3.10 ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

ляется завершающим этапом теоретической подготовки студентов к дипломному проектированию.

Учитывая большое многообразие первичных преобразователей (датчиков), в методических указаниях рассматриваются только некоторые из них, представляющие интерес в ультразвуковой и лазерной технике, прикладной оптике, а также преобразователи, используемые в приборах для контроля качества материалов и изделий неразрушающими методами.

Содержание курсовой работы

По своему содержанию курсовая работа разбивается на семь частей, две из которых являются введением и заключением.

Во введении необходимо изложить общие представления о первичных преобразователях.

Сформулировать признаки на основании которых измерительный прибор можно отнести к классу первичных преобразователей.

Перечислить основные законы, явления и эффекты, открытие которых позволило разработать целые классы первичных преобразователей. Привести классификацию преобразователей и перечислить основные характеристики, в частности, изложить сведения о передаточной функции и чувствительности преобразователей, о физических величинах и схемах включения первичных преобразователей в измерительную цепь. Требования для написания введения являются общим для всех вариантов задания на курсовую работу.

Последующие пять частей курсовой работы включают расчеты различных типов первичных преобразователей.

Численные данные для расчета берутся из таблиц по последней и предпоследней цифрам шифра студента.

Выполнение курсовой работы рекомендуется производить в следующей последовательности:

1.Ознакомится с заданием на курсовую работу, уяснив конечную цель и исходные данные;

2.В соответствии с типом рассчитываемого преобразователя и своим заданием, подобрать литературные источники, необходимые для работы;

3.По литературным источникам ознакомится и изучить типы преобразователей аналогичные тем, которые подлежат расчету;

4.Рассчитать необходимые параметры преобразователя, согласно заданию. Седьмой частью работы является заключение, в котором необходимо сту-

денту изложить свое мнение о роли первичных преобразователей в измерительной аппаратуре. Представляет интерес материал, в котором студент описывает личный производственный опыт работы с первичными преобразователями и прогнозирует пути развития и усовершенствования отдельных типов.

Пояснительная записка объемом 20-30 страниц должна заканчиваться списком используемой литературы.

ЗАДАНИЕ 1

Рассматривается преобразователь механического сигнала в виде упругой балки. Прежде чем приступить к решению задачи, студент должен кратко описать типы датчиков механического сигнала, закон Гука, передаточные функции и чувствительные для датчиков в виде упругого стержня и упругой балки.

Необходимо также указать области применения датчиков механического сигнала.

После этого приступить к расчету максимального значения прогиба Zmax и угла поворота αmax упругой балки, представленной на рис.1. при решении задачи считать известными величинами E·J, интенсивность распределенной нагрузки q и длину балки l.

Определить максимальную чувствительность балки к прогибу и углу поворота. Решение задачи произвести в общем виде, путем решения дифференциального уравнения упругой линии вида

d2z/dx2 = -M/E·J

Путем интегрирования уравнения получить выражения для Qmax и Zmax, а также выражения для чувствительности и . При нахождении постоян-

ных интегрирования воспользоваться граничными условиями вида

Zx x=0=0 и

Q x x =0 = 0

Численные данные выбираются из таблицы 1.

Студенту необходимо самостоятельно выбрать сечение балки (прямоугольное или квадратное) и рассчитать момент инерции J, выбрать материал балки и из справочника определить модуль упругости E.

Особое внимание обратить на размерность чувствительности балки к углу поворота и прогибу.

ЗАДАНИЕ 2.

Произвести расчет пьезоэлектрического преобразователя, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда, имеющего стороны a, b и d (рис.2). Прежде чем приступить к расчету, необходимо кратко описать явления прямого и обратного пьезоэлектриков. Привести в упрощенной форме передаточные функции для прямого и обратного пьезоэффекта, а также выражения для чувствительностей. Указать известные типы пьезопреобразователей и области их применения.

При расчете учесть, что параллельно оси Z на пьезоэлемент (рис.2) действует механическая сила F, а сам пьезоэлемент выполнен из кварца, у которого пьезоэлектрическая константа e11=2,3·10-12Кл/Н, диэлектрическая проницаемость ε11=4,5. Требуется определить выходное напряжение Uвых.

Произвести решение задачи в общем виде, учитывая, что передаточная функция для прямого пьезоэффекта может быть представлена как q=e11·F, а U вых=q/c, где с – емкость пьезоэлектрического конденсатора.

Воспользуемся численными данными, представленными в таблице 2.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6.

Таблица 1.

Исходные расчетные данные

Таблица 2.

Исходные расчетные данные