Акустоелектронні перетворювачі з безконтактними електрично пов’язаними чутливими елементами

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЖовнір, Микола Федорович
dc.date.accessioned2018-05-14T08:48:23Z
dc.date.available2018-05-14T08:48:23Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenIn the qualification scientific work the comparative analysis of physical basement and scheme-technical principles of construction of physical quantities converters are given. It has been shown that the technical parameters of traditional measuring transducers (resistive, piezoelectric, capacitive, galvanomagnetic, electromagnetic, photovoltaic (optoelectronic), acousto-optical and others) practically have reached their limitations and their further improvement is possible by creating primary transformers applying new physical phenomena. It has been shown that Acoustic/Electronic transducers (AET) on the basis of Surface Acoustic Waves devices (SAW) have several advantages: low wavelengths at relatively low frequencies, the possibility of distributed signal reception in the microelectronic performance of the converter, the presence of effective methods of signals excitation and reception in acousto-electronic devices, the possibility of using modern micro-, nanoelectronic technologies to realize SAW converters in wireless measurement systems. During the past 20 years, scientific developments and implementation of active and passive AET of physical quantities with the use of SAW-based devices have been carried out on the basis of the change: phase velocity of SAW and acoustic length of the delay line (resonator) as a result of deformation of the beam or membrane type acoustic line; phase velocity of SAW and acoustic length of the delay line (resonator) under the influence of the environment on the surface of the acoustic line (molecular weight and gas concentration, temperature, humidity, electromagnetic radiation, etc.); reflection coefficient of SAW from reflecting lattices or interdigital transducers (IT), which are connected with external sensitive elements, which are under the influence of temperature, humidity, electromagnetic radiation, etc.); At the same time, the essential attention was not paid to the theoretical substantiation and practical implementation of AET with contactless electrically coupled sensitive elements. As a result of complex studies of acousto-electronic transducers of physical quantities it were obtained and summarized next scientific results: – it is proposed, theoretically grounded and implemented a method for measuring of linear (angular) displacements in the range of up to 100 mm and above (up to 360 angles degree) on the basis of the use of phase raids on the surface of linear (ring) piezoelectric structures of the electric field of several SAW that are received by contactless electrically linked SAW transducer. It is shown that during excitation in the acoustic line (waveguide) of SAW at 3 frequencies (69.52; 70.62 and 71.69 MHz) precise, intermediate and coarse measuring scales are formed that provide unambiguous determination of the coordinate of the SAW receiver with transform coefficients on an accurate scale more than 7.0 el.grad./μm (0.5 el.grad./angle.s); – it is proposed and theoretically approved the angular velocity measuring method based on the use of the Doppler effect in the rotation of the SAW receiver in the electric field of SAW, which is propagating in a piezoelectric waveguide. It is shown that under condition on SAW exciting at 70 MHz in a ring waveguide with a radius of 10 mm, the method provides determination of the speed of the SAW receiver with a conversion factor of 22 Hz/rev./min. in the range of up to 13680 rev./min. – it is proposed, theoretically validated and realized the method of micro-displacements and pressure measuring on the basis of the use of dispersion of phase velocity of SAW as a result of perturbation by the membrane (probe) of the SAW electric field, which extends into piezoelectric structures. It is shown that when moving the membrane in the electric field of SAW, which extends over the surface of the lithium niobate of the YZ-slice, the coefficients of micro-displacement and pressure transformation of 10 kHz/μm (50 Hz/mmHg) in the range up to 15…30 microns (3000 … 5000 mmHg) are obtained. Such transducers can be created on the basis of a universal acousto-electronic module, and the design of a sensitive element - a membrane (probe) is determined by a given dynamic range of physical quantity; – it is created and studied the mathematical models of primary transducers of linear, angular displacement and velocity using the electric field of SAW which allow to determine the design factors of the transducers on the basis of linear and ring piezoelectric acoustic lines (waveguides), contactless distributed SAW receivers and electrical parameters of master oscillator depending on the given metrological characteristics of the transducers. – it is created and studied the mathematical models of the primary transducers of micro-displacement and pressure based on of the usage of dispersion phase velocity of SAW as a result of perturbation by membrane (probe) of the SAW electric field that connect the constructive and electric parameters and allow to determine of parameters in dependence on metrological characteristics of transducers. – it is created and studied the modified mathematical models of film piezoelectric SAW waveguide using the approximation of the measurement results of SAW phase velocity in the unlimited film structure of zinc oxide – fused silica which allows to determine the design factors of the waveguide, concentrator and the interdigital converters of the acousto-electric module on the SAW for providing single-mode regime of running SAW. The results of experimental studies of film waveguide structures on the base of zinc oxide – fused silica on the equipment of laser probing of homodyne type which confirms the possibility of film piezoelectric structures using in acousto-electronic transducers are given.