Навіны

Вы тут: дадому / Навіны / Асновы п'езаэлектрычнай керамікі / супраціў ізаляцыі і сярэдні тэрмін службы п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона

супраціў ізаляцыі і сярэдні тэрмін службы п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона

Прагляды: 45 Аўтар: Рэдактар сайта Час публікацыі: 2019-10-16 Паходжанне: Сайт

Запытайцеся

П'езаэлектрычныя керамічныя гідрафоны маюць шырокі спектр прымянення ў гідралакатарах дзякуючы сваёй плоскасці, стабільнай працы і простай структуры. Асноўным спосабам адмовы п'езаэлектрычных керамічных гідрафонаў з'яўляецца зніжэнне супраціўлення ізаляцыі. Сярэдняе супраціўленне ізаляцыі гідрафона зніжаецца, каб перавышаць зададзеныя крытэрыі адмовы Rfc, што лічыцца няспраўнасцю. Такім чынам, вывучэнне змены супраціўлення ізаляцыі п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона, уплыў зніжэння супраціўлення ізаляцыі на адчувальнасць і вызначэнне сярэдняга тэрміну службы маюць вялікае значэнне для правільнага разумення і асваення паказчыка прадукцыйнасці і надзейнасці гідрафона. Тэхнічнае абслугоўванне і абарона таксама маюць пэўнае эталоннае значэнне.

1 Сярэдні тэрмін службы гідрафона
Згодна з тэорыяй надзейнасці, колькасць вырабы з п'езаэлектрычнымі дыскавымі пераўтваральнікамі былі пратэставаны ў тых жа ўмовах, і былі вымераныя дадзеныя аб агульным тэрміне службы. Затым MTTF сярэдняга часу перад аварыяй, дзе r(t) - гэта сукупная колькасць адмоваў прадукту на працягу працоўных гадзін ад 0 да t. Калі размеркаванне тэрміну службы прадукту падпарадкоўваецца экспаненцыяльнаму размеркаванню, яго MTTF з'яўляецца зваротнай велічынёй інтэнсіўнасці адмоваў λ (верагоднасці адмовы прадукту працаваць у пэўны час і адзінцы часу пасля гэтага часу), гэта значыць 1/λ. Гідрафоны могуць выкарыстоўваць MTTF для адлюстравання свайго сярэдняга тэрміну службы. У тэхніцы часта выкарыстоўваецца сярэдняя ізаляцыя ўсіх гідрафонаў у партыі, а супраціўленне Rm зніжаецца да часу tav стандарту няспраўнасці Rfc як сярэдняга тэрміну службы. У значэнні Rfc некаторыя гідрафоны былі няспраўныя. Хоць іншыя гідрафоны могуць працаваць нармальна, іх адчувальнасць рэзка ўпадзе ў дыяпазоне нізкіх частот, што сур'ёзна адаб'ецца на прадукцыйнасці прыёмнай рашоткі. Такім чынам, яго трэба як мага хутчэй замяніць. .

