Uutiset

Olet täällä: Kotiin / Uutiset / Pietsosähköisen keramiikan perusteet / eristysvastus ja pietsosähköisen keraamisen hydrofonin keskimääräinen käyttöikä

Pietsosähköisen keraamisen hydrofonin eristysvastus ja keskimääräinen käyttöikä

Katselukerrat: 45 Tekijä: Site Editor Julkaisuaika: 2019-10-16 Alkuperä: Sivusto

Tiedustella

Pietsosähköisillä keraamisilla hydrofoneilla on laaja valikoima sovelluksia kaikuluotaimissa niiden tasaisuuden, vakaan suorituskyvyn ja yksinkertaisen rakenteen ansiosta. Pietsosähköisten keraamisten hydrofonien tärkein vikatila on eristysvastuksen pieneneminen. Hydrofonin keskimääräinen eristysvastus pienenee ylittämään määritellyt vikakriteerit Rfc, mikä katsotaan viaksi. Siksi pietsosähköisen keraamisen hydrofonin eristysresistanssin vaihtelun, eristysvastuksen pienenemisen vaikutuksen herkkyyteen ja keskimääräisen käyttöiän määrittämisellä on suuri merkitys hydrofonin suorituskyky- ja luotettavuusindeksin oikealle ymmärtämiselle ja hallitsemiselle. Huolla ja suojauksella on myös tietty viitearvo.

1 Hydrofonin keskimääräinen käyttöikä
Luotettavuusteorian mukaan määrä Pietsosähköisiä levymuunnintuotteita testattiin samoissa olosuhteissa ja mitattiin kokonaiskestotiedot. Sitten keskimääräisen vikaa edeltävän ajan MTTF on missä r(t) on tuotteen kumulatiivinen vikojen lukumäärä työaikana 0 - t. Kun tuotteen elinikäjakauma noudattaa eksponentiaalista jakaumaa, sen MTTF on vikasuhteen λ (todennäköisyys, että tuote ei toimi tiettynä ajankohtana ja yksikköaika sen jälkeen) käänteisluku, eli 1/λ. Hydrofonit voivat käyttää MTTF:ää edustamaan keskimääräistä käyttöikää. Suunnittelussa käytetään usein kaikkien erän hydrofonien keskimääräistä eristystä, ja resistanssi Rm pienennetään vikastandardin Rfc aika-tav-arvoon keskimääräiseksi käyttöikään. Rfc-arvossa jotkut hydrofonit ovat olleet viallisia. Vaikka muut hydrofonit voivat toimia normaalisti, niiden herkkyys laskee jyrkästi matalalla taajuusalueella, millä on vakava vaikutus vastaanottoryhmän suorituskykyyn. Siksi se on vaihdettava mahdollisimman pian. .

2 hydrofonin eristysvastus

2.1 Eristysresistanssin laskun mekanismi ja laki

Pietsosähköisen keraamisen hydrofonin ydinkomponentti on pietsosähköinen keraaminen komponentti. Kun pietsosähköinen keraaminen komponentti kuivataan, eristysvastus on korkea, ja kun vesimolekyylit tunkeutuvat, eristysvastus on pienempi. Mitä enemmän vesimolekyylejä tunkeutuu, sitä enemmän eristysvastus laskee. Pietsosähköiset keraamiset hydrofonit toimivat vedessä useita vuosia. Pietsosähköiset keraamiset komponentit on kapseloitu vesitiiviillä materiaaleilla (kuten neopreenillä, polyuretaanilla jne.), mutta vesimolekyylit kulkevat aina näiden materiaalien tai kahden materiaalin pinnan läpi. Kiinnityspinta tunkeutuu pietsosähköisen keraamisen komponentin pintaan ja sisäpuolelle, jolloin hydrofonin eristysvastus on pienempi. Mitä pidempään hydrofonia käytetään, sitä enemmän vesimolekyylejä kertyy pietsokeraamisen komponentin pinnalle ja sisäpuolelle, ja mitä suurempi eristysvastus on, sitä enemmän hydrofonissa on toimintahäiriöitä. Yllä olevasta analyysistä voidaan nähdä, että hydrofonin eristysvastuksen lasku on väistämätöntä ja peruuttamatonta. Emme voi antaa hydrofonin eristysvastuksen laskea, voimme vain viivyttää pudotuksen nopeutta. Eristysvastuksen hidastuminen merkitsee hydrofonin käyttöiän pidentymistä. Seuraavalla mittauksella voidaan hidastaa hydrofonin eristysvastuksen vastusta (1) Pietsosähköisten keraamisten komponenttien käyttö, joilla on alhainen kosteuden imeytyminen. Yleisesti ottaen materiaalit, joiden tiheys on suurempi, ovat vähemmän hygroskooppisia kuin materiaalit, joiden tiheys on pienempi. Yleisesti käytetyn PZT-pietsosähköisen keraamisen materiaalin tiheys on 7,8 g/cm3, ja harvoin käytetyn bariumtitanaattipietsosähköisen keraamisen materiaalin tiheys on 5,7 g/cm3, ja jälkimmäisellä on paljon suurempi 'hygroskooppisuus'; 2) Käytä vedenpitäviä materiaaleja, joilla on alhainen vedenläpäisevyys; (3) Hydrofonien valmistusprosessin parantaminen, ja niillä on usein ilmeisiä vaikutuksia. Yhden pietsokeraamisen hydrofonin tapauksessa emme voi ennustaa sen eristysvastuksen laskun lakia, eikä se voi ennustaa, milloin se epäonnistuu. Mutta eräälle hydrofoneille, ja näiden hydrofonien lukumäärä on suuri, niiden eristysvastus noudattaa tiettyä lakia, niin kutsuttua tilastolakia. Tarkastellaan ensin esimerkkiä, vaikka se ei ole käytännöllinen, se on irronnut todellisuudesta ja sillä on käytännön perusta. hydrofonit otetaan käyttöön, ja oletetaan, että standardi Rfc = 0,5 MΩ hydrofonin toimintahäiriön määrittämiseksi. Käytön alkuaikoina mitattiin hydrofonin eristysvastuksen tyypillinen jakautuma. Useimpien hydrofonien eristysvastus Rm on suurempi tai yhtä suuri kuin 100 MΩ, kun taas 50 Pietsokeraaminen levyanturi on eksponentiaalisen lain alainen. Eli tietyssä lämpötilassa seuraava kaava pätee.

