Составные пьезотрансформаторные датчики уровня сыпучих материалов

Abstract

Приведено описание принципов построения и особенностей функционирования составных пьезотрансформаторных датчиков (ПТД) уровня сыпучих материалов, применимых для работы в условиях высоких температур, химических и механических воздействий. Чувствительными элементами (ЧЭ) являются составные пьезоэлектрические трансформаторы (ПЭТ) с согласованными размерами. В зависимости от конструкции и назначения датчика ЧЭ может представлять собой колебательную систему с одной, двумя и более степенями свободы, систему с распределенными параметрами. Это позволяет использовать устройства такого типа в качестве сигнализаторов, а также для осуществления непрерывного контроля уровня сыпучих материалов в емкостях. Возбуждение механических колебаний в чувствительном элементе датчика и формирование выходных сигналов могут осуществляться по схемам с одним или двумя ПЭТ. При реализации первого варианта в качестве выходного сигнала датчика используется отношение выходных напряжений, снимаемых с одного ПЭТ на нормальных частотах синхронизации (НЧС) синфазных и противофазных колебаний в системе. При реализации второго варианта построения датчика используются выходные напряжения, снимаемые с двух ПЭТ на одной из НЧС. Реализация соответствующей схемы и способа формирования выходного сигнала датчика позволяет повысить метрологические и эксплуатационные характеристики измерительных устройств такого типа, расширить диапазон измерения и условия их эксплуатации. Описан механизм чувствительности датчика, представлены результаты имитационного моделирования работы датчика, выработаны рекомендации по разработке и проектированию измерительных устройств такого типа.

Keywords

• датчик уровня сыпучих материалов
• составной пьезотрансформатор
• связанные колебания
• системы с конечным числом степеней свободы
• системы с распределенными параметрами
• имитационное моделирование