Анализ и синтез пьезоэлектрических датчиков для вихревых расходомеров на основе пространственных электротермоупругих моделей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, доктор технических наук Богуш, Михаил Валерьевич

• Богуш, Михаил Валерьевич
• доктор технических наук
• 2008

Оглавление диссертации доктор технических наук Богуш, Михаил Валерьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАЛИЯ.

1.1. Принцип действия вихревых расходомеров и основные требования к преобразователям энергии потока.

1.2. Пьезоэлектрические датчики давления.

1.2.1. Унифицированный ряд датчиков быстропеременных давлений.

1.2.2. Датчики акустических давлений.

1.2.1 Датчики давления ведущих зарубежных фирм.

1.3. Методы анализа пьезоэлектрических датчиков.

1.3.1. Структурный анализ.

1.3.2. Аналитические методы.

1.3.3. Численные методы.49 '

1.4. Пьезоэлектрические материалы для измерительной техники.

Выводы по главе 1.58 •

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ.

2.1. Модель неоднородного чувствительного элемента.

2.2. Распределение механических и электрических полей.

2.3. Функция преобразования.

2.4. Прочность при сжатии.

2.5. Прочность при изменении температуры.

2.6. Аддитивная погрешность при изменении температуры.

Выводы по главе 2.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ.

3.1. Электроупругие модули.

3.1.1. Динамический метод измерения электроупругих модулей.

3.1.2. Квазистатический метод измерения пьезоэлектрических модулей. 97 3.2.3 .Полный набор электроупругих модулей

3.2. Изменение электроупругих модулей от температуры

3.3. Изменение пьезоэлектрических модулей от давления.

3.4. Старение.

3.5. Временные изменения свойств при сильных внешних воздействиях

3.6. Тепловое расширение.

3.7. Прочность при сжатии и растяжении.

Выводы по главе 3.

4. ОЦЕНКА МЕХАНИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ.

4.1. Методы оценки механической надежности

4.2. Оценка механической надежности чувствительного элемента при действии давления.

4.2. Оценка механической надежности чувствительного элемента при действии давления и изменении температуры

4.3. Выбор материалов силопередающих элементов датчиков.

4.4. Изменение коэффициента преобразования от температуры.

4.5. Повышение надежности пьезоэлектрических датчиков акустических давлений.

Выводы по главе 4.

5. ОБЪЕМНОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ.

5.1. Аномальные явления в объемночувствительных преобразователях.

5.2. Изменение температуры среды при адиабатическом процессе.

5.3. Модель объемночувствительного преобразователя.

5.4. Экспериментальная проверка модели.

5.5. Контрольные датчики давления.

5.6. Виброзащшценные датчики давления

5.7. Миниатюрные датчики давления.

Выводы по главе

6. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ ЧИСЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ.199

6.1 .Постановка задачи электротермоупругости.

6.2. Сравнение аналитических и численных решений.

6.3 Методы анализа и синтеза пьезоэлектрических датчиков

6.4. Анализ датчиков давления.

6.4.1 .Коэффициент преобразования.

6.4.2. Собственные частоты

6.4.3. Вибрационная и деформационная чувствительности.

6.4.4. Прочность в нормальных и рабочих условиях.

6.4.5. Оптимизация конструкции датчика.

6.4.6. Основные характеристики пьезоэлектрических датчиков давления

6.4.7. Оценка информативности пьезоэлектрических датчиков давления с помощью обобщенного показателя качества. » \ Выводы по главе 6.

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ.

7.1 .Излучатели - приемники для ультразвуковых расходомеров газа

7.2. Вибрационные сигнализаторы уровня.

7.3. Датчики изгибающего момента.

Выводы по главе 7.

8. ВИХРЕВЫЕ РАСХОДОМЕРЫ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ.

8.1. Вихревые расходомеры жидкости

8.2. Вихревые расходомеры газа.

8.3. Вихревые расходомеры пара.

8.4. Вихревые расходомеры ведущих зарубежных фирм.

8.5. Области применения вихревых расходомеров с пьезоэлектрическими датчиками.

8.6. Тенденции развития вихревой расходометрии

Выводы по главе 7.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ и синтез пьезоэлектрических датчиков для вихревых расходомеров на основе пространственных электротермоупругих моделей»

Актуальность работы. В мировой практике для контроля динамических процессов в качестве первичных преобразователей информации приборов, измерительных и управляющих систем широко применяются пьезоэлектрические датчики. Номенклатура параметров, измеряемых с их помощью в различных областях науки и техники исключительно разнообразна. Эти датчики используются для контроля акустического и быстропеременного давления, ускорения, усилия, вибрации, ударов, объемного и массового расхода, уровня и других физических величин. Они обладают хорошими эксплуатационными характеристиками, широкими динамическими и частотными диапазонами, малыми размерами, высокой надежностью, не требуют источников питания. В настоящее время датчики на основе пьезоэлектрических элементов выпускаются более, чем 30 фирмами в мире. .

Как правило, пьезоэлектрические датчики работают в экстремальных условиях эксплуатации: высокие и низкие температуры, квазистатические и динамические давления, линейные ускорения, акустические шумы, механические и гидравлические удары, агрессивные и криогенные среды., При этом датчик должен иметь механическую прочность и действовать дольше, чем агрегат, в котором он установлен и одновременно, как измерительное устройство, должен обладать гарантированными метрологическими характеристиками при действии всех дестабилизирующих факторов.

Большой вклад в теорию и практику проектирования пьезоэлектрических датчиков, внесли российские и зарубежные ученые H.A. Бойков, И.А. Глозман, И.П. Голямина, A.B. Гориш, Р.Г. Джагупов, В.Домаркас, В.П. Дунаевский В.П. A.A. Ерофеев, Ю.А. Иориш, Р. Кажис, О.П. Крамаров, Б.В.Малов, Е.А. Мокров, И.В. Новицкий, А.Е. Панич, С.И. Пугачев, А.И. Трофимов, A.M. Туричин, Ю.А.Устинов, Р.К. Цеханский, В.М. Шарапов, Э.Бауман, Д. Берлинкур, Е. Кеку-чи, У. Кук, У. Кэди, Д. Керран, У. Мэзон, Дж. Най, Н. Нуберт, Б. Яффе, Г. Яффе И др.

Вопросы проектирования датчиковой аппаратуры для специальных условий эксплуатации являются исключительно сложными. Имеется значительное число публикаций, в которых рассматриваются методы проектирования пьезоэлектрических датчиков, которые основываются, как правило, на одномерных моделях и ограничиваются нормальными условиями. В тех же случаях, когда требуется обеспечить работу датчика в заданном диапазоне температуры и давления, рекомендации имеют качественный характер, а принимаемые технические решения часто базируются только на опыте и интуиции разработчика и не являются оптимальными, особенно в тех случаях, когда требуется создание принципиально новых изделий. Поэтому требуемые технические или вообще не достигаются, или достигаются за счет снижения информативности или надежности приборов.

Внедрение энергосберегающих технологий поставило задачу обеспечение промышленности системами учета расхода воды, тепла, газа, пара. Несмотря на то, что известны десятки методов измерения расхода вещества, продолжается поиск и освоение новых способов, которые могли бы конкурировать по универсальности с методом измерения перепада давления на сужающем устройстве, но превосходили бы его по диапазонам и точности измерений.

Перспективными для решения этой задачи являются вихревые расходомеры, основанные на измерении частоты колебаний, возникающих в потоке в процессе вихреобразования. Однако, для создания конкурентоспособных приборов этого типа, универсальных относительно свойств контролируемой среды, необходимы преобразователи энергии потока в электрический сигнал, обладающие определенной совокупностью свойств: широкими динамическими и частотными диапазонами, значительными интервалами рабочих температур и давлений, высокой надежностью и ресурсом, малыми габаритами и низкой себестоимостью.

Для создания пьезоэлектрических датчиков, отвечающих этим требованиям, важной задачей является совершенствование методов их анализа и синтеза на стадии проектирования. В связи с вышеизложенным данная тема является актуальной.

