Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах
Для контроля амплитуды вибраций и интенсивности кавитации разработаны контактные и бесконтактные измерители вибраций, а также индикаторы активности кавитации и кавитометры....
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2008
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52411 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах / В.Л. Ланин, Н.В. Дежкунов, В.С. Томаль // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 2. — С. 51-55. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-52411 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-524112014-01-01T03:11:21Z Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах Ланин, В.Л. Дежкунов, Н.В. Томаль, В.С. Технологические процессы и оборудование Для контроля амплитуды вибраций и интенсивности кавитации разработаны контактные и бесконтактные измерители вибраций, а также индикаторы активности кавитации и кавитометры. 2008 Article Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах / В.Л. Ланин, Н.В. Дежкунов, В.С. Томаль // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 2. — С. 51-55. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52411 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование |
| spellingShingle |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование Ланин, В.Л. Дежкунов, Н.В. Томаль, В.С. Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Для контроля амплитуды вибраций и интенсивности кавитации разработаны контактные и бесконтактные измерители вибраций, а также индикаторы активности кавитации и кавитометры. |
| format |
Article |
| author |
Ланин, В.Л. Дежкунов, Н.В. Томаль, В.С. |
| author_facet |
Ланин, В.Л. Дежкунов, Н.В. Томаль, В.С. |
| author_sort |
Ланин, В.Л. |
| title |
Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах |
| title_short |
Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах |
| title_full |
Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах |
| title_fullStr |
Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах |
| title_full_unstemmed |
Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах |
| title_sort |
приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Технологические процессы и оборудование |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52411 |
| citation_txt |
Приборное обеспечение измерения параметров ультразвуковых воздействий в технологических процессах / В.Л. Ланин, Н.В. Дежкунов, В.С. Томаль // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 2. — С. 51-55. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT laninvl pribornoeobespečenieizmereniâparametrovulʹtrazvukovyhvozdejstvijvtehnologičeskihprocessah AT dežkunovnv pribornoeobespečenieizmereniâparametrovulʹtrazvukovyhvozdejstvijvtehnologičeskihprocessah AT tomalʹvs pribornoeobespečenieizmereniâparametrovulʹtrazvukovyhvozdejstvijvtehnologičeskihprocessah |
| first_indexed |
2025-07-04T15:02:27Z |
| last_indexed |
2025-07-04T15:02:27Z |
| _version_ |
1836729079349379072 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 2
51
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
25.10 2007 ã.
Îïïîíåíò ê. ô.-ì. í. ß. Ì. ÎËÈÕ
(ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ)
Ä. ò. í. Â. Ë. ËÀÍÈÍ, ê. ò. í. Í. Â. ÄÅÆÊÓÍÎÂ, Â. Ñ. ÒÎÌÀËÜ
Ðåñïóáëèêà Áåëàðóñü, ã. Ìèíñê, Áåëîðóññêèé ãîñ. óí-ò èíôîðìàòèêè
è ðàäèîýëåêòðîíèêè, ÐÓÏ �Îïòè÷åñêîå ñòàíêîñòðîåíèå
è âàêóóìíàÿ òåõíèêà�
E-mail: vlanin@bsuir.by
Äëÿ êîíòðîëÿ àìïëèòóäû âèáðàöèé è èí-
òåíñèâíîñòè êàâèòàöèè ðàçðàáîòàíû
êîíòàêòíûå è áåñêîíòàêòíûå èçìåðèòå-
ëè âèáðàöèé, à òàêæå èíäèêàòîðû àêòèâ-
íîñòè êàâèòàöèè è êàâèòîìåòðû.
Ýôôåêòèâíîñòü óëüòðàçâóêîâîé (ÓÇ) îáðàáîòêè
(ñâàðêè, ïàéêè, ðàçìåðíîé îáðàáîòêè è äð.) â ïðîèç-
âîäñòâå èçäåëèé ýëåêòðîíèêè âî ìíîãîì çàâèñèò îò
òî÷íîñòè è äîñòîâåðíîñòè êîíòðîëÿ àìïëèòóäû âèá-
ðàöèé ÓÇ òåõíîëîãè÷åñêîãî îñíàùåíèÿ [1, 2]. Äëÿ
èçìåðåíèÿ àìïëèòóäû ÓÇ-êîëåáàíèé ïðèìåíÿþò îï-
òè÷åñêèå ìèêðîñêîïû, îäíàêî ýòîò ñïîñîá, îòëè÷à-
ÿñü ïðîñòîòîé ðåàëèçàöèè, îáëàäàåò íåâûñîêîé òî÷-
íîñòüþ è îòíîñèòåëüíî áîëüøîé òðóäîåìêîñòüþ.
Êðîìå òîãî, íà åãî îñíîâå íåâîçìîæíî ñîçäàòü ñèñ-
òåìó àêòèâíîé ñòàáèëèçàöèè àìïëèòóäû â õîäå òåõ-
íîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà.
Âûïóñêàåìûå ðàíåå ïðîìûøëåííîñòüþ ïðèáîðû
òèïà ÓÁÂ-2 [3], â êîòîðûõ èñïîëüçîâàëèñü èíäóêòèâ-
íûå äàò÷èêè, íåïðèãîäíû äëÿ èçìåðåíèÿ àìïëèòóäû
íåïîñðåäñòâåííî â õîäå òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà
îáðàáîòêè. Äëÿ èçìåðåíèÿ òàêèìè äàò÷èêàìè òðåáó-
åòñÿ íàëè÷èå ñâîáîäíîé ïëîùàäêè íà êîíòðîëèðóå-
ìîé ïîâåðõíîñòè äèàìåòðîì íå ìåíåå 6 ìì.
Èçìåðèòåëè âèáðàöèé ðàçëè÷íûõ ôèðì (Time
Group Inc. è äð.) ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ðàáîòû â íèçêî-
÷àñòîòíîì äèàïàçîíå (10�500 Ãö) è êîíòðîëèðóþò
çíà÷èòåëüíûå ïî âåëè÷èíå àìïëèòóäû êîëåáàíèé
ìåõàíèçìîâ è âèáðàòîðîâ.
Ïðè ÓÇ-îáðàáîòêå â æèäêèõ ñðåäàõ è â ðàñïëà-
âàõ (î÷èñòêå, ðàôèíèðîâàíèè, ìåòàëëèçàöèè è äð.)
