pobieranie: Metrologia Wykład 5
Pobierz dokument pdfPrzeglądaj wersję html pliku:
Materiały do wykładu z Metrologii i Systemów Pomiarowych
Czujniki Piezoelektryczne
Zebrał: dr inŜ. Janusz Skrodzewicz
Kwarc: Materiał na piezoelementy pomiarowe
Kwarc (tlenek-krzemu, SiO2)
Kwarc otrzymuje się z hodowli w autoklawie pod ciśnieniem 1000 barów w temperaturze około 4000C.
Po upływie jednego tygodnia wzrostu kryształ kwarcu osiąga masę około 1kg.
Zakres pomiarowy +- 2.5 kN do +-120 kN
Charakterystyka bez wstępnego obciąŜenia
Charakterystyka z obciąŜeniem wstępnym
Składowe siły przy toczeniu
Fc = Siła skrawania Ff = Siła posuwowa Fp = Siła bierna F = Siła całkowita Fa = Siła efektywna 1 = Płaszczyzna boczna
Czynniki wpływające na siłę skrawania Geometria ostrza
Materiał obrabiany
Materiał narzędziowy
Chłodzenie
Siła skrawania
ZuŜycie ostrza
Prędkość skrawania
Posuw
Głębokość skrawania
Siła i przyspieszenie
Siła (F) i przyspieszenie (a) są do siebie proporcjonalne Relacje między siłą i przyspieszeniem są powiązane wartością stałą określoną przez masę MASA = Prawo Newtona m = F/a lub F = m*a a = g = 9.80655 m/s2
SIŁA
≈
10 N
Analiza Modalna: Koncepcja PiezoBEAM
Element pomiarowy czujnika PiezoBEAM jest elastyczną belką składającą się z dwóch piezoelementów połączonych ze sobą. Piezoelementy są spolaryzowane prostopadle do podstawy i połączone elektrycznie. Element pomiarowy ugina się pod wpływem przyspieszenia, co skutkuje powstaniem ładunku elektrycznego. Ponad piezoelementem umieszczony jest elektroniczna płytka zawierająca wzmacniacz ładunku.
Przykładowe wartości ładunków elektrycznych spotykane w technice
• • • • • • • •
Elementarny ładunek (jednego Elektronu lub Protonu)
0,000 000 000 000 000 000 16 C Q = 0,16 aC Q = 10 fC
Graniczna wartość ładunku 0,000 000 000 000 01 C mierzalna przez współczesne wzmacniacze ładunku Ładunek zgromadzony w krysztale kwarcu pod obciąŜeniem 10 N 0,000 000 000 023 C • Ładunek zgromadzony w krysztale kwarcu pod obciąŜeniem 1 MN 0,000 002 3 C Wartość ładunku przy lekkim poraŜeniu 0,001 C Wartość ładunku przy wyładowaniu atmosferycznym 20 C Ładunek zgromadzony w baterii od latarki Ładunek zgromadzony w akumulatorze samochodu 200 C 200 000 C
Q = 23 pC Q = 23 uC Q = 1 mC Q = 20 C
Q = 200 C Q = 200 kC
Wartość jednego Coulomba: 1 C = 1 A • s
Piezoelektryczny czujnik emisji akustycznej (pomiary i nadzorowanie) do montowania na płaskich powierzchniach
A - Piezoelement pomiarowy B - Osłona akustyczna C – Podkładka kontaktowa
Metrologia Wykład 5
Materiały do wykładu z Metrologii i Systemów Pomiarowych
Czujniki Piezoelektryczne
Zebrał: dr inŜ. Janusz Skrodzewicz
Kwarc: Materiał na piezoelementy pomiarowe
Kwarc (tlenek-krzemu, SiO2)
Kwarc otrzymuje się z hodowli w autoklawie pod ciśnieniem 1000 barów w temperaturze około 4000C.
Po upływie jednego tygodnia wzrostu kryształ kwarcu osiąga masę około 1kg.
Zakres pomiarowy +- 2.5 kN do +-120 kN
Charakterystyka bez wstępnego obciąŜenia
Charakterystyka z obciąŜeniem wstępnym
Składowe siły przy toczeniu
Fc = Siła skrawania Ff = Siła posuwowa Fp = Siła bierna F = Siła całkowita Fa = Siła efektywna 1 = Płaszczyzna boczna
Czynniki wpływające na siłę skrawania Geometria ostrza
Materiał obrabiany
Materiał narzędziowy
Chłodzenie
Siła skrawania
ZuŜycie ostrza
Prędkość skrawania
Posuw
Głębokość skrawania
Siła i przyspieszenie
Siła (F) i przyspieszenie (a) są do siebie proporcjonalne Relacje między siłą i przyspieszeniem są powiązane wartością stałą określoną przez masę MASA = Prawo Newtona m = F/a lub F = m*a a = g = 9.80655 m/s2
SIŁA
≈
10 N
Analiza Modalna: Koncepcja PiezoBEAM
Element pomiarowy czujnika PiezoBEAM jest elastyczną belką składającą się z dwóch piezoelementów połączonych ze sobą. Piezoelementy są spolaryzowane prostopadle do podstawy i połączone elektrycznie. Element pomiarowy ugina się pod wpływem przyspieszenia, co skutkuje powstaniem ładunku elektrycznego. Ponad piezoelementem umieszczony jest elektroniczna płytka zawierająca wzmacniacz ładunku.
Przykładowe wartości ładunków elektrycznych spotykane w technice
• • • • • • • •
Elementarny ładunek (jednego Elektronu lub Protonu)
0,000 000 000 000 000 000 16 C Q = 0,16 aC Q = 10 fC
Graniczna wartość ładunku 0,000 000 000 000 01 C mierzalna przez współczesne wzmacniacze ładunku Ładunek zgromadzony w krysztale kwarcu pod obciąŜeniem 10 N 0,000 000 000 023 C • Ładunek zgromadzony w krysztale kwarcu pod obciąŜeniem 1 MN 0,000 002 3 C Wartość ładunku przy lekkim poraŜeniu 0,001 C Wartość ładunku przy wyładowaniu atmosferycznym 20 C Ładunek zgromadzony w baterii od latarki Ładunek zgromadzony w akumulatorze samochodu 200 C 200 000 C
Q = 23 pC Q = 23 uC Q = 1 mC Q = 20 C
Q = 200 C Q = 200 kC
Wartość jednego Coulomba: 1 C = 1 A • s
Piezoelektryczny czujnik emisji akustycznej (pomiary i nadzorowanie) do montowania na płaskich powierzchniach
A - Piezoelement pomiarowy B - Osłona akustyczna C – Podkładka kontaktowa