Цель диссертационной работы. Разработка новых методов анализа и синтеза пьезоэлектрических датчиков на основе пространственных электротермоуп-ругих моделей, обеспечивающих улучшение их технических характеристик.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1) Разработаны математические модели, рассматривающие датчики как единое пространственное электротермоупругое твердое тело (а не набор конструктивных элементов), испытывающее действие информационного параметра и комплекса влияющих факторов в заданных условиях эксплуатации.

2) Разработаны новые методы испытаний и проведены исследования характеристик пьезокерамических материалов (ПКМ), необходимых для расчетов в рамках созданных моделей.

3) Разработаны новые методы оценки метрологических характеристик и механической надежности пьезоэлектрических датчиков в заданных условиях эксплуатации с учетом влияния наиболее критичных дестабилизирующих факторов.

4) Разработана серия пьезоэлектрических датчиков с уникальными свойствами, нашедших широкое применение в вихревых расходомерах и других отраслях измерительной техники.

Объектом исследования являются: пьезоэлектрические датчики как первичные преобразователи информации измерительных и управляющих систем, испытывающие действие информационного параметра и комплекса влияющих факторов.

Предметом исследования являются: методы анализа и синтеза пьезоэлектрических датчиков на стадии проектирования.

Методы исследований. Результаты и выводы, представленные в диссертации базируются на теории преобразователей, пьезо- и пироэлектричества, упругости, электродинамики, теплопроводности, прочности, надежности, вероятностей, обоснованы математическим моделированием на ЭВМ и экспериментальными исследованиями.

Достоверность научных результатов подтверждена корректной постановкой, строгим обоснованием и решением поставленных задач, сравнением результатов аналитического и численного моделирования с использованием современного программного обеспечения, соответствием результатов расчета опытным данным и результатам других авторов, экспериментальными исследованиями, выполненными для различных типов пьезоэлектрических датчиков, а также многолетним опытом их производства и эксплуатации в реальных условиях.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые разработана и исследована аналитическая модель чувствительного элемента (ЧЭ) пьезоэлектрического датчика генераторного типа с деформацией растяжение-сжатие как кусочно-однородное пространственное элек-тротермоупругое тело, содержащего пьезоэлемент (ПЭ) и силопередающие элементы (СПЭ) из различных материалов. Выявлены основные закономерности, связывающие функцию преобразования и прочность чувствительного элемента при действии осевой силы и изменении температуры с упругими модулями материалов и толщиной деталей. Найдены новые пути повышения чувствительности к информационному параметру (а.с. 947768, 1120245) и снижения аддитивной погрешности пьезоэлектрических датчиков при изменении температуры (а.с. 1353235) с помощью силопередающих элементов с заданными упругими свойствами.

2. Разработаны новые методы и устройства для испытания характеристик пьезоэлектрических материалов, в том числе упругих (а.с. 1253296) и пьезоэлектрических (а.с.1187078) модулей, прочности на растяжение (а.с. 1250904), коэффициентов теплового расширения и проведены комплексные исследования параметров ПКМ.

3. Усовершенствованы методы оценки механической надежности пьезоэлектрических датчиков при проектировании с учетом пространственного напряженного состояния ЧЭ при действии давления и изменении температуры. Предложены эффективные конструктивные и технологические приемы, позволяющие повысить механическую надежность пьезоэлектрических датчиков в условиях эксплуатации и заключающиеся в рациональном выборе материалов СПЭ и температуры сборки ЧЭ. Предложен новый критерий выбора материалов СПЭ.

4. Впервые разработана пространственная электротермоупругая модель пьезоэлектрического ЧЭ при действии всестороннего давления с учетом адиабатического изменения температуры окружающей среды. Выявлены новые закономерности, связывающие его коэффициент преобразования с характеристиками материалов, геометрией деталей, свойствами внешней среды и частотой процесса. Предложены эффективные приемы защиты ПЭ от негативного влияния пироэф-фекта путем его теплоизоляции, а также снижения виброэквивалента (а.с. 1262314).

5. Разработаны новые методы анализа и синтеза пьезоэлектрических датчиков на основе универсальных относительно геометрии изделия и способов приложения нагрузки численных пространственных электротермоупругих моделей, отличающиеся комплексным учетом требований к динамическим характеристикам, чувствительности к информационному параметру и влияющим механическим факторам, прочности в условиях эксплуатации при действии давления и изменении температуры.

6. Разработаны конечно-элементные модели различных типов пьезоэлектрических датчиков давления и экспериментально подтверждена их достоверность для расчета коэффициента преобразования, собственных частот, вибрационной чувствительности и прочности. Выявлены новые закономерности, связывающие характеристики датчиков давления с геометрией его конструктивных элементов.

7. Научно обоснован обобщенный показатель качества пьезоэлектрических датчиков давления, характеризующий объем возможностей в виде плоскости давление-частота, нормированный,на площадь, связывающую датчик с объектом измерений.

8. Разработаны конечно-элементные пространственные электротермоупру-гие модели различных типов пьезоэлектрических датчиков, включая датчиков изгибающего момента, излучателей-приемников ультразвуковых волн, вибрационных сигнализаторов уровня, которые охватывают все типы пьезоэлектрических измерительных преобразователей с точки зрения физического принципа действия и хорошо согласуются с опытными данными.

9. Разработана серия пьезоэлектрических датчиков с уникальными свойствами для вихревых расходомеров энергоносителей, систем управления транспортировкой углеводородов, отработки изделий ракетно-космической техники.

Практическая значимость работы

1. Полученные в настоящей работе теоретические и экспериментальные результаты позволяют улучшить технические характеристики пьезоэлектрических датчиков за счет повышения достоверности оценок и оптимизации параметров при проектировании, сократить количество натурных испытаний, ускорить доводку опытных образцов.

Личный вклад автора ,

В диссертации использованы материалы, в которых лично автору принадлежит постановка задач, выбор методов теоретических и экспериментальных исследований, анализ и обобщение результатов, предложения по практическому их применению при разработке новых датчиков.

Реализация работы

На основании теоретических и экспериментальных результатов настоящей работы созданы пьезоэлектрические датчики 014М, 018, 019, 021, 108 (ООО «Пьезоэлектрик» г. Ростов-на-Дону), с использованием которых разработаны 11 типов вихревых расходомеров воды, газа и пара, включенных в государственный реестр средств измерения РФ и серийно выпускаемых на 7 предприятиях страны, в том числе СВГ.М, СВГ.З и СВП.М (ОАО «Сибнефтеавтоматика» г. Тюмень), «Dymetic 9412», «Dymetic 9421», «Dymetic 9431» (ЗАО «Даймет» и «Опытный завод Электрон» г. Тюмень), «Ирга РВ» (ООО «Глобус», г. Белгород), «Взлет ВРС» (ЗАО «Взлет», г. Санкт-Петербург), «Ирвис РС4» (ООО «Ирвис» г. Казань), «Метран 331» и «Метран 332» (ЗАО «Метран», г. Челябинск).

Эти приборы по техническому уровню не уступают аналогам ведущих зарубежных фирм, а по некоторым характеристикам превосходят их; обеспечивают около 90% российского рынка вихревых средств учета газа и пара среди отечественных производителей, успешно конкурируют с традиционными приборами, основанными на измерении перепада давления на ссужающем устройстве, а также турбинного и ротационного типа, занимая на российском рынке более 23% среди промышленных приборов учета газа и 60% среди приборов учета пара.

В результате проведенных исследований' создана элементная база для успешного развития вихревой расходометрии в России и другие востребованные промышленностью пьезоэлектрические устройства для измерительных и управляющих систем, в том числе:

- сверхминиатюрные объемно-чувствительные датчики давления ДПС-008 для отработки изделий ракетно-космической техники (НИИ Физических измерений г.Пенза);

- пьезоэлектрические преобразователи 223 к первым отечественным промышленным ультразвуковым расходомерам газа «Оутейс 1222», применяемых в системах учета попутного газаша нефтепромыслах (ЗАО «Даймет», г. Тюмень);

- вибрационные сигнализаторы уровня СУ-802 (НКТБ «Пьезоприбор» ЮФУ, г. Ростов-на-Дону); превосходящие по предельным рабочим давлениям (до 10 МПа) лучшие отечественные образцы, для систем управления магистральных газопроводов высокого давления (ЗАО «Ставгазсервис», г. Ставрополь);

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались в рамках:

- Первой Всесоюзной конференции «Влияние внешних воздействий на реальную структуру сегнетоэлектриков».-Черноголовка, 1981.