2.2 Eristysresistanssi ja hydrofonin herkkyys

Vastaava piirianalyysin perusteella hydrofonin eristysresistanssi voidaan katsoa samansuuntaiseksi hydrofonin kahden pään kanssa. Pietsokeraamisen elementin pinnan ja sisäveden vesitiiviin päällystysmateriaalin ja sidoskerroksen läpi tunkeutuvien vesimolekyylien lukumäärän kasvaessa hydrofonin eristysresistanssi Rm pienenee jatkuvasti. Rm:n laskeminen tietylle tasolle vähentää hydrofonin herkkyyttä. Mitä pienempi toimintataajuus, sitä suurempi M:n pieneneminen. Pietsosähköisen keraamisen hydrofonin ekvivalenttipiirikaavio voidaan antaa vakiovirtalähteen muodossa, ja se voidaan antaa myös vakiojännitelähteen muodossa. Vakiojännitelähde on ekvivalenttipiirikaavio esittää simulaatiota ja todellisia mittaustuloksia hydrofonin herkkyyden pienenemisestä eri eristysresistanssien alla. Sekä teoreettiset laskelmat että todelliset mittaukset osoittavat, että mitä pienempi hydrofonin staattinen kapasitanssi on, sitä suurempi on Rm:n pienenemisen vaikutus M:ään. Koska testattavana olevan hydrofonin staattinen kapasitanssi on erittäin suuri, jopa 100000 pF, eristysresistanssin Rm pieneneminen vaikuttaa sen herkkyyteen suhteellisen vähän. Kun Rm ≥ 10 kΩ, vaikutus M:ään on mitätön; kun Rm < 10 kΩ, sillä on suuri vaikutus M:ään ja hydrofoni katsotaan viaksi. Kutsumme vikaarvoksi Rf eristysresistanssiarvoa, joka määrittää hydrofonin vian. Yllä olevassa esimerkissä Rf = 10 kΩ.

Ilmeisesti, jos hydrofonin staattinen kapasitanssi on 10000 pF, herkkyys vaikuttaa merkittävästi, kun eristysvastus on alle 100 kΩ. Tällä hetkellä Rf = 100 kΩ. Yllä olevien tulosten ja luotainlaitteen salliman hydrofonin herkkyyden arvon perusteella voidaan määrittää vikakriteeri Rfc. Rfc:n tulee olla yli 10 kertaa suurempi kuin Rf, jotta varmistetaan, että kaikkien ryhmässä olevien hydrofonien keskimääräinen eristysresistanssi on lähellä Rfc:tä, niiden hydrofonien lukumäärä, joiden eristysresistanssi Rm on pienempi kuin Rf, eli viallisten hydrofonien määrä on käheä. Koko koneen sallimalla alueella. Lisäksi hydrofoni on asennettu laivan vesiviivan alle. Kun hydrofoni on todettu vialliseksi, on yleensä tarpeen odottaa, kunnes laiva on telakoitunut hydrofonin vaihdon toteuttamiseksi, joten viiveellä esiintyy. Tämän viiveajan aikana hydrofonin eristysvastus laskee edelleen. Siksi vikastandardi Rfc on asetettava korkeammaksi, jotta voidaan varmistaa, että hydrofonia voidaan käyttää normaalisti ennen vaihtamista. Lisäksi hydrofonin eristysresistanssilla on suuri suhde ympäristön lämpötilaan, ja se on otettava täysin huomioon määritettäessä hydrofonin vikastandardia Rfc.