íåîáõîäèìî îöåíèòü èíòåíñèâíîñòü êàâèòàöèîííûõ
ÿâëåíèé è îïòèìèçèðîâàòü ïàðàìåòðû óëüòðàçâóêî-
âîãî âîçäåéñòâèÿ [4, 5]. Äëÿ ýòîãî èñïîëüçóþò ìåòî-
äû, îñíîâàííûå íà ñðàâíåíèè ïàðàìåòðîâ îáðàçöîâ
äî è ïîñëå âîçäåéñòâèÿ íà íèõ êàâèòàöèè, íà ðåãèñ-
òðàöèè òåìïåðàòóðíûõ ïîëåé èëè íà ñïåöèàëüíîé îá-
ðàáîòêå âîçíèêàþùèõ àêóñòè÷åñêèõ ñèãíàëîâ â çîíå
îáðàáîòêè. Ñ ïîìîùüþ òåñòîâûõ îáðàçöîâ (çàêðåï-
ëÿÿ èõ â îïðåäåëåííîì ìåñòå ðàáî÷åãî îáúåìà è ñî-
õðàíÿÿ âðåìÿ âûäåðæêè ïîñòîÿííûì) ìîæíî êîëè-
÷åñòâåííî èññëåäîâàòü çàâèñèìîñòü ýðîçèè îò
ñâîéñòâ æèäêîñòè è ïàðàìåòðîâ ÓÇ-ïîëÿ, îäíàêî
îøèáêà ïðè èññëåäîâàíèè êàâèòàöèîííîé îáëàñòè
òàêèì ìåòîäîì ñîñòàâëÿåò äî 25%. Ìàëàÿ òî÷íîñòü
ìåòîäà îáúÿñíÿåòñÿ íåîäíîðîäíîñòüþ êàâèòàöèîí-
ÏÐÈÁÎÐÍÎÅ ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÈÇÌÅÐÅÍÈß ÏÀÐÀÌÅÒÐÎÂ
ÓËÜÒÐÀÇÂÓÊÎÂÛÕ ÂÎÇÄÅÉÑÒÂÈÉ
 ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÐÎÖÅÑÑÀÕ
íîé îáëàñòè, èçìåíåíèåì åå ðàñïîëîæåíèÿ â õîäå ýê-
ñïåðèìåíòà è äðóãèìè ñëó÷àéíûìè ôàêòîðàìè.
Èññëåäîâàíèå ýðîçèîííîé àêòèâíîñòè êàâèòàöè-
îííîé îáëàñòè çíà÷èòåëüíî îáëåã÷àåòñÿ, åñëè â êà-
÷åñòâå îáðàçöà èñïîëüçîâàòü òîíêóþ àëþìèíèåâóþ
ôîëüãó òîëùèíîé 0,05 ìì. Ýðîçèîííóþ àêòèâíîñòü
îöåíèâàþò ïî ñòåïåíè ðàçðóøåíèÿ ôîëüãè, ïîìåùà-
åìîé â ðàáî÷óþ êàìåðó ïàðàëëåëüíî ïîâåðõíîñòè
èçëó÷àòåëÿ íà ðàññòîÿíèè 5�10 ìì îò èçëó÷àòåëÿ.
Ïîñëå èñïûòàíèé ôîëüãó âûñóøèâàþò íà âîçäóõå è
îïðåäåëÿþò ïëîùàäü ðàçðóøåíèé åìêîñòíûì ìåòî-
äîì [6]. Íåäîñòàòêè ìåòîäà çàêëþ÷àþòñÿ â äëèòåëü-
íîñòè èçìåðåíèé è â îòñóòñòâèè íåïðåðûâíîãî êîí-
òðîëÿ ïðîöåññà êàâèòàöèè.
Òàêèì îáðàçîì, íåïðåðûâíûé è äîñòîâåðíûé êîí-
òðîëü àìïëèòóäû ÓÇ-âèáðàöèé è îöåíêà èíòåíñèâ-
íîñòè êàâèòàöèè â æèäêîñòÿõ è ðàñïëàâàõ äîëæíû
áûòü íåîòúåìëåìîé ñîñòàâëÿþùåé òåõíîëîãè÷åñêèõ
ÓÇ-ïðîöåññîâ.
Èçìåðåíèÿ àìïëèòóäû óëüòðàçâóêîâûõ
êîëåáàíèé
Äëÿ êîíòðîëÿ àìïëèòóäû âèáðàöèé è íàñòðîéêè
â ðåçîíàíñíûé ðåæèì ÓÇ òåõíîëîãè÷åñêîãî îñíàùå-
íèÿ ïðèìåíÿþò êîíòàêòíûå è áåñêîíòàêòíûå èçìå-
ðèòåëè, âûïîëíåííûå íà îñíîâå ïüåçîýëåêòðè÷åñêèõ,
îïòè÷åñêèõ, èíäóêòèâíûõ è åìêîñòíûõ äàò÷èêîâ.
Ïðîñòûì ñðåäñòâîì êîíòðîëÿ âèáðàöèé ñëóæèò âèá-
ðîìåòð êîíòàêòíîãî òèïà, êîíñòðóêòèâíî ñîñòîÿùèé
èç ïåðåíîñíîãî áëîêà èçìåðåíèé àìïëèòóäû ÓÇ-êî-
ëåáàíèé è âûíîñíîãî äàò÷èêà âèáðàöèé â âèäå àêóñ-
òè÷åñêîãî ùóïà.  îñíîâó ðàáîòû âèáðîìåòðà ïîëî-
æåí ïðèíöèï ðåãèñòðàöèè èçìåðèòåëüíûì ñòðåëî÷-
íûì ïðèáîðîì àìïëèòóäû ýëåêòðè÷åñêîãî ñèãíàëà,
ãåíåðèðóåìîãî ïüåçîýëåêòðè÷åñêèì ïðåîáðàçîâàòå-
ëåì [7] (ðèñ. 1, à).
Äàò÷èê âèáðàöèé âêëþ÷àåò â ñåáÿ ïüåçîýëåêòðè-
÷åñêèé ïðåîáðàçîâàòåëü, ìåòàëëè÷åñêèé âîëíîâîä,
äåìïôåð è êîðïóñ èç èçîëÿöèîííîãî ìàòåðèàëà. Âî
âíóòðåííåé ïîëîñòè êîðïóñà íà ðàññòîÿíèè, ðàâíîì
λ/4 îò íåðàáî÷åãî òîðöà âîëíîâîäà (λ � äëèíà ÓÇ-
âîëíû), çàêðåïëåí ïüåçîêåðàìè÷åñêèé ïðåîáðàçîâà-
òåëü. Â ñîñòàâ ïðèáîðà âõîäèò âûïðÿìèòåëüíàÿ ñõå-
ìà è èçìåðèòåëüíûé ïðèáîð ìàãíèòîýëåêòðè÷åñêî-
ãî òèïà ñ áîëüøèì âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì.