- Межотраслевых семинаров «Пьезоэлектрические материалы и преобразователи».-Белая Речка 1981, 1985.

- Седьмой Всесоюзной конференции «Методы получения и анализа ферри-товых, сегнето-, пьезоэлектрических, резистивных, конденсаторных материалов и сырья для них. — Донецк, 1983.

- Всесоюзного семинара «Применение пьезоактивных материалов в промышленности. - Ленинград, 1985.

- Всесоюзного научного семинара «Керамические, конденсаторные, сегне-то- и пьезоэлектрические материалы». - Рига^ 1986.

- Всесоюзных конференций «Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления». - Пенза, 1986, 1999.

- Всесоюзной конференции по актуальным проблемам получения и применения сегнето- и пьезоматериалов. - Москва, 1987.

The Ninth International Symposium on the Applications of Ferroelectrics,- Penn State Scanticon Conference Center, Pennsylvania, USA, 1994

- Всероссийской научной конференции «Фундаментальные проблемы пье-зоэлектроники» - Азов, 1995.

- Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». - Ростов-на-Дону, 1999.

- Всероссийских конференций «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения». - 1998,2000,2002.

- Всероссийской конференции «Коммерческий учет энергоносителей».-Санкт-Петербург, 2000.

- The Tenth International Congress on Sound and Vibration, - Stockholm, Sweden,

2003.

- Всероссийской конференции «Датчики и детекторы ВВТ».- Пенза, 2004.

- Четвертой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBL.- Москва, 2004.

- Всероссийских конференций «Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения и нанотехнологий». - 2004, 2006, 2008. t - Научно-технической конференции с международным участием «КомпьюI терные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении». — Таганрог, 2007.

- Третьей Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления». - Домбай, 2008. '

На защиту выносятся:

- аналитическая модель чувствительного элемента пьезоэлектрического датчика с деформацией растяжение-сжатие в виде , кусочно-однородного пространственного электротермоупругого тела и выявленные новые закономерности, связывающие функцию преобразования и прочность чувствительного элемента при действии осевой силы и изменении температуры с упругими модулями материалов и толщиной деталей;

- новые методы и средства испытаний пьезокерамических материалов (ПКМ), в том числе упругих и пьезоэлектрических модулей, теплового расширения; прочности на растяжение; результаты комплексных исследований их характеристик;

- методы оценки механической надежности пьезоэлектрических датчиков с учетом пространственного напряженного состояния чувствительного элемента в условиях эксплуатации при действии давления и изменении температуры; способы-повышения надежности пьезоэлектрических датчиков; заключающиеся в: рациональном выборе материалов силопередающих элементов и температуры сборки чувствительного элемента;

- критерий выбора материалов силопередающих.элементов заключающийся в следующем: материалы должны быть таковы, чтобы оценка вероятности неразрушения чувствительного элемента в условиях; эксплуатации, определенная в рамках пространственной модели напряженного1 состояния, соответствовала заданным требованиям, вытекающим из структурно-функционального анализа надежности датчика; - аналитическая пространственная электротермоупругая .модель пьезоэлектрического чувствительного элемента при действии всестороннего давления с учетом адиабатического изменения температуры окружающей среды и выявленные новые закономерности, связывающие его коэффициент преобразования с характеристиками материалов, геометрией деталей, свойствами внешней среды и частотой процесса; способы защиты пьезоэлемента от негативного влияния пиро-эффекта путем его теплоизоляции, а также снижения виброэквивалента;

- методы анализа и синтеза пьезоэлектрических датчиков на основе конечно-элементных пространственных электротермоупругих моделей- инвариантных относительно геометрии изделия, и способов приложения нагрузки, отличающиеся. комплексным учетом требований к динамическим характеристикам, чувствительности к информационному параметру и влияющим механическим факторам, прочности в условиях эксплуатации при действии давления и изменении температуры;

- конечно-элементные пространственные электротермоупругие модели пьезоэлектрических датчиков, включая датчики давления различных типов, датчики изгибающего момента для вихревых расходомеров, излучатели-приемники ультразвуковых волн, вибрационные сигнализаторы уровня; с

- обобщенный* показатель качества пьезоэлектрических датчиков давления; характеризующий объем.возможностей в виде плоскости давление-частота, нормированный на площадь, связывающую датчик с объектом .измерении.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 53 научные работы, в том\числе: 1 монография; 14 статей в рецензируемых периодических изданиях по списку ВАК, 8 авторских свидетельств СССР, 1 патент РФ, 2 работы в трудах международных научных конгрессов и-симпозиумов, 15 статей в научно-технических сборниках и журналах, 12 работ в трудах Всесоюзных, Всероссийских и межотраслевых научно-технических конференций и семинаров

Общая характеристика диссертации

Диссертация состоит из введения, восьми глав, основных выводов и приложения. Объем диссертации^составляет 360 страниц, содержит 112 рисунков, 39 таблиц, библиография - 236 наименований. В приложении приведены 11 актов внедрения.

Заключение диссертации по теме «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», Богуш, Михаил Валерьевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 .Сформулированы основные требования, которым должны соответствовать преобразователи энергии потока в электрический сигнал вихревых расходомеров воды, газа и пара. Показано, что выпускаемые промышленностью пьезоэлектрические датчики давления не соответствуют этим требованиям: датчики быстропе-ременных давлений не обладают достаточной чувствительностью, а датчики акустических давлений не обеспечивают необходимых условий эксплуатации.

В работе предложено исследовать пути оптимизации характеристик пьезоэлектрических датчиков с учетом требований к информативности и прочности в рабочих условиях с помощью пространственных электротермоупругих моделей.

2. Впервые разработана аналитическая модель чувствительного элемента пьезоэлектрического датчика с деформацией растяжение-сжатие в виде кусочно-однородного пространственного электротермоупругого тела, содержащего пьезо-элемент и силопередающие элементы из различных материалов. Выявлены основные закономерности, связывающие функцию преобразования и прочность чувствительного элемента при действии осевой силы и изменении температуры с упругими модулями материалов и толщиной деталей. Найдены новые пути повышения чувствительности к информационному параметру (а.с. 947768, 1120245) и снижения аддитивной погрешности пьезоэлектрических датчиков при изменении температуры (а.с. 1353235) с помощью силопередающих элементов с заданными упругими свойствами.

3. Разработаны новые способы и устройства для испытания пьезокерамиче-ских материалов, позволяющие упростить процедуру и повысить точность измерения упругих (а.с. 1253296, 1442867) и пьезоэлектрических (а.с. 1187078) модулей, теплового расширения, прочности на растяжение (а.с. 1250904) и проведены комплексные исследования их характеристик, необходимых для расчетов в рамках разработанных моделей.

4. Усовершенствованы методы оценки механической надежности пьезоэлектрических датчиков с учетом пространственного напряженного состояния чувствительного элемента в условиях эксплуатации при действии давления и изменении температуры и экспериментально доказана их более высокая достоверность. Предложены эффективные конструктивные и технологические приемы, обеспечивающие повышение надежности пьезоэлектрических датчиков в рабочих условиях, заключающиеся в рациональном выборе материалов силопередающих элементов и температуры сборки чувствительного элемента.

Предложен новый критерий выбора материалов силопередающих элементов заключающийся в следующем: материалы должны быть таковы, чтобы оценка вероятности неразрушения чувствительного элемента в условиях эксплуатации, определенная в рамках пространственной модели напряженного состояния, соответствовала заданным требованиям, вытекающим из структурно-функционального анализа надежности датчика.

