания постоянного тока по катушке ВТП и регулировки величины токак из условия постоянства активного сопротивления катушки.

12. Математическое моделирование методом конечных элементов взаимодействия ВТП с ферромагнитными цилиндрическими объектами позволило установить ряд новых закономерностей, оценить влияние кривизны поверхности и вариации электромагнитных свойств на выходные сигналы ВТП при измерении смещений.

13. Установлено, что при отношении 10<R(/R<100 относительное изменение амплитуды AUlJU*eii(R()>m) за счет влияния кривизны с ростом частоты возрастает, а с ростом зазора h уменьшается. Величина относительных изменений сигнала с уменьшением Ro изменяется по закону, близкому к линейному и составляет от 2 до 10%.

14. Установлено, что при отношении 10<Rq/R<100 относительное изменение амплитуды Л£/*; / U*en{Rfryj) за счет изменения магнитной проницаемости (от /х=100 до ц=50) составляет не более 0,1%.

15. Установлено, что для снижения погрешности измерения смещений ферромагнитных валов роторных машин диаметром от 100 до 1000 мм за счет нелинейности градуировочной характеристики целесообразно проводить измерения h в трех диапазонах: до 8 мм, до 3 мм и до 1,3 мм. При этом диаметр ВТП должен составлять 18. .20 мм, 8. 10 мм и 4.6 мм, соответственно.

16. Для получения высокой чувствительности к измеряемому параметру при одновременном упрощении схемной реализации и подавления дестабилизирующих факторов целесообразно использовать способ возбуждения затухающих колебаний в параллельном колебательном контуре, содержащим ВТП, путем его импульсной подпитки от источника тока

17. Для повышения чувствительности ПВП целесообразно применять сдвиговый режим работы пьезоэлемента. При этом для ПВП ориентированных на контроль объектов плотной компоновки целесообразно использовать кольцевой пьезоэлемент, закрепленный в корпусе по наружной кольцевой поверхности с инерционным элементом внутри.

18. Разработана методика оценки технического уровня ПВП, позволяющая осуществлять сопоставимый анализ существующих и вновь создаваемых приборов, а также оптимизировать совокупность эксплуатационных и метрологических характеристик при проектировании.

1. Биргер Н.А. Техническая диагностикам.: Машиностроение, 1978. 240с.

2. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем. М.: Наука, 1979. 432с.

3. Проников А.С. Надежность машин М.: Машиностроение, 1978. 592с.

4. Лукашин В.Г., Гарипов В.К., Слепцов В.В., Вишнеков А.В. Автоматизация измерений, контроля и управления: Справочное пособие. М.: Машиностроение-!, 2005.663 с.

5. Павлов Б.В. Кибернетические методы технического диагноза. М.: Машиностроение, 1966. 647с.

6. Мозгалевский А.В., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика. М.: Высшая школа, 1975. 207с.

7. Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики (Оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства) / Под ред. Пархоменко П.П. М.: Энергия, 1981. 320с.

8. Коллакот Р.А. Диагностика повреждений. М.: Мир, 1989. 516с.

9. Горелик А.Л., Балицкий Ф.Я., Требунский А.Н. Методы технической диагностики машин и механизмов. М.: НТЦ «Информатика», 1990. 204с.

10. Мозгалевский А.В., Койда А.Н. Вопросы проектирования систем диагностирования. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 112с.

11. И. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В. Клюев, Ф.Р Соснин, В.Н. Филинов и др. / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995.448с.

12. Артоболевский И.И. Теория механизмов. М.: Наука, 1967. 720с.

13. ГОСТ 27518-87. Диагностирование изделий. Общие требованиям.:, 1987.

14. Фролов К.В. Проблемы надежности и ресурса изделий машиностроения / Проблемы надежности и ресурса в машиностроении. Сб. под ред. К.В. Фролова М.: Наука, 1986. с. 5-35.

15. Технические средства диагностирования: Справочник / Под общ. ред. чл.- корр. АН СССР В.В. Клюева. 1989. 672с.

16. Явленский К.Н., Явленский А.К. Вибродиагностика и прогнозирование качества механических систем. Л.: Машиностроение, 1983. 239с.

17. Ермолин Н.П., Жерихин И.П. Надежность электрических машин. Л.: Энергия, 1976. 248с.

18. Попков В.И. Виброакустическая диагностика и снижение виброактивности судовых механизмов. Л.: Судостроение, 1974. 208с.

19. Кузьмин Р.В. Техническое состояние и надежность судовых механизмов. Л.: Судостроение, 1974. 335с.

20. Павлов Б.В. Акустическая диагностика машин. М.: Машиностроение, 1971. 224с.

21. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1987. 288с.

22. Ширман А.Р., Соловьев А.Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования. М.: Спектр-инженеринг. 1996. 276с.