Äàííàÿ ñõåìà ïðèìåíèìà ïðè çíà÷èòåëüíîé àìïëè-
òóäå ñèãíàëà ñ ïüåçîäàò÷èêà, ñîñòàâëÿþùåé åäèíè-
öû âîëüò. Ïðè ìåíüøèõ àìïëèòóäàõ âèáðàöèé (ìå-
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 2
52
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
íåå 10 ìêì) íåîáõîäèìî óñèëåíèå ñèãíàëà ñ ïüåçî-
äàò÷èêà. Ýëåêòðè÷åñêîå íàïðÿæåíèå ñ îáêëàäîê ïüå-
çîýëåìåíòà ïî âûñîêî÷àñòîòíîìó êàáåëþ ïîäàåòñÿ
íà âõîä óñèëèòåëÿ ñ êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ îò 10
äî 100 ðàç (ðèñ. 1, á). ×óâñòâèòåëüíîñòü òàêîãî äàò-
÷èêà ñîñòàâëÿåò 1,0�1,5 ìêì ïðè óñèëèè íàãðóæå-
íèÿ ùóïà 1�2 Í. Äëÿ áîëåå òî÷íîé íàñòðîéêè îáî-
ðóäîâàíèÿ íåîáõîäèìî êîíòðîëèðîâàòü ñèãíàë ñ
ïüåçîäàò÷èêà â îïðåäåëåííîé ïîëîñå ÷àñòîò, â êî-
òîðîé ðàáîòàåò ÓÇ òåõíîëîãè÷åñêîå îñíàùåíèå. Ñ
ýòîé öåëüþ â ñõåìó âêëþ÷àåòñÿ ïîëîñîâîé ôèëüòð
(ðèñ. 1, â) [8].
Íåäîñòàòêîì êîíòàêòíîãî ìåòîäà èçìåðåíèÿ âèá-
ðàöèé ÿâëÿåòñÿ íåâîçìîæíîñòü êîíòðîëÿ àìïëèòóäû
íåïîñðåäñòâåííî â õîäå ïðîöåññà óëüòðàçâóêîâîé
îáðàáîòêè, à òàêæå çàâèñèìîñòü ïîêàçàíèé ïðèáîðà
îò óñèëèÿ íàãðóæåíèÿ ùóïà äàò÷èêà.
Äëÿ íåïðåðûâíîãî êîíòðîëÿ âèáðàöèé è íàñòðîé-
êè èíñòðóìåíòà íà ðåçîíàíñ ìîæåò áûòü ïðèìåíåí
âñòðîåííûé ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé äàò÷èê, çàêðåïëåí-
íûé â äâóõ òî÷êàõ íà ìàãíèòîñòðèêöèîííîì ïðåîá-
ðàçîâàòåëå ÓÇ-èíñòðóìåíòà. Ïåðâàÿ òî÷êà çàêðåïëå-
íèÿ ðàñïîëàãàåòñÿ â íóëåâîé ïëîñêîñòè êîëåáàíèé,
à âòîðàÿ ñîîòâåòñòâóåò ìàêñèìàëüíûì âèáðàöèÿì. Â
ðåçóëüòàòå îäíà ïîâåðõíîñòü ïüåçîýëåêòðè÷åñêîãî
äàò÷èêà ÿâëÿåòñÿ ñòàòè÷íîé, â òî âðåìÿ êàê íà âòî-
ðóþ âîçäåéñòâóþò êîëåáàíèÿ ìàêñèìàëüíîé âåëè÷è-
íû, ÷òî îáåñïå÷èâàåò àìïëèòóäó âûõîäíîãî ñèãíàëà
äî 1 Â. Ñèãíàë äàò÷èêà óñèëèâàåòñÿ, äåòåêòèðóåòñÿ
è èçìåðÿåòñÿ ïðèáîðîì ñ âûñîêèì âíóòðåííèì ýëåê-
òðè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèåì.
Êîíòàêòíûå èçìåðèòåëè âèáðàöèé ìîãóò áûòü
èñïîëüçîâàíû äëÿ íàñòðîéêè â ðåçîíàíñíûé ðåæèì
ðàáîòû óëüòðàçâóêîâûõ ïàÿëüíèêîâ òèïà ÓÇÏ2-0,025,
âàíí î÷èñòêè ÓÇÂ�0,4, âàíí ëóæåíèÿ ÓÇÂË�0,4,
óñòàíîâîê ìèêðîñâàðêè òèïà ÓÇÏ-02Ì, ÝÌ 4020, äè-
àãíîñòèðîâàíèÿ ìàãíèòîñòðèêöèîííûõ è ïüåçîýëåê-
òðè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé óëüòðàçâóêà. Îäíàêî
òàêèå ïðèáîðû ïîçâîëÿþò îñóùåñòâëÿòü ëèøü ïåðè-
îäè÷åñêèé êîíòðîëü àìïëèòóäû êîëåáàíèé ÓÇ-èíñò-
ðóìåíòîâ â ïðîöåññå âûïîëíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ
îïåðàöèé, ÷òî çàòðóäíÿåò òî÷íóþ íàñòðîéêó ÓÇ òåõ-
íîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ è ÷àñòî ïðèâîäèò ê óâå-
ëè÷åíèþ ïðîöåíòà äåôåêòíûõ èçäåëèé.
Áåñêîíòàêòíûå ìåòîäû èçìåðåíèé ïîäðàçäåëÿþò-
ñÿ íà îïòè÷åñêèå, ìàãíèòîýëåêòðè÷åñêèå è åìêîñò-
íûå. Íàèáîëüøåé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ îáëàäàþò åì-
êîñòíûå äàò÷èêè, ïðèíöèï ðàáîòû êîòîðûõ îñíîâàí
íà èçìåðåíèè åìêîñòè ïåðåìåííîãî çàçîðà ìåæäó
ïîâåðõíîñòüþ âîëíîâîäà è èçìåðèòåëüíîé ïîâåðõ-
íîñòüþ äàò÷èêà. Ðàçðàáîòàí áåñêîíòàêòíûé âèáðî-
ìåòð [9], â êîòîðîì èçìåíåíèå åìêîñòè ïåðåìåííîãî
çàçîðà ïîä äåéñòâèåì ÓÇ-êîëåáàíèé èíñòðóìåíòà
ïðåîáðàçóåòñÿ â ÷àñòîòíî-ìîäóëèðîâàííûé ñèãíàë,
êîòîðûé îáðàáàòûâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîííîé
ñõåìû è ðåãèñòðèðóåòñÿ èçìåðèòåëüíûì ïðèáîðîì.
Áåñêîíòàêòíûé âèáðîìåòð âêëþ÷àåò â ñåáÿ âûíîñ-
íîé âèáðîäàò÷èê è èçìåðèòåëüíîå óñòðîéñòâî.  ñî-
ñòàâ âèáðîäàò÷èêà (ñì. ðèñ. 2) âõîäÿò Â×-ãåíåðàòîð
1, êîíñòðóêòèâíàÿ åìêîñòü Ñê, â ñîñòàâ èçìåðèòåëü-
íîãî óñòðîéñòâà � óñèëèòåëü-îãðàíè÷èòåëü 2, äåìî-
äóëÿòîð 3, ïðåäâàðèòåëüíûé óñèëèòåëü Í×-ñèãíàëîâ
4, àòòåíþàòîð 5, ïîëîñîâîé óñèëèòåëü 6, äåòåêòîð
ñèãíàëà 7, èçìåðèòåëüíàÿ ãîëîâêà.