5. Исследованы объемночувствительные пьезопреобразователи, открывающие новые пути миниатюризации и повышения технического уровня датчиков давления. Впервые разработана пространственная электротермоупругая модель пьезоэлектрического чувствительного элемента при действии всестороннего давления с учетом адиабатического изменения температуры окружающей среды. Выявлены новые закономерности, связывакнщге его'коэффициент преобразования с характеристиками материалов, геометрией деталей, свойствами внешней среды и частотой процесса. Предложены эффективные приемы защиты пьезоэлемента от негативного влияния пироэффекта путем его теплоизоляции, а также снижения виброэквивалента (а.с. 1262314). На основании полученных результатов разработаны сверхминиатюрные датчики давления, весом менее 0,1 г, нашедшие применение при отработке изделий ракетно-космической техники.

6. Разработаны новые методы анализа и синтеза пьезоэлектрических датчиков на основе универсальных относительно геометрии изделия и способов приложения нагрузки численных пространственных электротермоупругих моделей, отличающиеся комплексным учетом требований к динамическим характеристикам, чувствительности к информационному параметру и влияющим механическим факторам, прочности в условиях эксплуатации при действии давления и изменении температуры.

7. Разработаны конечно-элементные модели различных типов пьезоэлектрических датчиков давления и экспериментально подтверждена их достоверность для расчета коэффициента преобразования, собственных частот, вибрационной чувствительности и прочности. Выявлены новые закономерности, связывающие характеристики датчиков давления с геометрией его конструктивных элементов, на основании которых разработаны пьезоэлектрические датчики, соответствующие заданным требованиям и нашедшие применение в вихревых расходомерах.

8. Научно обоснован обобщенный показатель качества пьезоэлектрических датчиков давления, характеризующий объем возможностей в виде плоскости давление-частота, нормированный на площадь, связывающую датчик с объектом измерений. На основании анализа технических характеристик датчиков ведущих мировых производителей установлено, что созданные в рамках настоящей темы пьезоэлектрические датчики давления по уровню обобщенного показателя качества в 2-6 раз превосходят лучшие отечественные и известные зарубежные аналоги.

9. Разработаны конечно-элементные модели датчиков изгибающего момента для вихревых расходомеров, излучателей-приемников для ультразвуковых расходомеров газа, вибрационных сигнализаторов уровня для систем управления транспортировкой углеводородов. Эти модели охватывают все типы пьезоэлектрических измерительных преобразователей с точки зрения физического принципа действия и хорошо согласуются с опытными данными.

10. На основе разработанных датчиков созданы 11 типов вихревых расходомеров воды, газа, пара, включенных в государственный реестр средств измерения РФ и выпускаемых на 7 предприятиях страны в объеме около 3000 штук в год на сумму около 200 млн. рублей. Эти приборы не уступают по техническим характеристикам лучшим зарубежным образцам, а по максимальным диаметрам условного прохода (500 мм) и предельным температурам (500 °С) превосходя их.

В результате выполнения диссертационной работы решена крупная научная проблема, имеющая важное хозяйственное значение — разработаны новые методы анализа и синтеза пьезоэлектрических датчиков на основе пространственных электротермоупругих моделей, обеспечивающие улучшение их технических характеристик, а также создана элементная база для успешного развития вихревой расходометрии в России и оснащения промышленности высокоточными приборами, универсальными относительно свойств измеряемой среды.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Богуш, Михаил Валерьевич, 2008 год

1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества.Изд.З-е, переработанное. и доп. - JL: Машиностроение, 1975.- 776 с.

2. Киясбейли А.Ш., Перелыптейн М.Е. Вихревые измерительные приборы. -М.: Машиностроение, 1978. -152 с.

3. Маштаков,Б.П., Грикевич A.B. Вихревые расходомеры с телом обтекания. Перспективы вихревой расходометрии.- Приборы и системы управления- 1990, №12, с.24-26.

4. Абрамов Г.С., Барычев A.B., Зимин М.И. Практическая расходомет-рия в промышленности М.: ОАО ВНИИОЭНГ, 2000. - 472 с.

5. Абрамов Г.С., Барычев A.B., Практическая расходометрия в нефтяной промышленности М.: ОАО ВНИИОЭНГ, 2002. - 460 с.

6. ГОСТ 8.563.1-97. Измерение расхода и количества жидкости и газов методом переменного перепада давления. Минск: Изд-во стандартов, 1997.

7. Пьезоэлектрическое приборостроение: сборник в 3 томах Т.З.Богуш М.В. Пьезоэлектрические датчики для экстремальных условий эксплуатации. Ростов-на-Дону. Издательство СКНЦ ВШ, 2006, 346 с: ил.

8. Вихревые расходомеры Vortex серии PhD™. www.promatis.ru/files/emco.pdf. ЗАО «Проматис».- 2007.

9. Вихревой расходомер OPNISWIRL 4070С//Датчики и системы.-2006.-№12.- С.65.

10. Вихревой расходомер для жидкостей, газа, насыщенного и перегретого пара Prowirl серии PROline. www.automatization.ru/equip-db/device.php?id=50310. ЗАО "Геолинк Консалтинг". - 2007.

11. Вихревые расходомеры DY (digitalYEWFLO) и YF100 (YEWFLO). tehnosystems.ru/katalog.php?id=27. ЗАО «Техносистемы». — 2007.

12. Баженов A.A., Гориш A.B., Яровиков В.И. Пьезоэлектрические датчики механических величин. Современное состояние и перспективы развития. В. сб.: Фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения, т. 2. - Ростов-на-Дону, 1999, с.15-25.

13. Проектирование датчиков для измерения механических величин/ Под общ. ред. Е.П. Осадчего. -М.: Машиностроение. 1979. -480 с.

14. Датчики теплофизических и механических параметров: Справочник в трех томах./ Под общ. ред. Ю.Н. Коптева; Под ред. Е.Е. Богдатьева, A.B. Гориша, Я.В. Малкова. М.: ИПРЖР, Т.1 (кн.2) 1998 512 е., Т.2 1999 -688 с.

15. Бутов В.И., Забродина С.Д.Кузин В.И. Пьезоэлектрические датчики быстропеременных давлений// Приборы и системы управления, №10, 1990, с.11-12.

16. Михайлов П.Г., Бутов В.И., Политменцева Т.Н., Гориш A.B. Пье-зодатчики быстропеременных, импульсных и акустических давлений. Радиотехника, 1995, № 10, с36 -37.

17. Бутов В.И., Вусевкер Ю.А., Мокров Е.А., Панич А.Е., Высокотемпературные пьезоэлектрические датчики малых и сверхмалых уровней. В сб.: Пьезотехника - 2000, М.,2000, с.277- 282.

18. Гориш A.B., Богуш М.В., Рогач Т.В. Лысаков З.В. Преобразователи для малогабаритных датчиков акустических и быстропеременных давлений — В сб.: Пьезоактивные материалы. Физика, технология, применение в приборах. Ростов-на-Дону, 1992, 67-71.

19. Датчики и преобразующая аппаратура. Каталог НИИ Физических измерений.- Пенза, 2001, 157с.

20. Средства пьезоэлектрического приборостроения. Каталог — 90, Ростов-на-Дону, ОКТБ Пьезоприбор РГУ, 1990, 115 с.

21. Михайлов П.Г., Бутов В.И., Винокуров И.П., Кузьмич И.И. Датчики акустических давлений. Приборы и системы управления, №10,1990,с. 13.

22. Михайлов П.Г., Забродина С.Д., Бутов В.И., Кузин В.Н. Пьезодат-чики для измерения акустических и быстропеременных давлений/ Измерительная техника, 1994, № 6, с. 11-12.

23. Pressure Sensors, www.pcb.com . PCB Piezotronik JNG, 2007.

24. Пьезоэлектрические датчики давления, www.kistler.com. Kistler Insnrument AG, 2007.

25. Pressure Sensors.www.dytran.com. Dytran Instruments Inc. 2007.

26. Каталог фирмы "Vibro-Meter" 2000.

27. Най Дж. Физические свойства кристаллов. — М.: Иностранная литература, 1967. 386 с.

