Разработка методики автоматизированного выбора пьезоэлементов

Ф М Аль-Руфаи; Б А Якимович; В В Кувшинов

doi:10.22213/2410-9304-2023-2-93-101

Авторы

Ф. М. Аль-Руфаи Севастопольский государственный университет
Б. А. Якимович Севастопольский государственный университет
В. В. Кувшинов Севастопольский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-2-93-101

Ключевые слова:

автоматизация, статус доступности, емкость, пьезоэлемент, алгоритм, пьезоактюатор

Аннотация

Пьезоэлементы являются одним из наиболее популярных в использовании электронных компонентов, которые применяются в составе многих электронных устройств. Эти устройства весьма эффективно используются в медицине, образовании, строительстве, нефтегазовой отрасли, военной технике, метрологии и многих других. Они входят в состав приборов, обеспечивающих диагностику различных органов человека, замер расхода перекачиваемых жидкостей и газов, утилизирующих механическую энергию человека и транспортных средств с целью последующего ее преобразования в электрическую энергию. В настоящее время на российском рынке производители пьезоэлементов представляют большое количество разнообразных моделей, способных удовлетворить любые запросы заказчиков. Ориентация разработчиков электронных устройств, в составе которых используются пьезоэлементы, достаточно затруднена в подобных условиях. Кроме того, большие трудности возникают при подборе пьезоэлементов в настоящее время, когда многие модели стали не доступны для закупа внутри страны. Выполнить оценку нескольких моделей пьезоэлементов в кратчайшие сроки с учетом анализа большого количества данных весьма затруднительно и требует больших ресурсов времени, а также привлечения для анализа большого коллектива профильных специалистов. Для оптимизации выбора наиболее приемлемой модели, экономии времени и человеческих ресурсов реализована система автоматизированного управления выбором пьезоэлементов. Предлагаемая система учитывает набор наиболее значимых свойств пьезоэлементов, а также возможность их закупа (доступность) на внутреннем рынке, что значительно снижает временные затраты компаний по подбору необходимых устройств. Система является одним из элементов разработанной методики выбора пьезоэлементов.

Биографии авторов

Ф. М. Аль-Руфаи, Севастопольский государственный университет

аспирант, Институт ядерной энергии и промышленности

Б. А. Якимович, Севастопольский государственный университет

доктор технических наук, профессор, Институт ядерной энергии и промышленности

В. В. Кувшинов, Севастопольский государственный университет

кандидат технических наук, Институт ядерной энергии и промышленности

Библиографические ссылки

Нагаенко А. В. Пьезоэлектрики. Основные параметры и технология получения: учеб. Пособие. Ростов-на-Дону: Фонд науки и образования, 2021. 104 с.

Усиление пьезоэлектрических и диэлектрических свойств и макроскопическая релаксация зарядового и полевого отклика в 0-3 композитах / Г. С. Радченко, А. В. Скрылев, А. Ю. Малыхин, А. А. Панич // Журнал технической физики. 2018. № 88 (2).

Нагаенко А. В., Нестеров А. А., Панич Е. А. Управление электрофизическими параметрами пьезоматериалов путем создания многокомпонентных керамических композитов // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2018. Т. 18, № 2. С. 396-399.

Tabesh A., Frechette L. G. A low-power stand-alone adaptive circuit for harvesting energy from a piezoelectric micropower generator. IEEE Transactionson Power Electronics, 2010, vol. 57, pp. 840-849.

Zhang Y. L., et al. Electrostatic energy harvesting device with dual resonant structure for wideband random vibration sources at low frequency. Review of Scientific Instruments, 2016, vol. 87, pp. 1-8.

Zhang H.L., Li J.-F., Zhang B.-P. Microstructure and electrical properties of porous PZT ceramics derived from different pore-forming agents // ActaMaterialia, 2007. № 55. Pp. 171-181.

Управление свойствами пьезокерамического материала системы ЦТС, используемого в гидроакустических излучателях / А. В. Нагаенко, С. Н. Свирская, А. Е. Панич, А. Ю. Малыхин, А. В. Скрылёв // Инженерный вестник Дона. 2016. № 2. C. 9.

Пористые пьезокомпозиционные материалы на основе пьезокерамики ПКП-12 / Е. В. Карюков, А. А. Панич, В. К. Доля [и др.] // Инженерный вестник Дона. 2017. № 4 (47). С. 7.

Raspopov V.Ya., Alaluev R.V., Ladonkin A.V., Likhosherst V.V., Shepilov, S.I. Tuning and Calibration of a Hemispherical Resonator Gyroscope with a Metal Resonator to Operate in Angular Rate Sensor Mode, GiroskopiyaiNavigatsiya, 2020, vol. 28, no. 1 (108), pp. 31-41.

Исследование возможности создания новых полифазных пьезоматериалов для гидроакустических преобразователей / М. А. Мараховский, В. А. Мараховский, Э. А. Мирющенко, Е. А. Панич // Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики: труды XVI Международной конференции, 23-25 мая 2018 г. 2018. С. 616-619.

Зацерклянный О. В., Панич А. Е. Пьезоэлектрические материалы для датчиков вибрации и актюаторов в устройствах измерения плотности жидкостей и газов // Датчики и системы. 2020. № 4. С. 48-54.

Оценка эффективности термической абляции высокоинтенсивным сфокусированным ультразвуком на модели мышечной ткани крысы / Ю. Г. Змитриченко, Г. В. Точильников, В. Г. Беспалов, Е. А. Бусько, К. В. Козубова, К. Ю. Сенчик, Е. Д. Ермакова, Н. Т. Жилинская, А. Е. Беркович // Белые ночи - 2020: сборник тезисов VI Петербургского международного онкологического форума. 2020. С. 282.

Инновационные технологии для биомедицинского применения / А. Е. Панич, А. А. Панич, С. Н. Свирская, А. Ю. Малыхин, А. В. Скрылёв, Е. С. Алексюнин, Е. А. Панич // Генетика - фундаментальная основа инноваций в медицине и селекции: материалы VIII научно-практической конференции с международным участием. Ростов-на-Дону; Таганрог, 2019. С. 175-179.

Малыхин А. Ю., Нестеров А. А., Панич А. Е. Особенности механических характеристик сегнетожесткого материала ПКП-35 при использовании в условиях силового ультразвука // Технологии и материалы для экстремальных условий: материалы XIV Всероссийской научной конференции. М., 2019.

Сабиров Ф. С. Датчики пространственных вибраций и диагностика процесса обработки на станках // Датчики и системы. 2017. № 3. С. 55-61.

Crance J.L., Berchok C.L., and Keating J.L. (2017). Gunshot call production by the North Pacific right whale Eubalaena japonica in the south-eastern Bering Sea, Endangered Species Research, 34, 251-267.

Базалевская С. С. Влияние термомеханических воздействия на структуру и фазовый состав пьезоэлектрических кристаллов семейства лангасита: дис. … канд. техн. наук. М., 2020. 169 с.

Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения: сборник трудов III молодежной всероссийской научной конференции с международным участием (20-23 сентября 2021 г.). Ростов-на-Дону: Фонд науки и образования, 2021. 296 с.

Моделирование и анализ работы системы накопления пьезоэлектрической энергии при помощи программной среды Matlab/Simulink / Ф. М. М. Аль-Руфаи, Б. А. Якимович, В. В. Кувшинов [и др.] // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20, № 3. С. 24-33. DOI 10.22213/2410-9304-2022-3-24-33.

Rafique S. Piezoelectric Vibration Energy Harvesting: Modeling & Experiments, Springer International Publishing, Berlin, 2018, 172 p.