ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОГО ПЕРВИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ МАССОВОГО РАСХОДОМЕРА ЖИДКОСТЕЙ

Шикина Виктория Евгеньевна, старший преподаватель, кафедра измерительно-вычислительных комплексов, Ульяновский государственный технический университет (Россия, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32), shik7789@gmail.com

681.586

Актуальность и цели. В настоящее время измерение расхода (массового и объемного) занимает второе место после температуры и составляет 15 % от всех измерений в промышленности. Массовые расходомеры являются более точными по сравнению с объемными и становятся необходимыми в ряде отраслей. Измерительные преобразователи для массовых расходомеров, как правило, выполняются из нержавеющей стали, титана или сплавов на основе никеля. В рамках данной работы интерес представляет использование в качестве материала измерительной трубки пьезокерамики цирконата-титаната свинца типа ЦТС-19 и определение массового расхода, исходя из свойств пьезоэлектриков на основе обратного пьезоэффекта. Целью является определение возможности изготовления подобного преобразователя с заданными характеристиками на производстве.
Результаты. Рассмотрены изгибные колебания полой цилиндрической пьезокерамической трубки, которая является первичным преобразователем массового расходомера. Определена схема подключения преобразователя и направление поляризации трубки для получения требуемых колебаний. Представлена технология изготовления преобразователей на производстве, состоящая из пяти основных этапов, начиная от создания материала пьезокерамики и заканчивая нанесением выходных электродов на внешнюю поверхность трубки для регистрации ее колебаний. Описан состав проливной установки для проведения первичных экспериментов.
Выводы. Разработанные и изготовленные опытные образцы подтверждают возможность использования пьезоэлектрического материала в качестве основы для первичного преобразователя массового расходомера. Технология их изготовления может быть улучшена и уменьшена по времени при условии проведения полной поляризации образца в едином цикле (при наличии данной возможности на производстве). Следует отметить, что подобная работа проводилась в производстве впервые.

Ключевые слова

изгибные колебания, пьезокерамический первичный преобразователь, пьезоэлектрический трансформатор, поляризация, электроды.

 Скачать статью в формате PDF

1. Прямое измерение массового расхода расходомером «MASSFLO» Danfoss // Приборы и системы управления. – 1995. – № 5. – С. 35–36.
2. Шикина, В. Е. Использование пьезоэлектрического материала для изготовления датчика массового расходомера жидкости / В. Е. Шикина // Вестник Ульяновского государственного технического университета (Вестник УлГТУ). – 2013. – № 3. – С. 72–74.
3. Малов, В. В. Пьезорезонансные датчики / В. В. Малов. – М. : Энергоатомиздат, 1989. – 272 с.
4. Шарапов, В. М. Пьезоэлектрические датчики / В. М. Шарапов, М. П. Мусиенко, Е. В. Шарапова. – М. : Техносфера, 2006. – 632 с.
5. ОСТ 11 0444-87. Материалы пьезокерамические. Технические условия. – М., 1987.
6. Яффе, Б. Пьезоэлектрическая керамика / Б. Яффе, У. Кук, Г. Яффе. – М. : Мир, 1974. – 288 с.
7. Шикина, В. Е. Расчет частоты колебаний пьезокерамического первичного преобразователя для массового расходомера жидкостей / В. Е. Шикина // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2014. – № 1 (29). – С. 54–63.