28. Берлинкур Д., Керран Д., Жаффе Г. Пьезоэлектрические и пьезо-магнитные материалы и их применение в ультразвуке. — В кн.: Физическая акустика под ред. У.Мэзона, т.1, ч.А. М.:Мир, 1966, с.204-324.

29. Яффе Б., Кук У., Яффе Г. Пьезоэлектрическая керамика. — М.:Мир, 1974, -289 с.

30. Иориш Ю.А. Виброметрия. М.: Гос. Научно-тех. изд-во машиностроительной лит-ры. 1963, с.563-569

31. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин.- М.-Л.:Энергия, 1966, с.52-61.

32. Бойков H.A. Измерение давления при быстропеременных процессах.- М.: Энергия, 1970. 470 с.

33. Левшина К.С., Новицкий И.В. Электрические измерения физических величин, М.: Энергоатомиздат, 1973, с. 107-130.

34. Нуберт Г.И. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. М.: Энергия, 1970. - 470 с.

35. Бауман Э. Измерение сил электрическими методами.— М.: Мир, 1978.-430 с.

36. Пьезокерамические преобразователи: Справочник / В.В. Ганополь-ский, Б.А. Касаткин, Ф.Ф. Легуша и др.: Судостроение, 1984. 266 с.

37. Коган С.Л. Оценка помехоустойчивости низкочастотного пьезопри-емника с согласующим усилителем. — В кн.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи.- Ростов-на-Дону, 1985, с.70-76.

38. Донсков В.И., Янчич В.В., Лимарев А.И., Козлов В.В. Акселерометры для измерения вибрации при высоких температурах. В кн.: Вибрационная техника. -М.: ДНТП, 1978, с. 146-161.

39. Martini K.P. New range of high temperature courts pressure transducers.-«Kistler Instrument AG».Transducers"77 conference, pressure measurement. 1977 — 20 p. ,

40. Ультразвуковые преобразователи / Под ред. Е. Кикучи. М.: Мир, 1972, 422 с.

41. Кадомцев И.Г., Крамаров О.П., Царюк Л.Б. Влияние клеевого слоя на работу биморфного пьезоэлемента в статическом режиме. — Электронная техника, cep.IX, Радиокомпоненты, 1966, вып.З, с. 117-123.

42. Усачев В.В., Шекунова Н.В. К исследованию напряженного состояния пьезоэлектрических преобразователей с колебаниями изгиба. Электронная техника, cep.IX, радиокомпоненты, 1968, вып.З, с. 76-89.

43. Цеханский K.P., Макеев В.П. Способ повышения коэффициента преобразования пьезоакселерометров. В кн.: Вибрационная техника. - М.: МДНТП, 1978, с. 151-159.Y

44. Баженов A.A., Яровиков В.И. Универсальная модель пьезоэлектрических преобразователей механических величин с распределенными параметрами/Измерительная техника, 2007, №12, с 30-35.

45. Домаркас В., Петраускас А. Колебания ассиметричных биморфных излучателей. — Ультразвук: Научн. труды вузов Литовской ССР, 1976, вып. 8, с. 57-63.

46. Устинов Ю.А. Электроупругость. Некоторые вопросы математического моделирования//Соросовский образовательный журнал. 1996, №9,- с 122-127.

47. Гетман И.П., Устинов Ю.А. К теории неоднородных электроупругих плит. Прикладная механика и математика. 1979, т. 43, с. 923-937.

48. Мадорский В.В., Устинов Ю.А. К оценке неоднородности поля механических напряжений в пьезокерамических дисках. В кн.: Пьезоэлектрические материалы и пьезопреобразователи. Ростов-на-Дону: изд-во РГУ, 1971, с. 65-80.

49. Мотовиловец И.А. Теплопроводность пластин и тел вращения. — Киев: Наукова думка, 1969. 144 с.

50. Микитюк С.А., Колеватов Ю.А., Сентюрин Е.Г. Влияние толщины слоев на температурные напряжения в трехслойной пластине. Физико-химическая механика материалов, 1975, т.11, № 1, с. 79-81.

51. Белейчева Т.Г. Термоупругие напряжения в кусочно-однородных структурах. Прикладная механика и техническая физика, 1978, № 5, с. 135

52. Улитко А.Ф. К теории колебаний пьезокерамических тел. В сб.: Тепловые напряжения в элементах конструкций, 1975, вып. 15, с. 90-99.

53. Космодамианский A.C., Ложкин В.Н. Квазистатическая задача термоупругости для анизотропного слоя с учетом пьезо- и пироэффектов. Известия АН Арм.ССР, 1975, XXVIII, №3, с. 29-34.

54. Дунаевский В.П., Санин Е.И., Донсков В.И. Чувствительность пье-зоакселерометров к переменным температурам. — В кн.: Вибрационная техника.-М.: МДНТП, 1978, с. 151-159.

55. Янчич В.В., Санин Е.И. Инженерный расчет монолитных пьезоэлектрических преобразователей. — В кн.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. Ростов-на-Дону, изд-во РГУ, 1985, с. 52-59.

56. Крамаров О.П., Горелов М.И. Роль пирроэффекта при термообработке пьезокерамики. — В кн.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. -Ростов-на-Дону, 1971, с. 101-109.

57. А.с. № 570133 (СССР). Способ поляризации сегнетокерамики / О.П. Крамаров, С.О. Крамаров, Ю.А. Вусевкер, Опубл. В Б.И.,1976, № 14.60. .Zienkiewicz О.С. The finite element method: from intuition to generality, Appl. Mech. Rev., 23,1970, p.249-256

58. Allik H., Hughes T. J. R. Finite element method for piezoelectric vibration // Int. J. Numer. Meth. Eng. 1970. V.2, N 2, p. 151-157.

59. Kagawa Y., Yamabuchi T. A finete element approach to electromechanical problems with on application to energy tropped end.- Surface-wave divices. JEEE, SU-23, 1976, №4, p.263.

60. Г. Стренг, Дж. Фикс. Теория метода конечных элементов. М., Мир, 1977, с. 349.

61. ATILA. Finite-element code for piezoelectric and magnetostrictive transducer and actuator modeling. V.5.1.1. User's Manual./Lille Cedex (France): ISEN, 1997.

62. Сборники трудов 1-7 конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBL, М. 2001-2007.

63. Программы. Решения, www.cadfem.ru, 2007

64. Белоконь A.B., Наседкин A.B. Расчет некоторых типов задач тер-моэлектроупругости с использованием пакетов ANSYS и ACELAN // Изв. вузов. Сев. Кавк. регион. Естеств. науки. 2004. Спецвыпуск. Математика и механика сплошной среды. С.52-55.

65. Наседкин A.B. К расчету эффективных модулей пористой пьезоке-рамики // Теоретич. и прикладная механика. 2003. Вып. 37. С.47-51.

66. Rybjanets A., Nasedkin A., Turik A. New micro structural design concept for polycrystalline composite materials // Integrated Ferroelectrics. V.63. 2004. P.179-182.

67. Даниленко A.C., Наседкин A.B. Разработка конечных элементов для стержневых и балочных пьезоэлектрических преобразователей // BicHHK Донецького ушверситету. Сер.А: Природнич1 науки. 2002. Вип.1. С. 127-130.

68. Наседкин A.B. К расчету по МКЭ пьезопреобразователей, нагруженных на акустическую среду // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естеств. науки. 1999. № 1. С.48-51.

69. Наседкин A.B. Конечно-элементный анализ спектральных задач для упругих и электроупругих волноводов с гармоническими подвижными источниками // Известия РАН. МТТ. 2000. № 3. С.40-46.

70. Iovane G., Nasedkin A.V., Passarella F. Moving oscillating loads in 2D anisotropic elastic medium: plane waves and fundamental solutions // Wave Motion. V. 43, No.l. 2005. P. 51-66.

71. Богач A.A. Расчет фильтра на поверхностных акустических волнах в ANSYS// Сборник трудов четвертой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBL, М. 2004, с 316-322.

72. Еремеев В.А., Соловьев А.Н. Собственные колебания и поверхностные волны в некоторых микро- и наноструктурах// В кн. Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения и нанотехнологий. Ростов-на-Дону. Изд-во ООО «ЦВВР». 2006. с. 194-200.