Ìîäóëÿöèÿ Â×-ãåíåðàòîðà îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïî-
ìîùüþ êîíñòðóêòèâíîé åìêîñòè Ñê. Ïðè âèáðàöèè
ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå çàçî-
ðà ìåæäó ïëàñòèíîé äàò÷èêà è ïëîñêîñòüþ òîðöà
âîëíîâîäà, ÷òî, â ñâîþ î÷åðåäü, ïðèâîäèò ê èçìå-
íåíèþ ÷àñòîòû ãåíåðàòîðà, ò. å. ê åãî ìîäóëÿöèè
(ðèñ. 3). ×àñòîòà ìîäóëÿöèè îïðåäåëÿåòñÿ ÷àñòîòîé
êîëåáàíèé ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà. Äåâèàöèÿ ÷àñòî-
òû ãåíåðàòîðà ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà àìïëèòóäå êî-
ëåáàíèé ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà.
Âèáðîäàò÷èê ïðèáîðà ñîåäèíÿåòñÿ ñ èçìåðèòåëü-
íûì óñòðîéñòâîì âûñîêî÷àñòîòíûì ýêðàíèðîâàííûì
êàáåëåì, ïî êîòîðîìó ïîäàåòñÿ òàêæå è íàïðÿæåíèå
ïèòàíèÿ. Ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë ñ âèáðîäàò÷èêà â
ïðèáîðå äåìîäóëèðóåòñÿ ñ ÷àñòîòîé, ðàâíîé ÷àñòîòå
êîëåáàíèé, è ïîäàåòñÿ íà óñèëèòåëü, îáåñïå÷èâàþ-
ùèé óñèëåíèå ñèãíàëîâ â äèàïàçîíå ÷àñòîò 16,5�
Ñê V 7 6
54321
Ðèñ. 2. Ñõåìà áåñêîíòàêòíîãî èçìåðèòåëÿ âèáðàöèé
à)
1
2
á)
1
2
â) ã)
2
21
1
Ðèñ. 3. Ñõåìû óñòàíîâêè åìêîñòíûõ äàò÷èêîâ:
à, á, â � äëÿ èçìåðåíèÿ ïðîäîëüíûõ êîëåáàíèé; ã � äëÿ èçìåðå-
íèÿ èçãèáíûõ êîëåáàíèé; 1 � äàò÷èê; 2 � âîëíîâîä
Ðèñ. 1. Ñõåìû êîíòàêòíûõ èçìåðèòåëåé âèáðàöèé:
1 � ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé ïðåîáðàçîâàòåëü; 2 � äåòåêòîð; 3 �
óñèëèòåëü; 4 � ïîëîñîâîé ôèëüòð
â) 1
~2
�
3 V4 ~
á) 1
~2
�
3 V
à) 1
~2
�
V
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 2
53
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
66,0 êÃö. Íà âûõîäå äåòåêòîðà âêëþ÷åíà èçìåðèòåëü-
íàÿ ãîëîâêà � ìèêðîàìïåðìåòð, îñóùåñòâëÿþùèé
èíäèêàöèþ èçìåðåííîãî çíà÷åíèÿ àìïëèòóäû. Ïðè
èçìåðåíèÿõ ïðèáîð óñòàíàâëèâàåòñÿ íà íåïîäâèæ-
íîå îñíîâàíèå âáëèçè ðàáî÷åãî èíñòðóìåíòà ÓÇ-óñ-
òàíîâêè, à åãî âîñïðèíèìàþùèé äàò÷èê óñòàíàâëè-
âàåòñÿ âáëèçè òîðöà ÓÇ-èíñòðóìåíòà.
Áåñêîíòàêòíûå èçìåðèòåëè âèáðàöèé ìîãóò áûòü
èñïîëüçîâàíû äëÿ òåõ æå öåëåé, ÷òî è êîíòàêòíûå.
Îíè îáëàäàþò áîëåå âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ, è
èõ ïîêàçàíèÿ â ìåíüøåé ñòåïåíè çàâèñÿò îò îïåðà-
òîðà. Íåäîñòàòêàìè òàêèõ èçìåðèòåëåé ÿâëÿþòñÿ
íåîáõîäèìîñòü ñòàöèîíàðíîãî çàêðåïëåíèÿ äàò÷èêà
åìêîñòíîãî òèïà íà èíñòðóìåíòå, ÷óâñòâèòåëüíîñòü
ê âíåøíèì âèáðàöèÿì è ýëåêòðîìàãíèòíûì ïîëÿì.
Àíàëèç ïåðåäàòî÷íûõ õàðàêòåðèñòèê åìêîñòíûõ
äàò÷èêîâ ïîêàçûâàåò, ÷òî íàèáîëüøåé ÷óâñòâèòåëü-
íîñòüþ ê ìàëûì ïåðåìåùåíèÿì è âèáðàöèÿì îáëà-
äàþò äàò÷èêè, äåéñòâèå êîòîðûõ îñíîâàíî íà èçìåíå-
íèè çàçîðà ìåæäó äàò÷èêîì è îáúåêòîì. Äëÿ òàêèõ
äàò÷èêîâ âåëè÷èíà ðåàêòèâíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïðÿ-
ìî ïðîïîðöèîíàëüíà âåëè÷èíå çàçîðà, à ïåðåäàòî÷-
íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïðèáîðà � ëèíåéíàÿ. Îäíàêî èç-
çà âûñîêîãî âõîäíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ òàêèõ ïðåîá-
ðàçîâàòåëåé ïðèáîðû ýòîãî òèïà îáëàäàþò âûñîêîé
÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ê ýëåêòðîìàãíèòíûì íàâîäêàì.
Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ñäåðæèâàåò øèðîêîå ïðèìåíå-
íèå åìêîñòíûõ äàò÷èêîâ äëÿ êîíòðîëÿ êîëåáàíèé ÓÇ-
ïðåîáðàçîâàòåëåé.
Íàèáîëåå óñòîé÷èâûì ê ýëåêòðîìàãíèòíûì íà-
âîäêàì ÿâëÿåòñÿ èçìåðèòåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ñ
÷àñòîòíîé ìîäóëÿöèåé íåñóùåãî âûñîêî÷àñòîòíîãî
ñèãíàëà. Åìêîñòíûé äàò÷èê â ýòîì ñëó÷àå ïîäêëþ-
÷àåòñÿ ê êîëåáàòåëüíîìó êîíòóðó âûñîêî÷àñòîòíîãî
àâòîãåíåðàòîðà è óïðàâëÿåò åãî ÷àñòîòîé. Ïðè ýòîì
äàò÷èê îêàçûâàåòñÿ çàøóíòèðîâàííûì èíäóêòèâíî-
ñòüþ êîëåáàòåëüíîãî êîíòóðà, îáëàäàþùåé ìàëûì
ðåàêòèâíûì ñîïðîòèâëåíèåì äëÿ íèçêî÷àñòîòíûõ
ïîìåõ. Ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ñàìî ïî ñåáå îáåñïå÷è-
âàåò ìàëóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê ýëåêòðîìàãíèòíûì
íàâîäêàì. Êðîìå òîãî, ïîñëåäóþùèå ðåçîíàíñíûå
öåïè è ÷àñòîòíîå äåòåêòèðîâàíèå ïðàêòè÷åñêè ïîë-
íîñòüþ óñòðàíÿþò âîçìîæíûå ïîìåõè.
Âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ÷àñòîòíîãî äåòåêòîðà U
îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíî âåëè÷èíå çàçîðà ìåæäó
äàò÷èêîì è êîíòðîëèðóåìîé ïîâåðõíîñòüþ:
0
~ ,
S
U
C d
ε
(1)
Åñëè àìïëèòóäà èçìåðÿåìûõ êîëåáàíèé ìàëà ïî
ñðàâíåíèþ ñ âåëè÷èíîé çàçîðà, òî íåëèíåéíîñòüþ
ïåðåäàòî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè ìîæíî ïðåíåáðå÷ü.
Ïðè ýòîì àìïëèòóäà ïåðåìåííîãî íàïðÿæåíèÿ íà
âûõîäå äåòåêòîðà Ua îêàçûâàåòñÿ ïðÿìî ïðîïîðöè-
îíàëüíîé àìïëèòóäå êîëåáàíèé à:
2
0
~ .a
S
U a
C d
ε
(2)
Àíàëèç âûðàæåíèÿ (2) ïîêàçûâàåò, ÷òî ÷óâñòâè-
òåëüíîñòü ïðèáîðà â áîëüøîé ñòåïåíè çàâèñèò îò
âåëè÷èíû çàçîðà. Îòíîñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü èçìå-
ðåíèÿ àìïëèòóäû
2 .a
a
U d
U d
∆ ∆= − (3)
Ïîýòîìó äëÿ îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé òî÷íîñòè èç-
ìåðåíèÿ àìïëèòóäû â âèáðîìåòðàõ òàêîãî òèïà íå-
îáõîäèìî ïðåäóñìîòðåòü âîçìîæíîñòü êîíòðîëÿ âå-
ëè÷èíû çàçîðà ïî âåëè÷èíå ïîñòîÿííîãî íàïðÿæå-
íèÿ íà âûõîäå ÷àñòîòíîãî äåòåêòîðà.
Äëÿ ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè èçìåðåíèÿ, óìåíüøå-
íèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê âíåøíèì âîçäåéñòâèÿì è
óëó÷øåíèÿ óäîáñòâà ýêñïëóàòàöèè ðàçðàáîòàí ïîð-
òàòèâíûé öèôðîâîé èçìåðèòåëü âèáðàöèé (ðèñ. 4).
Îí ñîñòîèò èç ïüåçîäàò÷èêà, ðåçèñòèâíîãî äåëèòåëÿ
íàïðÿæåíèÿ, êàëèáðàòîðà (G), âûñîêî÷àñòîòíîãî äå-
òåêòîðà, ýëåêòðîííîãî êîììóòàòîðà, èñòî÷íèêà îïîð-
íîãî íàïðÿæåíèÿ, ñ÷åò÷èêà (ÐÑ), ãåíåðàòîðà òàêòî-
âûõ èìïóëüñîâ è èíäèêàòîðà (HG), ïðè÷åì êîììó-
òàòîð ñîåäèíåí ñ èñòî÷íèêîì îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ
è èíòåãðàòîðîì, à òàêòîâûé ãåíåðàòîð ÷åðåç êàëèá-
ðàòîð ñîåäèíåí ñ äåëèòåëåì.
Ïüåçîäàò÷èê êîíñòðóêòèâíî âûïîëíåí â âèäå
âûíîñíîãî ýëåìåíòà. Ðåçèñòèâíûé äåëèòåëü ñíèæà-
åò óðîâåíü ïðèíèìàåìîãî ñèãíàëà ïðè áîëüøèõ âèá-
ðàöèÿõ è èìååò äâà êîýôôèöèåíòà äåëåíèÿ � 1:10 è
1:100. Âûñîêî÷àñòîòíûé äåòåêòîð ïîçâîëÿåò ïîëó-
÷èòü íà âûõîäå ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå, ïðîïîðöè-
îíàëüíîå àìïëèòóäå èçìåðÿåìîãî ýëåêòðè÷åñêîãî
ñèãíàëà, ïîñòóïàþùåãî îò ïüåçîýëåêòðè÷åñêîãî ïðå-
îáðàçîâàòåëÿ. Ýëåêòðîííûé êîììóòàòîð â âèäå ýëåê-
òðîííûõ êëþ÷åé, ñîáðàííûõ íà ÌÎÏ-òðàíçèñòîðàõ,
ñëóæèò äëÿ ïåðèîäè÷åñêîé ïîäà÷è íà èíòåãðàòîð
âõîäíîãî ñèãíàëà è îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ. Ñ÷åò÷èê
ñîäåðæèò èíòåãðèðóþùóþ öåïü, ñõåìó ñðàâíåíèÿ,
ÀÖÏ è ñëóæèò äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ è ïîäñ÷åòà ÷èñëà
òàêòîâûõ èìïóëüñîâ, óêëàäûâàþùèõñÿ âî âðåìÿ ðàç-
ðÿäêè èíòåãðèðóþùåãî êîíäåíñàòîðà. Òàêòîâûé ãå-
íåðàòîð ôîðìèðóåò ñèãíàë ÷àñòîòîé 50 êÃö ±1%, êî-
òîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ñðåäíåé ÷àñòîòîé èçìåðÿåìîãî äèà-
ïàçîíà âèáðàöèé. Êàëèáðàòîð âûðàáàòûâàåò îïîð-
íûé ñèãíàë çàäàííîé àìïëèòóäû è ÷àñòîòû äëÿ ïî-
äà÷è åãî íà äåëèòåëü ïðè êàëèáðîâêå ïðèáîðà.
Öèêë èçìåðåíèÿ è ïðåîáðàçîâàíèÿ âõîäíîãî ñèã-
íàëà âêëþ÷àåò â ñåáÿ òðè ýòàïà.  òå÷åíèå ïåðâîãî
ýòàïà, êîòîðûé äëèòñÿ 4000 ïåðèîäîâ òàêòîâîé ÷àñ-
òîòû, âõîäíîé ñèãíàë ÷åðåç êîììóòàòîð ïîñòóïàåò
íà èíòåãðàòîð. Íàïðÿæåíèå íà âûõîäå èíòåãðàòîðà
èçìåíÿåòñÿ ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ, ïðîïîðöèîíàëü-
íîé âõîäíîìó ñèãíàëó. Â êîíöå ïåðâîãî ýòàïà ñ ïî-
ìîùüþ ñõåìû ñðàâíåíèÿ îïðåäåëÿåòñÿ çíàê âõîäíî-
ãî íàïðÿæåíèÿ ïî çíàêó íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå èí-
ãäå ε �
S �
Ñ0 �
d �
îòíîñèòåëüíàÿ äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü ñðåäû;
ïëîùàäü äàò÷èêà;
åìêîñòü äàò÷èêà;
âåëè÷èíà çàçîðà.
dB
G G G
PC HG
Ðèñ. 4. Ñõåìà öèôðîâîãî èçìåðèòåëÿ âèáðàöèé
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 2
54
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
òåãðàòîðà. ×óâñòâèòåëüíîñòü ñõåìû ñðàâíåíèÿ òàêî-
âà, ÷òî ïîëÿðíîñòü âõîäíîãî ñèãíàëà îïðåäåëÿåòñÿ
äàæå òîãäà, êîãäà îí ñîñòàâëÿåò äîëþ åäèíèöû îò-
ñ÷åòà. Ê èíòåãðàòîðó è ñõåìå ñðàâíåíèÿ ïîäêëþ÷å-
íû êîíäåíñàòîðû � èíòåãðèðóþùèé è êîððåêöèè
íóëÿ.