2 гідрафона супраціў ізаляцыі

2.1. Механізм і закон зніжэння супраціўлення ізаляцыі

Асноўным кампанентам п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона з'яўляецца п'езаэлектрычны керамічны кампанент. Калі п'езаэлектрычны керамічны кампанент высушаны, супраціў ізаляцыі высокі, а калі малекулы вады пранікаюць, супраціў ізаляцыі ніжэй. Чым больш малекул вады пранікае, тым больш падае супраціў ізаляцыі. П'езаэлектрычныя керамічныя гідрафоны працуюць у вадзе шмат гадоў. П'езаэлектрычныя керамічныя кампаненты герметызаваны воданепранікальнымі матэрыяламі (напрыклад, неапрэнам, паліурэтанам і г.д.), але малекулы вады заўсёды праходзяць праз паверхню гэтых матэрыялаў або двух матэрыялаў. Паверхня злучэння пранікае ў паверхню і ўнутр п'езаэлектрычнага керамічнага кампанента, так што супраціў ізаляцыі гідрафона ніжэй. Чым даўжэй выкарыстоўваецца гідрафон, тым больш малекул вады назапашваецца на паверхні і ўнутры п'езакерамічнага кампанента, і чым большы супраціў ізаляцыі, тым больш гідрафона выходзіць з ладу. З прыведзенага вышэй аналізу відаць, што падзенне супраціўлення ізаляцыі гідрафона непазбежна і незваротна. Мы не можам дапусціць падзення супраціву ізаляцыі гідрафона, усё, што мы можам зрабіць, гэта затрымаць хуткасць падзення. Запаволенне супраціву ізаляцыі азначае павелічэнне тэрміну службы гідрафона. Наступнае вымярэнне можа быць выкарыстана для запаволення супраціву ізаляцыі гідрафона (1) Выкарыстанне п'езаэлектрычных керамічных кампанентаў з нізкім паглынаннем вільгаці. Наогул кажучы, матэрыялы з больш высокай шчыльнасцю менш гіграскапічныя, чым матэрыялы з меншай шчыльнасцю. П'езаэлектрычны керамічны матэрыял PZT, які звычайна выкарыстоўваецца, мае шчыльнасць 7,8 г/см3, а п'езаэлектрычны керамічны матэрыял тытанат барыю, які рэдка выкарыстоўваецца, мае шчыльнасць 5,7 г/см3, а апошні мае значна большую «гіграскапічнасць»; 2) Выкарыстоўваць воданепранікальныя матэрыялы з нізкай водапранікальнасцю; (3) Паляпшэнне вытворчага працэсу гідрафонаў, і часта атрымліваюць відавочныя эфекты. Для аднаго п'езакерамічнага гідрафона мы не можам прадказаць закон падзення яго супраціўлення ізаляцыі, а таксама не можам прадказаць, калі ён выйдзе з ладу. Але для партыі гідрафонаў, а колькасць гэтых гідрафонаў вялікая, іх супраціўленне ізаляцыі будзе падпарадкоўвацца пэўнаму закону, так званаму статыстычнаму закону. Гледзячы спачатку на прыклад, хаця ён і непрактычны, ён абстрагаваны ад рэальнасці і мае практычную аснову. гідрафоны ўведзены ў эксплуатацыю, і стандарт Rfc = 0,5 МОм для вызначэння няспраўнасці гідрафона мяркуецца. У першыя дні выкарыстання было вымерана тыповае размеркаванне супраціўлення ізаляцыі гідрафона. Большасць гідрафонаў маюць супраціўленне ізаляцыі Rm большае або роўнае 100 МОм, у той час як 50 п'езакерамічны дыскавы датчык падпарадкоўваецца экспанентнаму закону. Гэта значыць пры пэўнай тэмпературы выконваецца наступная формула.

