Методы и средства контроля амплитуды колебаний пьезопреобразователей ультразвуковых технологических аппаратов

Абраменко Д.С.

Тип публикации	Автореферат
Авторы	Абраменко Д.С.
Название издания	Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Год публикации	2011

Аннотация

Целью работы является создание как самостоятельных, так и интегрированных в УЗ технологические аппараты систем контроля амплитуды колебаний, обеспечивающих получение информации об абсолютном значении амплитуды колебаний излучающей поверхности пьезоэлектрической колебательной системы с различными рабочими инструментами и пригодных для применения не только в ходе создания, настройки, диагностики и ремонта (при остановке технологических процессов), но и при реализации технологических процессов без внесения внешних датчиков.
Задачи исследования.

1. Разработка метода, обеспечивающего прямое измерение амплитуды механических колебаний в процессе настройки УЗ технологических аппаратов, при проведении сравнительных исследований и калибровки системы, создаваемой для непрерывного контроля амплитуды в процессе реализации технологических процессов в любых условиях, без внесения внешних датчиков.
2. Определение контролируемого электрического параметра пьезоэлектрической колебательной системы, характеризующего амплитуду механических колебаний излучающей поверхности с максимальной достоверностью, на основании исследования физических процессов, происходящих в пьезопреобразователе и электронном генераторе в процессе работы, и анализ выявленных зависимостей контролируемых электрических параметров пьезопреобразователя от свойств обрабатываемой среды.
3. Теоретическое обоснование и практическое подтверждение эффективности контроля амплитуды УЗ колебаний по изменению выбранного электрического параметра УЗ колебательной системы – электрического тока механической ветви.
4. Разработка и создание системы непрерывного контроля амплитуды механических колебаний в составе многофункциональных УЗ аппаратов (электронных генераторов с различными УЗ пьезоэлектрическими колебательными системами) для автоматического обеспечения оптимального УЗ воздействия.
5. Практическая реализация и выявление границ применимости предложенных систем контроля амплитуды колебаний пьезоэлектрической колебательной системы с различными рабочими инструментами не только в процессе создания, настройки, диагностики и ремонта (при остановке технологических процессов), но и в процессе реализации технологических процессов.
6. Разработка методики и практическая реализация метода автоматической калибровки аппаратов со сменными рабочими инструментами различной длины и формы для ускорения и повышения точности настройки ультразвуковых аппаратов.
7. Практическая реализация систем контроля, в т.ч. интегрированных в состав технологических аппаратов, разработка рекомендаций по организации контроля амплитуды механических колебаний ультразвуковых технологических аппаратов в условиях настройки и эксплуатации.

Объектами исследования являются системы контроля, основанные на прямых и косвенных методах измерения амплитуды колебаний излучающей поверхности пьезоэлектрических колебательных систем, используемых при реализации процессов, основанных на УЗ воздействии.
Научную новизну составляют:

1. Новый метод оптического контроля амплитуды колебаний излучающей поверхности пьезоэлектрических колебательных систем, реализуемый посредством визуального наблюдения через микроскоп светотеневых изображений, которые создаются импульсными источниками света, синхронизированными с моментами максимальных колебательных смещений излучающей поверхности, а также предусматривающий возможность автоматизации процесса регистрации и обработки результатов. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ №2292530.
2. Предложенный и разработанный новый метод непрерывного контроля амплитуды механических колебаний излучающей поверхности колебательных систем при реализации ультразвукового воздействия, основанный на контроле электрического параметра колебательной системы – тока механической ветви пьезопреобразователя.
3. Выявленные в результате экспериментальных исследований зависимости изменения амплитуды механических колебаний излучающей поверхности от величины электрического тока механической ветви пьезопреобразователя, позволившие предложить и разработать методику контроля для различных по функциональному назначению колебательных систем с различными по длине, диаметру и форме концентраторами и сменными рабочими инструментами.
4. Метод калибровки, обеспечивающий автоматическую настройку системы контроля амплитуды колебательных систем со сменными рабочими инструментами различной длины и формы.

Полный текст