Íà âòîðîì ýòàïå ê èíòåãðàòîðó ïîäêëþ÷àåòñÿ èñ-
òî÷íèê îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ � òàê, ÷òî èíòåãðèðó-
þùèé êîíäåíñàòîð ðàçðÿæàåòñÿ ïîëíîñòüþ, íàïðÿ-
æåíèå íà âûõîäå èíòåãðàòîðà ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì
íóëþ. Âðåìÿ ðàçðÿäêè èíòåãðèðóþùåãî êîíäåíñàòî-
ðà, âûðàæåííîå ÷èñëîì ïåðèîäîâ òàêòîâûõ èìïóëü-
ñîâ, è åñòü ðåçóëüòàò èçìåðåíèÿ, çàïèñàííûé â ñ÷åò-
÷èê. Ñîñòîÿíèå ñ÷åò÷èêà ïðè ïîìîùè äåøèôðàòîðà
ïðåîáðàçóåòñÿ â ñèãíàë ñåãìåíòíîãî êîäà, êîòîðûé
ïîñòóïàåò íà èíäèêàòîðû.
Òðåòèé ýòàï íà÷èíàåòñÿ ñ ïðåêðàùåíèÿ ðàáîòû
ñ÷åò÷èêà. Ëîãè÷åñêîå óñòðîéñòâî ïåðåêëþ÷àåò êîì-
ìóòàòîð � òàê, ÷òî îáðàçóåòñÿ ñëåäÿùàÿ ñèñòåìà
«èíäèêàòîð�ñõåìà ñðàâíåíèÿ».  ðåçóëüòàòå ïî-
ãðåøíîñòü èçìåðåíèÿ èç-çà ñìåùåíèÿ íóëÿ è åãî òåì-
ïåðàòóðíîãî äðåéôà íå ïðåâûøàåò 1,0 ìêì. Öèôðî-
âîé ïðèáîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êîíñòðóêòèâíî çà-
êîí÷åííîå èçäåëèå (ðèñ. 5) ñ ãàáàðèòíûìè ðàçìåðà-
ìè 180×100×50 ìì, ìàññîé íå áîëåå 0,5 êã è íàïðÿ-
æåíèåì ïèòàíèÿ 6 Â, ÷òî ïîçâîëÿåò îïåðàòîðó ïåðå-
íîñèòü è óäåðæèâàòü åãî â îäíîé ðóêå.
Ðàçðàáîòàííûå èçìåðèòåëè âèáðàöèé áûëè èñ-
ïîëüçîâàíû â ïðîöåññàõ ìîíòàæà ìèêðîïëàò â êîð-
ïóñà ýëåêòðîííûõ ìîäóëåé ÓÇ-ïàéêîé, ÓÇ-ìåòàëëè-
çàöèè êåðàìè÷åñêèõ è ñòåêëîêåðàìè÷åñêèõ ìàòåðè-
àëîâ â ïðîèçâîäñòâå êîíäåíñàòîðîâ ïîñòîÿííîé åì-
êîñòè [10].
Îöåíêà èíòåíñèâíîñòè êàâèòàöèè
â æèäêèõ ñðåäàõ
Äëÿ îöåíêè âåëè÷èíû ÓÇ-ýíåðãèè, ïåðåäàâàåìîé
â ðàñïëàâ, ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü êîýôôèöèåíò
ïðîïóñêàíèÿ [11], ðàññ÷èòûâàåìûé ïî ôîðìóëå
â ð
ïðîï 2
â ð
/
,
( )
z z
z z
τ =
+ (3)
ãäå zâ, zð � àêóñòè÷åñêèå ñîïðîòèâëåíèÿ âîëíîâîäà
è ðàñïëàâà, ñîîòâåòñòâåííî.
ÓÇ-êîëåáàíèÿ, âîçáóæäàåìûå â ðàñïëàâå, âîñïðè-
íèìàëèñü âîëíîâîäîì è ñîåäèíåííûì ñ íèì ïüåçîý-
ëåêòðè÷åñêèì äàò÷èêîì. Íàïðÿæåíèå, ðàçâèâàåìîå
äàò÷èêîì, ðåãèñòðèðîâàëîñü âîëüòìåòðîì. Ïî âåëè-
÷èíå ýëåêòðè÷åñêîãî íàïðÿæåíèÿ îöåíèâàëè âåëè÷è-
íó ÓÇ-ýíåðãèè, ïåðåäàâàåìîé ðàñïëàâó. Êîýôôèöè-
åíò ïðîïóñêàíèÿ äëÿ ðàñïëàâîâ ïðèïîåâ ñîñòàâëÿåò
0,90�0,95. Îí ðåçêî ñíèæàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì ðàñ-
ñòîÿíèÿ äî èçëó÷àòåëÿ è ïî÷òè íå çàâèñèò îò òåìïå-
ðàòóðû ðàñïëàâà. Îäíàêî òàêèå èçìåðåíèÿ äîñòîâåð-
íû ïðè äîêàâèòàöèîííûõ ðåæèìàõ âîçäåéñòâèÿ óëü-
òðàçâóêà.
Êàâèòàöèîííîå ïîëå â æèäêîñòÿõ è ðàñïëàâàõ
èìååò ñëîæíûé ñïåêòðàëüíûé ñîñòàâ, ïîñêîëüêó â
ñëó÷àéíûå ìîìåíòû âðåìåíè âîçíèêàåò è çàõëîïû-
âàåòñÿ ìíîæåñòâî ïóçûðüêîâ, è âûçâàííîå èìè àêó-
ñòè÷åñêîå èçëó÷åíèå ïðîÿâëÿåòñÿ â âèäå øèðîêîïî-
ëîñíîãî øóìà ñî ñïåêòðîì â ïîëîñå îò íåñêîëüêèõ
ñîòåí Ãö äî ñîòåí êÃö. Íà ôîíå ñïëîøíîãî ñïåêòðà
êàâèòàöèîííîãî øóìà íàáëþäàþòñÿ îòäåëüíûå äèñ-
êðåòíûå ñóáãàðìîíè÷åñêèå êîìïîíåíòû, îòðàæàþ-
ùèå ÷àñòîòíûé ñïåêòð ïîëÿ, ÷òî ÿâëÿåòñÿ õàðàêòåð-
íûì ïðèçíàêîì êàâèòàöèè è èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíîé ðåãèñòðàöèè åå âîçíèêíîâåíèÿ [12].