2.2 Супраціў ізаляцыі і адчувальнасць гідрафона

Зыходзячы з аналізу эквівалентнай схемы, супраціўленне ізаляцыі гідрафона можна разглядаць як паралельнае двум канцам гідрафона. Па меры павелічэння колькасці малекул вады, якія пранікаюць у паверхню п'езакерамічнага элемента і ўнутраную ваду праз воданепранікальны матэрыял пакрыцця і злучальны пласт, супраціў ізаляцыі Rm гідрафона будзе пастаянна змяншацца. Зніжэнне Rm да пэўнага ўзроўню знізіць адчувальнасць гідрафона. Чым ніжэй рабочая частата, тым большае зніжэнне М. Эквівалентная схема п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона можа быць прадстаўлена ў выглядзе крыніцы пастаяннага току, а таксама можа быць прадстаўлена ў выглядзе крыніцы пастаяннага напружання. Схема эквівалентнай крыніцы пастаяннага напружання паказвае мадэляванне і фактычныя вынікі вымярэнняў зніжэння адчувальнасці гідрафона пры розных супраціўленнях ізаляцыі. Як тэарэтычныя разлікі, так і фактычныя вымярэнні даказваюць, што чым меншая статычная ёмістасць гідрафона, тым большы ўплыў памяншэння Rm на M. Паколькі статычная ёмістасць гідрафона, які выпрабоўваецца, вельмі вялікая, да 100000 пФ, памяншэнне супраціўлення ізаляцыі Rm адносна мала ўплывае на яго адчувальнасць. Калі Rm ≥ 10 кОм, уплыў на M нязначны; калі Rm < 10 кОм, гэта будзе мець вялікі ўплыў на M, і гідрафон лічыцца няспраўным. Мы называем значэнне супраціўлення ізаляцыі, якое вызначае няспраўнасць гідрафона, значэннем няспраўнасці Rf. У прыведзеным вышэй прыкладзе Rf = 10 кОм.

Відавочна, што калі статычная ёмістасць гідрафона роўная 10000 пФ, адчувальнасць істотна паменшыцца, калі супраціўленне ізаляцыі менш за 100 кОм. У гэты час Rf=100 кОм. На падставе прыведзеных вышэй вынікаў і значэння адчувальнасці гідрафона, якое дазваляе гідралакатар, можна вызначыць крытэрый адмовы Rfc. Rfc павінна быць больш чым у 10 разоў больш, чым Rf, каб гарантаваць, што сярэдняе супраціўленне ізаляцыі ўсіх гідрафонаў у масіве будзе блізкім да Rfc, колькасці гідрафонаў, чыё супраціўленне ізаляцыі Rm меншае за Rf, гэта значыць колькасць няспраўных гідрафонаў хрыплая. У дыяпазоне, дазволеным усёй машынай. Акрамя таго, гідрафон усталяваны ніжэй ватэрлініі карабля. Калі гідрафон выяўляецца няспраўным, звычайна неабходна пачакаць, пакуль карабель прыстыкуецца, каб замяніць гідрафон, таму ўзнікае затрымка. На працягу гэтага часу затрымкі супраціў ізаляцыі гідрафона будзе працягваць падаць. Такім чынам, стандарт няспраўнасці Rfc павінен быць вышэй, каб гарантаваць, што гідрафон можна выкарыстоўваць у нармальным рэжыме перад заменай. Акрамя таго, супраціўленне ізаляцыі гідрафона моцна залежыць ад тэмпературы навакольнага асяроддзя, і гэта неабходна ў поўнай меры ўлічваць пры вызначэнні стандарту няспраўнасці Rfc гідрафона.

2.3 Сувязь паміж супраціўленнем ізаляцыі і тэмпературай навакольнага асяроддзя

Супраціў ізаляцыі п'езакерамічны дыскавы пераўтваральнік цесна звязаны з тэмпературай навакольнага асяроддзя: тэмпература навакольнага асяроддзя павышаецца, супраціўленне ізаляцыі памяншаецца. І тэорыя, і вялікая колькасць практык даказалі, што ўзаемасувязь паміж супраціўленнем ізаляцыі Rm п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона. тэмпература навакольнага асяроддзя падобная на залежнасць паміж часам выкарыстання і экспанентным законам. У формуле Rmo - супраціўленне ізаляцыі, вымеранае пры эталоннай тэмпературы t0; k3 - тэмпературны каэфіцыент тыпу I. Аналагічным чынам прыведзеную вышэй формулу можна запісаць у больш зручнай і інтуітыўна зразумелай форме, k4 = exp(−k3), якая з'яўляецца тэмпературным каэфіцыентам тыпу II, тады mo R ≈ R k, мадыфікаваны п'езаэлектрычны керамічны гідрафон з тытаната барыю. Вынікі мадэлявання і вынікі вымярэння ўзаемасувязі паміж супраціўленнем ізаляцыі і тэмпературай навакольнага асяроддзя. Вынікі вымярэнняў блізкія да вынікаў мадэлявання, k4 = 0,94 ~ 0,95 / 1 °C. Паказаны вынікі мадэлявання і вынікі вымярэння ўзаемасувязі паміж супраціўленнем ізаляцыі п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона PZT і тэмпературай навакольнага асяроддзя. Вынікі выпрабаванняў таксама блізкія да вынікаў мадэлявання, k4=0,90~0,94/1°C. Сувязь паміж супраціўленнем ізаляцыі п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона і часам выкарыстання незваротная; у адваротным выпадку ўзаемасувязь паміж супраціўленнем ізаляцыі п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона і тэмпературай навакольнага асяроддзя зварачальная, гэта значыць, калі тэмпература навакольнага асяроддзя вяртаецца да зыходнага значэння, яго ізаляцыя .