73. Ватульян А.О., Кирютенко А.Ю., Наседкин A.B. Плоские волны и фундаментальные решения в линейной термоэлектроупругости // Прикладная механика и техническая физика. 1996. Т.37, N5. С.135-142.

74. Белоконь A.B., Наседкин A.B. Колебания термоэлектроупругих тел ограниченных размеров // Современные проблемы механики сплошной среды. Сб. научн. статей. Ростов-на-Дону: МП "Книга". 1995. С.31-46.

75. Ватульян А.О., Кирютенко А.Ю., Наседкин A.B. О формулировке граничных интегральных уравнений связанной термоэлектроупругости // Интегродифференциальные операторы и их приложения. Межвуз. сб. науч. трудов / ДГТУ, Ростов-на-Дону. 1996. С. 19-25.

76. Наседкин.A.B. Моделирование некоторых типов задач термоэлектроупругости в ANSYS. Сборник трудов четвертой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBL, М. 2004, с 311-315.

77. Ando Е., Kagawa Y. Finite element simulation of transient heat response in ultrasonic transducers.//IEEE Trans/ Ultrason.,Ferroelect. And Freq. Control.-1992.-V.3 9, N 3. P 432-440.

78. Kanayama K. Thermal analysis of piezoelectric transformer //IEEE Ultrasonics Symp. 1988.- P. 901-904.

79. Ерофеев A.A. Пьезоэлектрическое приборостроение: состояние и перспективы — В сб. фундаментальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения . Ростов-на-Дону, 1999, т.2, с.67-72.

80. Пьезоэлектрическое приборостроение / A.B. Гориш, В.П. Дудкевич, М.Ф. Куприянов, А.Е.Панич и др.: Под ред. A.B. Гориша, Т.1 Физика сегнето-электрической керамики -М.: ИПРЖР, 1999. -368 с.

81. Пьезоэлектрическая керамика: принципы и применение./ Пер. с англ. С.Н.Жукова. Мн. ООО «ФУАинформ», 2003. - 112 с.

82. Пьезоэлектрические приборы для измерения давлений, усилий, ускорений. Проспект фирмы Kistler Insnrument AG (Швейцария), 1999. — 12 с.

83. Каталог фирмы "Endevko" (США) 1999.

84. A.c. 487267 (СССР) Пьезокерамический материал / Ю.А, Вусевкер, Л.Е. Епремян, О.П. Крамаров и др., Опубл. В БИ. 1975, №46.

85. A.c. 734116 (СССР) Пьезокерамический материал / Ю.А. Вусевкер, В.И. Ривкин, О.П. Крамаров. Опубл. В БИ, 1980, №18.

86. Фесенко Е.Г., Данцигер А .Я., Резниченко Л. А., Богуш М.В., Куприянов, М.Ф. Шилкина Л.А. Особенности зависимостей состав структура свойства в твердых растворах на основе ниобата натрия//Журнал технической физики 1982, т.52, в.2. с. 362-365.

87. Чернышов В.А., Резниченко Л.А., Богуш М.В., Панич А.Е. Исследования материала для высокотемпературных пьезодатчиков. — В сб.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. Ростов-на-Дону, 1989, Вып.8, с.13-135.

88. Ikegami S., Ueda I. Piezoelectricity in Ceramics of Ferroelectric Bis-musth Compaund with Layer Structure. Japanese J. of Appl. Phys., 1974, v. 13, №10, p. 1572-1577.

89. Крамаров О.П., Богуш M.B. Мадорский B.B. Упругое взаимодействие пьезоэлемента с прокладками под действием одноосной квазистатической силы. — В сб.: Физические явления в поликристаллических сегнетоэлек-триках. Л.: Изд-во АН СССР, 1981, с 61-66.

90. Богуш М.В., Мадорский В.В., Гориш A.B. Влияние упругого взаимодействия пьезоэлемента с пуансонами на чувствительность преобразователя. — В кн.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. Ростов-на-Дону, изд-во РГУ, 1985, с. 67-70.

91. Богуш М.В. О термоупругих напряжениях в пьезоэлементе в составе датчика. В сб.: Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления: Тезисы докладов Всесоюзной конференции. Пенза, 1986, с.54-55.

92. Богуш М.В. Исследование неоднородных чувствительных элементов пьезоэлектрических датчиков //Датчики и системы 2008.- № 2.- с.2-8.

93. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1968. - 448 с.

94. Партон В.З., Перлин П.И. Методы математической теории упругости. -М.: Наука, 1981. -688 с.

95. Писаренко Г.С. Сопротивление материалов. — Киев: Вища школа, 1979.-694 с.

96. Беляев И.М., Рядно A.A. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высшая школа, 1978. — 328 с.

97. A.c. 1120245 (СССР). Пьезоэлектрический преобразователь / М.В. Богуш, A.B. Гориш, О.П. Крамаров, В.В. Мадорский. Опубл. В Б.И., 1984, №39.

98. A.c. 947768 (СССР). Пьезоэлектрический преобразователь /его варианты / О.П. Корамаров, М.В. Богуш, С.О. Крамаров. Опубл. в Б.И., 1982, №28.

99. Зацаринный В.П. Прочность пьезокерамики. — Ростов-на-Дону: изд-во РГУ, 1978.-205 с.

100. Богуш M.B. Влияние упругих свойств силопередающих элементов на предельные уровни квазистатического давления на пьезопреобразователь.-В кн.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. Вып.6, Ростов-на-Дону, 1987, с. 73-77.

101. A.c. 1250904. Способ испытания на растяжение образцов керамических материалов / М.В. Богуш, С.О.Крамаров, В.В. Мадорский. Опубл. в Б.И., 1986, №30.

102. Богуш М.В., Артемов Ю.А., Гориш A.B., Старостин В.Н. Температурные напряжения в пьезоэлектрических датчиках.- Зарубежная радиоэлектроника, 1996, №9, с.72-74.

103. Субботин М.И., Дунаевский В.П., Вуколов А.Н. О работе пьезоэлектрических акселерометров при воздействии некоторых влияющих факторов. В сб.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. - Ростов-на-Дону, изд-во РГУ, 1977, с. 94-100.

104. Kleinmichel G. Messurertverfalschungen durch ankoppel und umi-veltunfliisse an electromechanischen schwingungsaufnehmern/ - Measurement and Instrumentation, 1973, v.3, p.339.

105. Материалы в приборостроении и автоматике / под ред. Ю.М. Пятина. М.: Машиностроение, 1982. - 528 с.

106. A.c. 1353235 (СССР). Пьезоэлектрический преобразователь / М.В. Богуш, A.B. Гориш, О.П. Крамаров, В.В. Мадорский. Опубл. в Б.И., 1986.

107. A.c. 1187078 (СССР). Устройство для измерения величины пье-зомодуля керамических элементов/ О.П.Крамаров, М.В. Богуш, А.И. Сокалло, В.А. Хренкин, В.В Мадорский, B.JI. Шихман, -. Опубл. в Б.И., 1985, № 39.

108. ОСТ 11 0444-87. Материалы пьезокерамические. Технические условия. 1987.-141 с.ч

109. IRE standards on piezoelectric crystals, measurements of piezoelectric ceramic. -Proc/ IRE, 1961, v.49, p.l 162.

110. Лазуткин В.Н., Сухова В.А. Система совместных измерений для определения констант пьезокерамических материалов. — В кн.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. — Ростов-на-Дону, 1976, с. 13 6-140ч

111. Шарапов M.B., Мусиенко М.П., Шарапова E.B.Пьезоэлектрические датчики/ Под. Ред. В.М. Шарапова.- М: Техносфера, 2006.-632 с.

112. А.с. 1442867 (СССР). Способ измерения коэффициента Пуассона пьезокерамических материалов/ В.В. Мадорский, В.В.Мадорский, М.В. Богуш -опубл. 1988, БИ№ 45.

113. Крамаров О.П., Сокалло А.И., Шихман B.JL, Хренкин В.И. Влияние поверхностных эффектов на величину пьезомодуля, измеренного квазистатическим методом. В сб.: Прочность поликристаллических сегнетоэлек-триков. Л. 1981, с 68-74.