2.3 Eristysvastuksen ja ympäristön lämpötilan välinen suhde

Eristysvastus Pietsokeraaminen levymuunnin liittyy läheisesti ympäristön lämpötilaan: ympäristön lämpötila nousee, eristysvastus laskee. Sekä teoria että monet käytännöt ovat osoittaneet, että pietsosähköisen keraamisen hydrofonin eristysresistanssin Rm välinen suhde. ympäristön lämpötila on samanlainen kuin käyttöajan ja eksponentiaalisen lain välinen suhde. Kaavassa Rmo on eristysresistanssi mitattuna vertailulämpötilassa t0; k3 on I-tyypin lämpötilakerroin. Vastaavasti yllä oleva kaava voidaan kirjoittaa myös kätevämmässä ja intuitiivisemmassa muodossa, k4 = exp(−k3), joka on tyypin II lämpötilakerroin, sitten mo R ≈ R k , modifioitu bariumtitanaatti pietsosähköinen keraaminen hydrofoni .Simulaatiotulokset ja mitatut tulokset eristysvastuksen ja ympäristön lämpötilan välisestä suhteesta. Mittaustulokset ovat lähellä simulaatiotuloksia, k4 = 0,94 ~ 0,95 / 1 °C. PZT-pietsosähköisen keraamisen hydrofonin eristysresistanssin ja ympäristön lämpötilan välisen suhteen simulointitulokset ja mittaustulokset esitetään. Myös testitulokset ovat lähellä simulaatiotuloksia, k4=0,90~0,94/1°C. Pietsosähköisen keraamisen hydrofonin eristysvastuksen ja käyttöajan välinen suhde on peruuttamaton; muuten pietsosähköisen keraamisen hydrofonin eristysvastuksen ja ympäristön lämpötilan välinen suhde on palautuva, eli kun ympäristön lämpötila palaa alkuperäiseen arvoonsa, sen eristys .

Myös vastus palaa alkuperäiseen arvoonsa. Hydrofonin eristysvastus vaihtelee suuresti ympäristön lämpötilan mukaan. Jokaista 11 °C:n ympäristön lämpötilan nousua kohden eristysvastus pienenee noin puoleen. Verrattuna modifioituun bariumtitanaattipietsosähköiseen keraamiseen hydrofoniin, PZT-pietsosähköisen keraamisen hydrofonin eristysvastus muuttuu enemmän ympäristön lämpötilan mukaan. Edellä mainitut variaatiosäännöt ovat erilaiset eri tyypeille ja eri spesifikaatioille erilaisille rakenteellisille pietsosähköisille keraamisille materiaaleille ja erilaisille vesitiiviille pinnoitemateriaaleille, jotka on määritettävä kokein. Kun määritetään pietsosähköisen keraamisen hydrofonin vikastandardia Rfc, hydrofonin eristysvastuksen ja ympäristön lämpötilan välinen suhde on otettava täysin huomioon. Laitteissa, joilla on korkeat luotettavuusvaatimukset, tukihydrofonin Rfc tulee määrittää korkeimmassa ympäristön lämpötilassa (esimerkiksi 30 °C). Siten, kun ympäristön lämpötila laskee, hydrofonin eristysvastus vain kasvaa, eikä se vaikuta normaaliin käyttöön.

Pietsosähköisten keraamisten hydrofonien päätapa on eristysvastuksen vähentäminen. Mekanismi on se, että vesimolekyylit tunkeutuvat pietsokeraamisten komponenttien pintaan ja sisälle vesitiiviin pinnoitemateriaalin ja sidekerroksen kautta. Eristysvastus pienenee käyttöajan pidentyessä ja täyttää eksponentiaalisen lain. Eristysvastus pienenee ympäristön lämpötilan noustessa ja täyttää myös eksponentiaalisen lain. Kun eristysvastus laskee tietylle tasolle, sillä on merkittävä vaikutus hydrofonin herkkyyteen, ja vielä huonommin matalalla taajuusalueella. Käytännössä on kätevää määritellä keskimääräinen aika, jolloin hydrofoni-erän keskimääräinen eristysvastus laskee määritettyyn vikastandardiin. Vikastandardia määritettäessä hydrofonin eristysresistanssin ja herkkyyden välisen suhteen perusteella huomioidaan täysin hydrofonin eristysresistanssin ja ympäristön lämpötilan välinen suhde ja löydetään hydrofonin vian ja vaihdon toteuttamisen välinen viive, ja vikaa lisätään asianmukaisesti.