23. Гольдин А.С. Вибрация роторных машин. М.: Машиностроение, 1999. 346с.

24. Барков А.В., Баркова Н.А., Федорищев В.В. Вибрационная диагностика колесно-редукторных блоков на железнодорожном транспорте. СПб.: Изд. Центр СПбГМТУ, 2002. 103с.

25. Баркова Н.А. Введение в виброакустическую диагностику роторных машин и оборудования: Учебное пособие. СПб.: Изд. Центр СПбГМТУ, 2003. 160с.

26. Александров А.А., Барков А.В., Баркова Н.А., Шафронский В.А. Вибрация и вибродиагностика судового электрооборудования. Л.: Судостроение, 1986. 268с.

27. Барков А.В., Баркова Н.А., Азовцев Ю.А. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. Учебное пособие. СПбГМТУ, 2000. 159с.

28. Мынцов А.А. Опыт использования систем диагностирования, разработанных ЗАО «Промсервис», в различных отраслях народного хозяйства.VIII Международная научно-практическая конференция «Энергосбережение. Диагностика-2006».г.Димитровград, 2006.С.336-340.

29. Мынцов А.А., Ефимов В.Н. Методика диагностирования оборудования роторного типа для реакторных установок.Обнинск. ГНЦ РФ ФЭИ,2001.С.100-162.

30. Карасев В.А., Ройтман А.Б. Доводка эксплуатируемых машин. Вибродиагностические методы. М.: Машиностроение, 1986, 192с.

31. Ronald L.Eshleman. FIELD BALANCING OF ROTATING MACHINERY. Twenty-Third Annual Meeting. Vibration Institute. 1999. p. 67-106.

32. Балицкий Ф.Я., Генкин М.Д., Иванова M.A. и др. Научно-технический прогресс в машиностроении. Вып. 25 / Современные методы и средства вибрационной диагностики машин и конструкций // Под ред. КВ. Фролова. М.-МЦНТИ, 1990. 114с.

33. Сиротин Н.Н., Коровкин Ю.М. Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1979. 272 с.

34. Kevin R. Guy. Data acquisition. MINI COURSE NOTES. Twenty-Third Annual Meeting. Vibration Institute. 1999. p. 43-52.

35. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В. Клюева. Т. 2: В 2 кн. Кн. 2: Ю.К. Федосенко, В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, Ю.Я. Останин Вихретоковый контроль.- М.: Машиностроение, 2003. с. 340-687.

36. Попков В.И., Мышинский Э.Л., Попков О.И. Виброакустическая диагностика в судостроении. Л.: Судостроение, 1983. 236с.

37. Якобсон П.П. Особенности вибрационной диагностики газотурбинных установок. В сб.: Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 23.СПб.: ПЭИПК, 2003. с.36-41.

38. Сиротин Н.Н., Коровкин Ю.М. Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1979. 272с.

39. Балицкий Ф.Я., Иванова М.А., Соколова А.Г., Хомяков Е.И. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов. М.: Наука, 1984. 120с.

40. Вибрация энергетических машин. Справочное пособие / Под ред. Н.В.Григорьева. Л.: Машиностроение, 1974. 464с.

41. Пеллинец B.C. Измерение ударных ускорений. М.: Издательство стандартов, 1975. 288с.

42. Иориш Ю.И. Виброметрия. М.: Машгиз, 1963.772с.

43. Новицкий П.В. Электрические измерения неэлектрических величин. Л.:Энергия, 1975. 576с.

44. Осадчий Е.П. и др. Проектирование датчиков для измерения механических величин. М.: Машиностроение, 1979. 480с.

45. Аш Ж. Датчики измерительных систем, том 1 и 2. М.: Мир, 1992.480с., 420с.

46. Гик Л.Д. Измерение вибраций. Новосибирск, Наука, 1972. 290с.

47. Дрейпер Ч.С., Маккей В., Лис С. Измерительные системы. М.: Машгиз, 1960. 790с.

48. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Л., Энергия, 1970. 360с.

49. Максимов В.П., Егоров И.В., Карасев В.А. Измерение, обработка и анализ быстропеременных процессов в машинах. М.: Машиностроение, 1987. 208с.

50. Генкин М.Д. и др. Вибрации в технике, том 5. М.: Машиностроение, 1981.496с.

51. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. 2 изд. М.: Наука, 1981.208с.

52. ГОСТ ИСО 5347-13:1993 Датчики вибраций и ударов. Методы калибрования. Часть В. Испытание на чувствительность к деформации основания.

53. ГОСТ ИСО 7919-1-99. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Общие требования.

54. ГОСТ Р ИСО 10816-1-97. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общие требования.

55. ГОСТ Р ИСО 10816-3-99. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 мин'1.

56. ГОСТ Р ИСО 7919-3-99. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Промышленные машинные комплексы.