114. Instruction manual for model 50083 d33/capacitance tester. Revised 9/80. EndevcoC., 1984.

115. A. c. 1103161 (СССР)! Устройство для измерения'продольного пьезомодуля керамических элементов/ В.К. Доля, О.П. Крамаров, Ю.А. Крамаров. -Опубл. в БИ 1984, №26.

116. А. с. 1187078 (СССР). Устройство для измерения величины пьезомодуля керамических элементов/ О.П. Крамаров, М.В. Богуш, А.И. Сокалло, В.А. Хренкин, В.В. Мадорский, В.Л. Шихман Опубл. в БИ 1985, № 39.

117. Крамаров О.П., Богуш М.В., Сокалло А.И., Шихман B.JI. Исследование упругих, диэлектрических и пьезоэлектрических модулей керамики на основе титаната висмута.- В кн.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. Ростов-на-Дону, 1985.С. 4-8.

118. Бородин В.З., Дорошенко В.А., Крамаров О.П., Мадорский В.В. Ориентационные эффекты в сегнетокерамике при действии одномерного сжатия параллельного оси поляризацию В сб.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. Ростов-на-Дону, 197I.e. 49-58.

119. Смажевская Е.Г., Фельдман Н.Б. Пьезоэлектрическая керамика. -М.: «Советское радио» 1971, 199 с.

120. Барфут Дж, Тейлор Дж. Полярные диэлектрики и их применение. М.: Мир, 1981,250 с.

121. Гориш А.В., Горбунов С.М. Вусевкер Ю.А. и др. Исследование процесса старения пьезокерамики в условиях длительного хранения. М.: «Радиотехника», 1995, №10, с.55-56.

122. Cook W., Berlincourt D., Schulz F. Thermal expansion and piezoelectricity in lead titanate-zerconat and berium titanate. g. Appl. Phys, 1963, v.34, p.1392-1398.

123. Богуш М.В., Гориш А.В., Кривцова С.П. Тепловое расширение пье-зокерамических материалов ЦТС-83Г и ТВ-2. В кн.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. - Ростов-на-Дону, 1985, с.24-29.

124. Метелкин И.И. Сварка керамики с металлами. М.: Машиностроение, 1977. 158 с.

125. Богуш М.В. Влияние электрических граничных условий на тепловое расширение пьезокерамики. — В сб.: Керамические, конденсаторные, сегнето- и пьезоэлектрические материалы. Тезисы докладов Всесоюзного научного семинара. Рига,1986,с. 70.

126. A.c. 348917 (СССР). Устройство для нагружения давлением полых круговых цилиндров/ И.П. Пронченко, Ю.П. Степаненко опубл. в БИ, 1972. №25.

127. Зацаринный В.П., Пашков Д.П., Пронченко И.П. и др. О методике испытаний пьезокерамических материалов растяжением. В кн.: Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. - Ростов-на-Дону, 1976, с. 141-153.

128. Зацаринный В.П., Ибраимов Н.С., Пашков Д.П. и др. Разрушение пьезокерамических материалов при сжатии дисков по образующим плоскими соосными штампами. Известия СКНЦ ВШ, технические науки, 1976, № 1, с. 76 -79.

129. A.c. 1250904. Способ испытания на растяжение образцов керамических материалов / М.В. Богуш, С.О.Крамаров, В.В. Мадорский. Опубл. в Б.И., 1986, №30.

130. Осадчий Е.П. Проблемы разработки теории и инженерных методов проектирования датчиков// Приборы и системы управления, 1985, №1 — с.16-18.

131. Карпов В.И. Оценка механической надежности элементов конструкции датчика. Датчики систем измерения, контроля и управления.: Меж. вуз. сб. науч. тр. - Пенза: Пенз. политех, ин-т, 1981, вып.1, с. 139-143.

132. Александров В.К., Евдокимов В.Е., Смолко Э.М. Моделирование динамических характеристик пьезоэлектрических акселерометров. В кн.: Виброметрия. -М.: МДНТП, 1982, с.146-149.

133. Акимов А.Ю., Зегжда П.Е., Мокров А.Е., Шмаков Э.М. Проблемы автоматизации проектирования датчиков//Приборы и системы управления. 1990, №10.- с.38-40.

134. Богуш М.В. Оценка механической надежности чувствительных элементов пьезоэлектрических датчиков на основе пространственной модели напряженного состояния//Датчики и системы — 2008. № 3. - с. 6-8.

135. Зажигаев JI.C., Кишьян A.A. Романников Ю.И. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента.- М.: Атомиздат, 1978. -291с.

136. Физические величины: Справочник/ А.П.Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.; Энергоатомиздат, 1991. -1232 с.

137. Янчич В.В., Крамаров О.П., Кравцов В.А. Монолитные пьезокера-мические виброизмерительные преобразователи. В сб. Пьезоэлектрические материалы и преобразователи. Изд-во РГУ, Ростов-на-Дону» 1976, с 161-163.

138. Богуш М.В. Изменение коэффициента преобразования пьезоэлектрических датчиков от температуры//Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика 2008. - № 2. - с. 36-39.

139. Лопатин С. С., Богуш М. В., Расторопов С. Б, Крамаров О.П. //Тез. докл. III Всес. конф. по актуальным проблемам получения и- применения сегнето и пьезоматериалов. М., 1987. с. 151.

140. Богуш М.В. Мадорский В.В., Митько В.Н. Об аномалиях объемного пьезоэффекта в керамических пластинах — ФТТ, 1990, т.32, №8, с 2324 -2327.

141. Ландау Л.Д. Лившиц Е.М. Статистическая физика. М., 1976. 583 с.

142. КухлингХ. Справочник по физике. -М.: Наука, 1972,- 348 с.

143. Пульсатор ЛХ53П. Паспорт, Пенза. НИИФИ, 1985, 15 с.

144. Вусевкер Ю.А., Гориш A.B., Богуш М.В., Старостин В.Н. Виброзащита пьезопреобразователей датчиков акустических давлений. В сб. Экология, мониторинг и рациональное природопользование // Научн. тр. Вып. 288 (II). М.: МГУЛеса, 1997. с 96- 100.

145. A.c. 1262314 (СССР). Пьезоэлектрический преобразователь для измерения давления/ Богуш М.В., Гориш A.B., Забродина С.Д.,. Крамаров О.П.,Кудинов А.П. опубл. 1986, БИ № 37.

146. ANSYS. Theory Ref. Rel. 8.0. Ed. P. Kothnke/ANSYS, Inc. Houston,

147. Каплун А.Б., Морозов E.M., Олферьева M.A. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. Изд.2-е, испр. М.: Едиториал УРСС, 2004. -272 с.

148. Богуш М.В. Проектирование пьезоэлектрических датчиков с использованием конечно-элементных математических моделей //Приборы -2007. № 12. - с. 30-38.

149. Богуш М.В., Пикалев Э.М. Анализ функции преобразования пьезоэлектрических датчиков давления методом конечных элементов // Известия ЮФУ. Технические науки .- 2008- №3. с. 74-84.

150. Средства измерения давления, уровня, расхода и температуры. Каталог продукции НКТБ «Пьезоприбор» РГУ и ООО «Пьезоэлектрик», г.Ростов-на-Дону, 2005 69 с.

151. Мокров Е.А. Метод построения датчиков акустического давления для ракетно-космической техники. В сб.: «Надежность и Качество 2001» Труды международного симпозиума. - Пенза, 2001, с. 152-157.

152. Король Е.И., Новицкий П.В., Шмаков Э.М. Оценка качества датчиков/ Труды ЛПИ. 1975. - №342. с. 17-19.

153. Богуш М.В., Мокров Е.А., Панич А.Е. Оценка информативности пьезоэлектрических датчиков давления российских и зарубежных производи-телей//Приборы. -2008. -№3. с. 13-16.

154. Пьезоэлектрический преобразователь. Патент РФ 289668/ М.В. Богуш, Ю.А. Вусевкер, А.П. Кудинов, А.Е. Панич. С.А. Чернявский. 2001.