Ñïåêòðàëüíûé àíàëèç ôîðìû ñèãíàëîâ ïóòåì ðàç-
ëîæåíèÿ â ðÿä Ôóðüå ïîçâîëèë âûäåëèòü ñïåêòðàëü-
íûå ëèíèè, ñîîòâåòñòâóþùèå îñíîâíîé ÷àñòîòå âîç-
äåéñòâèÿ, åå ãàðìîíèêàì nf0 (n=1, 2, 3 ), ñóáãàðìîíè-
êàì nf0/2, nf0/3, nf0/4 è óëüòðàãàðìîíèêàì êîëåáàíèé
ïîëîñòè. Àêóñòè÷åñêîå äàâëåíèå îáíàðóæèâàåòñÿ â
âèäå êîðîòêèõ èìïóëüñîâ, èçëó÷àåìûõ ïðè çàõëîïû-
âàíèè ïîëîñòåé, ïðè ýòîì èõ ñïåêòð ÿâëÿåòñÿ íåïðå-
ðûâíîé ôóíêöèåé.
1
0
2
( ) ( ) exp( ).
N
n
X k x n j kn
N
−
=
π= ⋅ −∑ (4)
Ïîìèìî îñíîâíîé ÷àñòîòû è ãàðìîíèê âûñîêèõ
÷àñòîò nf0 (n=1, 2, 3, ...), â ñïåêòðå ñîäåðæàòñÿ ñåðèè
ñóáãàðìîíèê nf0/2, nf0/3, nf0/4, è âî âñåì äèàïàçîíå
èìååò ìåñòî ñïëîøíîé «áåëûé» øóì, ãåíåðèðóåìûé
êàâèòàöèîííûìè ïóçûðüêàìè ðàçëè÷íûõ ðåçîíàíñ-
íûõ ðàçìåðîâ.
Äëÿ ñïåêòðàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ êàâèòàöèîííî-
ãî øóìà â äèàïàçîíå 20 êÃö�50 ÌÃö èñïîëüçîâàí
àíàëèçàòîð ñïåêòðà Ñ4-54. Â êàâèòàöèîííóþ îáëàñòü
æèäêîñòè â ÓÇ-âàííå ïîãðóæàëñÿ âîëíîâîäíûé äàò-
÷èê, ñèãíàë ñ êîòîðîãî óñèëèâàëñÿ è ïîäàâàëñÿ íà
àíàëèçàòîð. Îñíîâíàÿ ÷àñòîòà êîëåáàíèé ïðåîáðàçî-
âàòåëÿ êîíòðîëèðîâàëàñü ÷àñòîòîìåðîì ×3-67.
Àíàëèç ñïåêòðîãðàìì ïîêàçûâàåò, ÷òî ìàêñèìàëü-
íûé ïðèðîñò â êàâèòàöèîííîì ñïåêòðå ïðè óâåëè÷å-
íèè èçëó÷àåìîé ìîùíîñòè äàåò ñïëîøíîé øóì, à
òàêæå ñóáãàðìîíèêè. Íàèáîëüøàÿ ñïåêòðàëüíàÿ
ïëîòíîñòü êàâèòàöèîííîãî øóìà íàõîäèòñÿ â ïîëî-
ñå ÷àñòîò îò 20-é äî 40-é ãàðìîíèêè îñíîâíîé ÷àñ-
òîòû óëüòðàçâóêîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ [13].
Äëÿ îöåíêè èíòåíñèâíîñòè êàâèòàöèîííîãî äàâ-
ëåíèÿ â æèäêèõ ñðåäàõ ïðåäëîæåíî èçìåðÿòü êâàä-
ðàòè÷åñêóþ âåëè÷èíó óðîâíÿ øóìîâ â äèàïàçîíå åãî
íàèáîëüøåé ñïåêòðàëüíîé ïëîòíîñòè ñ ïîìîùüþ
êàâèòîìåòðà, ñîñòîÿùåãî èç äàò÷èêà, ïîëîñîâîãî
ôèëüòðà, êâàäðàòè÷íîãî äåòåêòîðà è ðåãèñòðèðóþ-
ùåãî ïðèáîðà [14]. Ïîêàçàíèÿ ïðèáîðà èìåþò ëèíåé-
íóþ çàâèñèìîñòü îò àêòèâíîé ìîùíîñòè â äèàïàçî-
íå 0�2 êÂò.
Ðèñ. 5. Âíåøíèé âèä âèáðîìåòðà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 2
55
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Êàâèòîìåòð (ðèñ. 6) èçìåðÿåò êàâèòàöèîííîå äàâ-
ëåíèå îò 5 äî 5·104 Ïa â äèàïàçîíå ÷àñòîò 18�60 êÃö
ñ òî÷íîñòüþ ±10%. Äàâëåíèå â êàâèòàöèîííîé îá-
ëàñòè âîñïðèíèìàåòñÿ ïëîñêèì äèñêîì 1 ïëîùàäüþ
1 ñì2, ñîåäèíåííûì óïðóãèì âîëíîâîäîì 2 ñ ïüåçîý-
ëåêòðè÷åñêèì ïðåîáðàçîâàòåëåì 3. Ýëåêòðè÷åñêèé
ñèãíàë ñ ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïîñòóïàåò íà óñèëèòåëü 4,
ðàñïîëîæåííûé â êîðïóñå äàò÷èêà è ñëóæàùèé äëÿ
ñîãëàñîâàíèÿ âûñîêîîìíîé öåïè ïðåîáðàçîâàòåëÿ ñ
âõîäîì èçìåðèòåëüíîãî ïðèáîðà. Àòòåíþàòîð 5 íà âõî-
äå èçìåðèòåëüíîãî ïðèáîðà îñëàáëÿåò âõîäíîé ñèãíàë
ñ äàò÷èêà ïðè áîëüøîé ìîùíîñòè ÓÇ. Ïîëîñîâîé
ôèëüòð 6, âûïîëíåííûé ïî ñõåìå ×åáûøåâà òðåòüåãî
ïîðÿäêà ñ ïîëîñîé ïðîïóñêàíèÿ 100�500 êÃö, âûäå-
ëÿåò ÷àñòü ñïåêòðà ñèãíàëà, õàðàêòåðíóþ äëÿ êàâèòà-
öèîííûõ èìïóëüñîâ. Äàëåå ñèãíàë ÷åðåç óñèëèòåëü
7, ñðåäíåêâàäðàòè÷íûé äåòåêòîð 8, óñèëèòåëü ïîñòîÿí-
íîãî òîêà 9 ïîñòóïàåò íà èçìåðèòåëüíûé ïðèáîð (êà-
âèòîìåòð). Èñòî÷íèê 10 ïèòàåò ïðèáîð (ðèñ. 7) è äàò-
÷èê. Ïîêàçàíèÿ ïðèáîðà ðåãèñòðèðóþò ÷åðåç 1�2 ñ,
êîãäà ïðîöåññ êàâèòàöèè ïðèíèìàåò óñòîé÷èâûé õà-
ðàêòåð.