57. ГОСТ 12.1.012-78. Вибрация. Общие требования безопасности.

58. Коптев Ю.Н. и др. Датчики теплофизических и механических параметров. Справочник в трёх томах. Т.1 (кн.1) М.: Радиотехника, 1998. 458с.

59. Справочник по теории и эксплуатации. Пьезокерамические акселерометры и предусилители, Нэрум, «Брюль и Кьер», Дания, 1978. 187с.

60. Endevco Instrumentation Catalog. Shock, Vibration Pressure. 2000.

61. Bruel&Kjasr catalog. Acoustic and Vibration Transducers. Reliability and Precision Based on Superior Technology.2002.

62. PCB PIEZOTRONICS. Shock and Vibration Sensor Catalog.2004.

63. J.T. Broch Mechanical Vibration and Shock Measurements. K.Larson & San A/S.DK-2600 Glostrup, 1984. 370p.

64. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В. Клюева. Т. 2: В 2 кн. Кн. 2: Ю.К. Федосенко, В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, Ю.Я. Останин Вихретоковый контроль.- М.: Машиностроение, 2003.688с.

65. Кирпичев А.А., Клюшев А.В. Использование однообмоточных датчиков перемещений для диагностики состояния роторных агрегатов. Журнал «Мир измерений» №9-10, 2002. с. 14-23.

66. ГОСТ 27165-97. Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации валопроводов и общие требования к проведению измерений. М.: 1997.

67. Metrix Instrument Co. Catalog-Vibration Instrumentation Product and Services. 1998.

68. SKF-Eddy Probe Systems Catalog. 2000.

69. Bruel&Kjэзг Product Data.Tentative Uni Probe™, 1997.

70. Санников M.A. Влияние кривизны поверхности трубопровода при диагностике вихретоковыми приборами//Контроль. Диагностика 2006.-№5. с. 24-27.72. 3300 REBAM® Transducer system. Bently Nevada Corporation Document 141609-61, Revision NC, May 2000.

71. Сегерленд JI. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979.-391с.

72. Solier Т., Buvat F., Pichenot G., Premel D. Eddy current modeling of ferrite-core probes, application to the simulation oa eddy current signals from surface breaking flaws in austenitic steel//16 the World Conf. On Non-Destr. Testing. Montreal . 2004

73. Кирпичев A.A., Комаров C.B., Редюшев A.A., Смирнов В.В. Результаты исследований пирочувствительности вибропреобразователей типа АР. Сборник докладов международной НПК «Пьезотехника-97», Обнинск, 1997. с. 174-176.п

74. Пат. 2097772 Российская Федерация, мпк G01 Р15/09. Пьезоэлектрический акселерометр / Архипкин Н.Ф., Кирпичев А.А., Редюшев А.А.; заявл. 15.08.95; опубл. 27.11.97, Бюл.№33.

75. Кирпичев А.А., Симчук А.А., Шуков О.В. Портативные виброкалибраторы. Мир измерений №11. 2004.C.26-29.

76. Кирпичев А.А., Смирнов В.В., Симчук А.А. Совершенствование метрологического обеспечения проектирования и производства виброизмерительной аппаратуры. В мире неразрушающего контроля. №2(24), 2004. с.20-23.п

77. Пат. 2152621 Российская Федерация, мпк G01 Р15/09. Пьезоэлектрический акселерометр./ Архипкин Н.Ф., Кирпичев А.А., Редюшев А.А., Шведов А.В.; заявл. 29.01.1999; опубл. 10.07.2000, Бюл.№19.

78. Кирпичев А.А. Исследования влияния кривизны поверхности при измерении зазора вихретоковым методом. Тезисы докладов Пятой Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». Москва, 2006г. с.76.

79. Кирпичев А.А., Шкатов П.Н. Результаты теоретических исследований вихретокового метода вибродиагностики вращающихся машин. Приборостроение.- Орел: Известия Орел ГТУ Сер. Машиностроение.-2005-№3 с.40-42.

80. Кирпичев А.А., Шкатов П.Н. Оценка технической эффективности малогабаритных пьезоэлектрических вибропреобразователей на основе обобщенных показателей, полученных с использованием функции желательности Харрингтона. Журнал «Приборы» №7.2006 с.29-35.

81. Пеллинец B.C., Бабер И.С. Оценка погрешности измерения параметров вибраций и удара. Л.: ЛДНТП, 1969. 32с.

82. Леб Л. Статическая электризация; пер. с англ., М-Л.: Госэнергоиз-дат, 1963. 408с.

83. Коровин A.M., Смирнов В.В., Яровиков В.И. Исследование кабельного эффекта кабелей типа АВКТ, АВК, РК-50, АС0010, отчёт ВНИИЭФ, 1981.36с.