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена созданию нового подкласса высокочувствительных преобразователей физических величин на основе использования электрического поля поверхностных акустических волн (ПАВ), распространяющихся на пьезоэлектрических структурах, для стационарных и беспроводных радиоизмерительных систем. Теоретически обоснован и реализован метод измерения линейных и угловых перемещений с использованием фазовых набегов электрического поля нескольких ПАВ с разными частотами с формированием точной, промежуточной и грубой шкал преобразователя с бесконтактным ПАВ-приемником. При возбуждении ПАВ на частотах, не превышающих 75 МГц, метод обеспечивает определение координаты объекта с коэффициентами преобразования не хуже 7,0 эл.град./мкм (0,5 эл.град./угл. сек.) в диапазоне до 100 мм и выше (до 360 угл. град.). Теоретически обоснован метод измерения угловой скорости с использованием эффекта Доплера при вращении ПАВ-приемника в электрическом поле ПАВ. При распространении ПАВ на частоте 70 МГц в кольцевом пьезоэлектрическом волноводе с радиусом 10 мм метод обеспечивает коэффициент преобразования 22 Гц/об./мин. в диспазоне до 13680 об./мин. Теоретически обоснован и реализован метод измерения микроперемещения и давления с использованием дисперсии фазовой скорости ПАВ при возмущении мембраной электрического поля ПАВ, который позволяет создавать на основе универсального акустоэлектронного модуля преобразователи с коэффициентом преобразования до 10 кГц/мкм и выше в диапазоне перемещения чувствительного элемента-мембраны до десятков микрометров. Разработаные математические модели преобразователей линейных, угловых перемещений и скорости, микроперемещений и давления, пленочного пьезоэлектрического ПАВ-волновода позволяють разрабатывать требования к конструктивным и электрическим параметрам в зависимости от метрологических характеристик преобразователей.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена створенню нового підкласу високочутливих перетворювачів фізичних величин на основі використання електричного поля поверхневих акустичних хвиль (ПАХ), що поширюються на п’єзоелектричних структурах, для стаціонарних та безпровідних радіовимірювальних систем. Теоретично обгрунтовано та реалізовано метод вимірювання лінійних та кутових переміщень з використанням фазових набігань електричного поля кількох ПАХ з різними частотами з формуванням точної, проміжної та грубої шкал перетворювача з безконтактним ПАХ-приймачем. При збудженні ПАХ на частотах, що не перевищують 75 МГц, метод забезпечує визначення координати об’єкта з коефіцієнтами перетворення не гірше 7,0 ел.град./мкм (0,5 ел.град./кут.сек) у діапазоні до 100 мм і вище (до 360 кут. град.). Теоретично обгрунтовано метод вимірювання кутової швидкості з використанням ефекту Доплера при обертанні ПАХ-приймача в електричному полі ПАХ. При поширенні ПАХ на частоті 70 МГц в кільцевому п’єзоелектричному хвилеводі з радіусом 10 мм метод забезпечує коефіцієнт перетворення 22 Гц/об./хв. в діапазоні до 13680 об./хв. Теоретично обґрунтовано та реалізовано метод вимірювання мікропереміщень та тиску с використанням дисперсії фазової швидкості ПАХ в результаті збурення мембраною електричного поля хвилі, який дозволяє створювати на основі універсального акустоелектронного модуля перетворювачі з коефіцієнтом перетворення до 10 кГц/мкм і вище в діапазоні переміщення чутливого елемента – мембрани до десятків мікрометрів. Розроблені математичні моделі перетворювачів лінійних, кутових переміщень та швидкості, мікропереміщень та тиску, плівкового п’єзоелектричного ПАХ-хвилеводу дозволяють розробляти вимоги до конструктивних та електричних параметрів в залежності від заданих метрологічних характеристик перетворювачів.uk
dc.format.page49 с.uk
dc.identifier.citationЖовнір, М. Ф. Акустоелектронні перетворювачі з безконтактними електрично пов’язаними чутливими елементами : автореф. … д-ра техн. наук. : 05.27.01 – твердотільна електроніка / Жовнір Микола Федорович. – Київ, 2018. – 49 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/22902
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectакустоелектронний перетворювачuk
dc.subjectповерхнева акустична хвиляuk
dc.subjectп’єзоелектричний звукопровід (хвилевід)uk
dc.subjectлінійні переміщенняuk
dc.subjectкутові переміщенняuk
dc.subjectкутова швидкістьuk
dc.subjectмікропереміщенняuk
dc.subjectтискuk
dc.subjectacoustic-electronic transduceruk
dc.subjectsurface acoustic waveuk
dc.subjectpiezoelectric acoustic line (waveguide)uk
dc.subjectlinear displacementuk
dc.subjectangular displacementuk
dc.subjectangular velocityuk
dc.subjectmicro displacementuk
dc.subjectpressureuk
dc.subjectакустоэлектронный преобразовательuk
dc.subjectповерхностная акустическая волнаuk
dc.subjectпьезоэлектрический звукопровод (волновод)uk
dc.subjectлинейные перемещенияuk
dc.subjectугловые перемещенияuk
dc.subjectугловая скоростьuk
dc.subjectмикроперемещенияuk
dc.subjectдавлениеuk
dc.subject.udc53.082.4+681.586.4+531.7 (043.3)uk
dc.titleАкустоелектронні перетворювачі з безконтактними електрично пов’язаними чутливими елементамиuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Zhovnir_aref.pdf
Розмір:
3.38 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.8 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ЕПП)
Автореферати (вільний доступ)