Супраціў таксама вернецца да зыходнага значэння. Супраціў ізаляцыі гідрафона моцна змяняецца ў залежнасці ад тэмпературы навакольнага асяроддзя. Пры павышэнні тэмпературы навакольнага асяроддзя на кожныя 11 °C супраціў ізаляцыі зніжаецца прыкладна ўдвая. У параўнанні з мадыфікаваным п'езаэлектрычным керамічным гідрафонам з тытаната барыю супраціўленне ізаляцыі п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона PZT будзе больш змяняцца ў залежнасці ад тэмпературы навакольнага асяроддзя. Вышэйзгаданыя правілы змены адрозніваюцца для розных тыпаў і розных спецыфікацый п'езаэлектрычных керамічных матэрыялаў рознай структуры і розных матэрыялаў воданепранікальных пакрыццяў, якія неабходна вызначыць эксперыментальна. Пры вызначэнні стандарту адмовы Rfc п'езаэлектрычнага керамічнага гідрафона неабходна ў поўнай меры ўлічваць залежнасць паміж супраціўленнем ізаляцыі гідрафона і тэмпературай навакольнага асяроддзя. Для абсталявання з высокімі патрабаваннямі да надзейнасці Rfc апорнага гідрафона варта вызначаць пры самай высокай тэмпературы навакольнага асяроддзя (напрыклад, 30 °C). Такім чынам, калі тэмпература навакольнага асяроддзя паніжаецца, супраціў ізаляцыі гідрафона будзе толькі павялічвацца і не паўплывае на нармальнае выкарыстанне.

Асноўны рэжым п'езаэлектрычных керамічных гідрафонаў - зніжэнне супраціву ізаляцыі. Механізм заключаецца ў тым, што малекулы вады пранікаюць у паверхню і ўнутр п'езакерамічных кампанентаў праз воданепранікальны матэрыял пакрыцця і злучны пласт. Супраціў ізаляцыі памяншаецца з павелічэннем часу выкарыстання і адпавядае экспаненцыяльнаму закону. Супраціў ізаляцыі памяншаецца з павышэннем тэмпературы навакольнага асяроддзя, а таксама адпавядае экспаненцыяльнаму закону. Калі супраціў ізаляцыі зніжаецца да пэўнага ўзроўню, гэта значна паўплывае на адчувальнасць гідрафона, і яшчэ горш у дыяпазоне нізкіх частот. Практычна зручна вызначыць сярэдні час падзення сярэдняга супраціву ізаляцыі партыі гідрафонаў да вызначанага стандарту адмовы. Пры вызначэнні стандарту няспраўнасці на аснове ўзаемасувязі паміж супраціўленнем ізаляцыі гідрафона і адчувальнасцю цалкам улічваецца ўзаемасувязь паміж супраціўленнем ізаляцыі гідрафона і тэмпературай навакольнага асяроддзя, і вызначаецца затрымка паміж выхадам з ладу гідрафона і выкананнем замены, і адпаведна павялічваецца няспраўнасць.