84. Архипкин Н.Ф., Кирпичев А.А. Исследование кабельного эффекта антивибрационных кабелей для различных вариантов их крепления в корпус преобразователя. Отчет предприятия «ГлобалТест», АГТ.ОТН1-98.1998. 14с.

85. А.с. 1364000. СССР, МКИ3 G01 Р15/09. Пьезоэлектрический акселерометр/ Кирпичев А.А., Смирнов В.В., Яровиков В.И. (СССР); заявл. 08.04.1986; опубл. 01.09.87, Бюл. №48.

86. Кирпичев А.А., Смирнов В.В., Яровиков В.И. Миниатюрные одно-компонентные Пьезоакселерометры типа АП.- В сб.: Вибрационная техника.-М.: МДНТП, 1990, №46, с.25-27.

87. Баженов А.А., Кирпичев А.А., Смирнов В.В. и др. Новые разработки акселерометров типа АП,- в сб.: Вибрационная техника.-М.МДНТП, 1991, №47 стр.5-11.

88. Каталог предприятия «ГлобалТест», Россия, 2005.

89. А.с. 1217093 СССР, МКИ3 G01 Р15/09. Трехкомпонентный пьезоэлектрический акселерометр/ Кирпичев А.А. Смирнов В.В.(СССР); заявл. 11.07.84; опубл. 8.11.85, Бюл. №9.

90. Баженов А.А., Кирпичев А.А., Смирнов В.В. Разработка промышленных высокотемпературных вибропреобразователей. Тезисы докладов 14н Российской конференции «Неразрушающий контроль и диагностика» Москва, 1996г. с. 395.

91. Баженов А.А., Кирпичев А.А., Смирнов В.В. Выбор пьезоматериа-лов для промышленных высокотемпературных вибропреобразователей. Доклады Пятой Международной конференции «Пьезотехника-96» г.Барнаул, 1996г. с. 96-99.

92. Кирпичев А.А., Смирнов В.В. Промышленные высокотемпературные вибропреобразователи. Тезисы докладов семинара «Системы управления и измерительно-вычислительные комплексы для установок с ядерными реакторами». Сосновый Бор 1997г. с. 111.

93. Данцигер А.Я., Резниченко JI.A., Клевцов А.Н. и др. Высокоэффективные пьезокерамические материалы: Справочник.- Ростов-на-Дону: АО «Книга», 1994. 31с.

94. Бабер И.С. О чувствительности пьезоакселерометра к поперечному ускорению. Сб. «Вибрационная техника», М.: МДНТП, 1974.С.43-48.

95. Бабер И.С. Влияние несимметрии внутренних емкостных связей на характеристики пьезоэлектрических акселерометров. Сб. «Вибрационная техника», М.: МДНТП, 1972.С. 74-77.

96. А.с. 373626 СССР, МКИ3 G01 Р15/08. Способ компенсации поперечной чувствительности измерительного преобразователя ускорения./ Бабер И.С., Пеллинец B.C., Лукашин Ю.В., Субботин М.И.; заявл. 26.7.1971; опубл 11.10.1973,Бюл. №14.

97. Пат. 2159444 Российская Федерация, мик7 G01 Р15/09. Способ настройки пьезоэлектрического вибропреобразователя / Кирпичев А.А., Новоселов М.Ю.; заявл. 22.12.1998; опубл. 20.11.2000, Бюл. №32.

98. Цеханский К.Р. Фридлянд В.И. О помехозащищенности пьезоаксе-лерометров. Сб. «Вибрационная техника», М.: МДНТП, 1971.С.22-26.

99. Пеллинец B.C., Ерофеев Н.К., Лейбенгард Г.И. Образцовый акселерометр с повышенной помехозащищенностью. Сб. «Вибрационная техника», М., МДНТП, 1972.С.70-73.

100. Пат. 2156609 Российская Федерация, мпк7 G01 Р15/09. Дифференциальный пьезоэлектрический преобразователь. / Кирпичев А.А.; заявл. 01.02.96; опубл. 10.03.98, Бюл. №7.

101. Король Е.И., Новицкий П.В., Шмаков Э.М. Оценка качества пьезоэлектрических акселерометров. Труды ЛПИ им. М.И.Калинина, № 342, 1975. с. 17-19.

102. Новицкий П.В. Основы информационной теории электроизмерительных устройств. М.: Энергия, 1968. 248с.

103. Бесфамильная Л.В. Комплексный информационный показатель качества средств измерений. М.: Измерительная техника, 1975. с. 15-35.

104. Тернер Д. Вероятность, статистика и исследование операций. М.: Статистика, 1976. 432с.

105. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 280с.

106. Кирпичев А.А., Никифоров С.А., Смирнов В.В. Протокол экспертной оценки предпочтительных значений основных параметров малогабаритных пьезоэлектрических вибропреобразователей. ООО «ГлобалТест», АГТ.Пр-15.2006. 16с.