155. Ультразвуковые расходомеры. Каталог фирмы "Panametrics" США. 1999 г. 40 с.

156. Теплосчетчики и расходомеры жидкости. Ч.З. Ультразвуковые. Каталог.» НПФ «Энтальпия». Екатеринбург. 2004. 92 с.

157. Богуш М.В., Пикалев Э.М. Пьезоэлектрические преобразователи для ультразвуковых расходомеров газа// В кн. Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения и нанотехнологий. Ростов-на-Дону. Изд-во ООО «ЦВВР». 2006. с. 124-129.

158. Богуш М.В. Проектирование пьезоэлектрических преобразователей для ультразвуковых расходомеров газа//Датчики и системы 2007.- №8.-с 8-11

159. Счетчик газа ультразвуковой Dymetic-1222. Счетчик газа ультразвуковой Dvmetic- 1022. www.dvmet.ru. ЗАО «Даймет».- 2006.

160. Endress+Hauser. General Specifications Catalogue. 2007.

161. Getman I., Lopatin S. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Ueber-wachung der Viskositaet eines Mediums in einem Behaelter. Offenlegungsschrift DE 10050299A1, Veroffentlichungsdatum 11.04.2002.

162. Лопатин C.C., Пфайффер X. Датчики предельного уровня для жидкостей. Физические принципы работы и возможности вибрационных датчиков//Технические средства автоматизации. 2004, № 12.,с 24-29.

163. Номенклатурный каталог на 2001 год ОАО «Автоматика», г.Воронеж, 2000,447 с.

164. Устройства уравнеметрии и средства автоматизации. Каталог 2002, ЗАО «Альбатрос», М. 2002, 223 с.

165. Годнев А.Г., Свицин A.A. Средства измерения количества топлива в резервуарах. Зарубежная радиоэлектроника, 1996, № 8, с.118-120. .

166. Богуш М.В. Расчет частотных характеристик пьезорезонансных сигнализаторов уровня» методом конечных элементов. Сборник трудов четвертой конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GMBL, М. 2004, сЗ 16-322.

167. Богуш М.В., Гарковец A.A., Панич А.Е., Шатуновский О.В. Пьезо-резонансные сигнализаторы уровня// В кн. Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения и нанотехнологий. Ростов-на-Дону. Изд-во ООО «ЦВВР». 2006. с. 63-68.

168. Богуш М.В. Пьезоэлектрические датчики для вихревых расходомеров воды, газа и пара. В кн.: Коммерческий учет энергоносителей. - СПб.: Политехника, 2000, с 28-30.

169. Богуш М.В. Современные пьезоэлектрические датчики для вихревых расходомеров//Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика -2007. -№ ц. с 32-37.

170. Богуш М.В., Пикалев Э.М. Проектирование пьезоэлектрических датчиков изгибающего момента для вихревых расходомеров газа и пара// Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика — 2008. № 3.

171. Горбунов И.А., Хоружев Г.М. Опыт эксплуатации счетчиков газа и пара на базе вихревого расходомера-счетчика «Ирга-РВ». Сборник трудов VII Всероссийского совещания выставки по энергосбережению. Екатеринбург, 2006 г.

172. Богуш М.В. Развитие вихревой расходометрии в России// Датчики и системы 2007. - №9. - с 2-9.

173. Богуш М.В. Успехи вихревой расходометрии/Шриборы 2007. -№8. - с. 32-39.

174. Расходомеры счетчики. Тематический каталог № 3 . Выпуск 1. ПГ Метран. Челябинск, изд-во «Книга». 2006. 187 с.

175. Планета СИБНА/ Князев С.Ю. Тюмень: ООО «РГ Проспект». 2006.-104 с.

176. Счетчик вихревой ультразвуковой, www.zelectr.ru. ОАО Опытный завод «Электрон».- 2006.

177. Теплосчетчики и расходомеры жидкости. Ч.З. Вихревые. Каталог.- НПФ «Энтальпия». Екатеринбург. 2004. 75 с.

178. Средства измерения расхода. НКТБ «Пьезоприбор», ООО «Пье-зоэлектрик». Энциклопедический справочник./ЯТриборостроение и Средства Автоматизации. 2003, №11, с.57 -64.

179. Пьезоэлектрические датчики для вихревых расходомеров. НКТБ «Пьезоприбор», ООО «Пьезоэлектрик»//Изобретения и рацпредложения в нефтегазовой промышленности.- 2002, № 2. с. 42, 43.

180. Абрамов Г.С., Зимин М.И. Вихревые счетчики газа промышленного назначения. Опыт разработки, производства и эксплуатации//АТиС в НП.-2001 -№1-2.- с. 14-16.

181. Абрамов Г.С., Барычев A.B., Баранов С.Л. К теории вихревых расходомеров //АТиС в НП.- 2003 № 6.- с. 11-16.

182. Счетчик газа вихревой Dymetic-9421. Счетчик пара вихревой Dy-metic-9431. www.dymet.ru. ЗАО «Даймет».- 2006.

183. Семенов» М.В., Киврин A.A. Вихревой расходомер-счетчик газа «Взлет ВРС»// ПРИБОРЫ. 2006. № 11 (77), - с 53-54.

184. Вихревой расходомер-счетчик газа Ирвис-РС4. www.gorgaz.ru. ЗАО НПП «Ирвис»,- 2007.

185. Горбунов И.А., Хоружев Г.М. Сравнение различных типов счетчиков газа (перспективы вихревой расходометрии) //Энергоанализ и энергоэффективность. 2006. №1(14), - С. 55-56.

186. Золотаревский С.А. О применимости вихревого метода измерения расхода для коммерческого учета газа.//Энергоанализ и энергоэффективность. -2006.- №1(14), -С. 57-59.

187. Зулькарнаев В.Р. Роль и место ОАО ИПФ «Сибнеавтоматика» на современном рынке промышленной расходометрии// Материалы 3-ей общероссийской научно-технической конференции по расходометрии. Тюмень.-2006.

188. Зимин М.И., Баранов С.Л., Вашурин В.П. Счетчик пара вихревой типа СВШАТиС в НП.- 1999 №7.- с.12-15.

189. Зимин М.И., Вашурин В.П. Методы и средства, применяемые для измерения расхода пара и переносимой им тепловой энергии."АТиС в НП", №6, 2003 с 17-18.

190. Бутузов В.А., Репин Л.А. Приборы учета тепловой энергии пара с вихревыми расходомерами//Новости теплоснабжения.- № 1(17)-2002,С.47— 50.

191. Абрамов Г.С.,.Зимин М.И, Баранов С.Л., Вашурин В.П. Вихревые зондовые расходомеры, опыт разработки и внедрения//АТиС в НП.- 2006 № 6.- с.4 -5.

192. Кратиров Д.В., Мекешкин В.М., Михеев Н.И., Молочников В.М.

193. Измерение расхода вихревым расходомером в условиях неравномерности по343токов// Материалы докладов национальной конференции по теплоэнергетике НКТЭ. Казань. -2006. с. 121-124.

194. Задорожный Ю.Г., Гирш В.И., Котельников Д.И. Проблемы соединения высокотемпературной пьезокерамики с металлами//Сб. докладов Всесоюзной конференции по сварке. Пермь, ППИ, 1988.С.155-157.

195. Т. G. Lupeiko and S. S. Lopatin .Old and New Problems in Piezoelectric Materials Research and Materials with High Hydrostatic Sensitivity// Inorganic Materials. 2004. №11. pi9-32.

196. Наседкин A.B., Шихман B.M , Захарова С.В, Иванилов И.В. Применение метода конечных элементов для расчета датчиков акустической эмиссии// Дефектоскопия, 2006, Т. 42, No. 2, стр. 16-27.

197. A.V. Nasedkin, V.M. Shikhman, S.V. Zakharova, I.V. Ivanilov, Application of finite-element methods for calculation of reception systems for acoustic-emission inspection// Russian Journal of Nondestructive Testing 2006, Volume 42, Number 2, pp. 16-27.