Äëÿ èçìåðåíèÿ õàðàêòåðèñòèê øóìîâîãî ñïåêòðà
è äëÿ îöåíêè àêòèâíîñòè êàâèòàöèè â ìîùíûõ ÓÇ-
ïîëÿõ ðàçðàáîòàí ïðèáîð � èíäèêàòîð àêòèâíîñòè
êàâèòàöèè. Ïðèíöèï åãî ðàáîòû îñíîâàí íà àíàëèçå
è îáðàáîòêå øóìîâîãî ñïåêòðà, âîçíèêàþùåãî â æèä-
êèõ ñðåäàõ ïðè âîçäåéñòâèè ìîùíûõ ÓÇ-ïîëåé. Èí-
äèêàòîð ñîñòîèò èç ýëåêòðîííîãî áëîêà è øèðîêîïî-
ëîñíîãî äàò÷èêà ñ âîëíîâîäîì, ñêîíñòðóèðîâàííîãî
äëÿ ðàáîòû ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ (ðèñ. 8).
Êàâèòàöèîííàÿ çîíà â ìîùíîì ÓÇ-ïîëå ñîñòîèò
èç äâóõ îñíîâíûõ òèïîâ ïóçûðüêîâ � ñòàáèëüíî
ïóëüñèðóþùèõ è çàõëîïûâàþùèõñÿ (íåñòàöèîíàð-
íûõ). Íåñòàöèîíàðíûå ïóçûðüêè ïðè çàõëîïûâàíèè
ãåíåðèðóþò óäàðíûå âîëíû, âûñîêèå òåìïåðàòóðó è
äàâëåíèå. Ïîëíàÿ àêòèâíîñòü êàâèòàöèè ïðåäñòàâ-
ëÿåòñÿ èíòåãðàëîì êàâèòàöèîííîãî øóìà, ãåíåðèðó-
åìîãî âñåìè ïóçûðüêàìè êàâèòàöèîííîé çîíû â ñïåê-
òðàëüíîì äèàïàçîíå 10 êÃö�20 ÌÃö. Àêòèâíîñòü
íåñòàöèîíàðíîé êàâèòàöèè îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷å-
ñòâîì çàõëîïûâàþùèõñÿ ïóçûðüêîâ. Çàõëîïûâàþùè-
åñÿ ïóçûðüêè ãåíåðèðóþò óäàðíûå âîëíû. ×åì ñèëü-
íåå óäàðíàÿ âîëíà, òåì áîëåå âûñîêèå ÷àñòîòû âêëþ-
÷àþòñÿ â ðÿä Ôóðüå, îïèñûâàþùèé ýòó âîëíó. Íàè-
áîëåå èíòåíñèâíî çàõëîïûâàþùèåñÿ ïóçûðüêè äàþò
âêëàä â ñïåêòð øóìà äî 20 ÌÃö.
Õàðàêòåðèñòèêè äàííîãî ïðèáîðà: äèàïàçîí ÷àñ-
òîò ÓÇ-ïîëÿ 10�50 êÃö, äèàìåòð äàò÷èêà 3,0 ìì, òåì-
ïåðàòóðíûé äèàïàçîí êàâèòèðóþùåé ñðåäû îò 5 äî
950°Ñ, ïîëíàÿ äëèíà äàò÷èêà ãèäðîôîíà 690 ìì, äëè-
íà ðàáî÷åé ÷àñòè äàò÷èêà 190 ìì, íàïðÿæåíèå ïèòà-
íèÿ 220 Â.
***
Òàêèì îáðàçîì, ðàçðàáîòàííûå ïðèáîðû êîíòðî-
ëÿ ïàðàìåòðîâ óëüòðàçâóêîâîãî âîçäåéñòâèÿ ïîçâî-
ëÿþò çíà÷èòåëüíî óìåíüøèòü âðåìÿ íàñòðîéêè è ðå-
ãóëèðîâêè îáîðóäîâàíèÿ, ïîâûñèòü êà÷åñòâî âûïóñ-
êàåìûõ èçäåëèé, óìåíüøèòü ïðîöåíò áðàêà è ñíè-
çèòü ïîòðåáëåíèå ýíåðãèè îáîðóäîâàíèÿ çà ñ÷åò ïîä-
äåðæàíèÿ îïòèìàëüíûõ ðåæèìîâ òåõíîëîãè÷åñêîãî
ïðîöåññà. Îöåíêà èíòåíñèâíîñòè êàâèòàöèè â æèä-
êèõ ñðåäàõ ñ ïîìîùüþ êàâèòîìåòðà è èíäèêàòîðà êà-
âèòàöèè äàåò âîçìîæíîñòü îïòèìèçèðîâàòü òåõíîëî-
ãè÷åñêèå ïðîöåññû î÷èñòêè èçäåëèé, ðàôèíèðîâàíèÿ
ðàñïëàâîâ è ìåòàëëèçàöèè íåìåòàëëè÷åñêèõ ìàòå-
ðèàëîâ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Êëóáîâè÷ Â. Â., Òÿâëîâñêèé Ì. Ä., Ëàíèí Â. Ë. Óëüòðàçâó-
êîâàÿ ïàéêà â ðàäèî- è ïðèáîðîñòðîåíèè.� Ìèíñê: Íàóêà è òåõ-
íèêà, 1985.
2. Ìàçóð À. È., Àëåõèí Â. Ï., Øîðøîðîâ Ì. Õ. Ïðîöåññû
ñâàðêè è ïàéêè â ïðîèçâîäñòâå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ.�
Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1981.
3. Àáðàìîâ Î. Â. Âîçäåéñòâèå ìîùíîãî óëüòðàçâóêà íà æèä-
êèå è òâåðäûå ìåòàëëû.� Ì.: Íàóêà, 2000.
4. Øèëÿåâ À. Ñ. Óëüòðàçâóêîâàÿ îáðàáîòêà ðàñïëàâîâ ïðè ïðî-
èçâîäñòâå è âîññòàíîâëåíèè äåòàëåé ìàøèí.� Ìèíñê: Íàóêà è
òåõíèêà, 1992.
5. Àãðàíàò Á. À., Äóáðîâèí Ì. Í., Õàâñêèé Í. Í., Ýñêèí Ã. È.
Îñíîâû ôèçèêè è òåõíèêè óëüòðàçâóêà.� Ì.: Âûñøàÿ øêîëà,
1987.
6. Ãåðøãàë Ä. À., Ôðèäìàí Â. Ì. Óëüòðàçâóêîâàÿ òåõíîëîãè-
÷åñêàÿ àïïàðàòóðà.� Ì.: Ýíåðãèÿ, 1976.
Ðèñ. 7. Âíåøíèé âèä êàâèòîìåòðà
Ðèñ. 8. Âíåøíèé âèä èíäèêàòîðà àêòèâíîñòè êàâèòàöèè
1
2
3
4 5 6 7 8 9
10
Ðèñ. 6. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà êàâèòîìåòðà
V
|