|
|
|
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КАБЕЛИПьезоэлектрические кабели Vibracoax™ (Philips Electronic Instruments, Norcross, GA) используются для мониторинга вибраций лопастей компрессора в самолетных двигателях турбинного типа. Такие кабели также применяются для обнаружения насекомых в хранилищах силоса и при анализе потока транспорта на автострадах. В последнем случае пьезоэлектрические кабели монтируются в дорожное покрытие перпендикулярно движению транспорта. При соответствующей установке и эксплуатации срок службы таких сенсоров составляет, по крайней мере, пять лет [12]. Эти датчики реагируют преимущественно на силы, направленные вдоль вертикальной оси. Пьезоэлектрический кабель состоит из твердого медного кожуха, покрытого слоем изоляции, внешний диаметр того составляет 3 мм; плотно спрессованного пьезоэлектрического керамического порошка и внутреннего медного стержня (рис. 8.15А). Обычно кабель заварен с одной стороны, а с другой стороны подсоединен к 50-ти омному кабелю расширения.
Рис. 8.15 .Датчики в виде пьезоэлектрических кабелей. А — устройство
кабеля Vibracoax, Б — полимерная пленка, используемая как компонент,
вырабатывающий напряжение. Другой метод реализации пьезоэлектрических кабелей
заключается в использовании полимерной пленки из поливинилиден фторида (PVDF) в
качестве одного из компонентов изоляции медного кабеля (рис. 8.15Б). Пленка из
PVDF при соответствующем изготовлении обладает пьезоэлектрическими свойствами,
что делает возможным построение на ее основе чувствительных элементов. Когда к
кабелю прикладывается механическая сила, пьезоэлектрическая пленка сжимается и
на ее поверхностях образуются электрические заряды противоположных знаков. Вибрационные датчики, реализованные в виде кабелей, строятся
на основе пьезоэлектрического эффекта: при сжатии внешней поверхности такого
кабеля на его внутреннем проводнике появляется электрический сигнал. 8.16), необходимо произвести его калибровку, поскольку форма выходного
электрического сигнала и его амплитуда зависят не только от свойств кабеля, но
и от типа покрытия и грунта. Выходной сигнал пропорционален механическому
напряжению, приложенному к кабелю Длинный кабель с тонким пьезоэлектрическим изоляционным
слоем обладает сравнительно низким выходным импедансом (600 пФ/м), что
нехарактерно для пьезоэлектрических устройств. Такой пьезоэлектрический кабель
имеет довольно широкий динамический диапазон (>200 дБ), способен
почувствовать вибрации малой амплитуды от дождя и града, при этом его выходной
сигнал сохранит свою линейность даже при движении по дороге тяжелых грузовиков. Внутренний медный провод и оплетка используются в качестве электродов,
собирающих заряды.
Для придания кабелю пьезоэлектрических свойств его
чувствительный компонент (керамический порошок или полимерная пленка) должны
пройти процедуру поляризации. Для этого кабель нагревается до температуры,
близкой к температуре Кюри, и для придания требуемой ориентации керамическим
диполям в порошке или диполям полимера в пленке подвергается воздействию
высокого напряжения, после чего охлаждается (высокое напряжение при этом не
отключается).
Рис. 8.16. Применение пьезоэлектрических кабелей при
мониторинге дороги: А — установка датчика в дорожное покрытие, Б — форма
выходных электрических сигналов
Когда такой кабель вмонтирован в дорожное покрытие (рис. Кабели данного типа выдерживают давление до 100 МПа и работают в температурном диапазоне — 40...+125°С. В таблице 8.2 приведены типовые параметры пьезокабелей Таблица 8.2. Типовые параметры пьезоэлектрических кабелей
.
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
