Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы

Рассмотрена математическая модель пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы. Выведена и проанализирована передаточная функция гравиметра. Исследована зависимость передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра от изменений температуры окружающей среды, проведено с...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Электронное моделирование
Date:2013
Main Authors: Безвесильная, Е.Н., Ткачук, А.Г.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України 2013
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100865
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы / Е.Н. Безвесильная, А.Г. Ткачук // Электронное моделирование. — 2013. — Т. 35, № 5. — С. 83-90. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860268378454753280
author Безвесильная, Е.Н.
Ткачук, А.Г.
author_facet Безвесильная, Е.Н.
Ткачук, А.Г.
citation_txt Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы / Е.Н. Безвесильная, А.Г. Ткачук // Электронное моделирование. — 2013. — Т. 35, № 5. — С. 83-90. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Электронное моделирование
description Рассмотрена математическая модель пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы. Выведена и проанализирована передаточная функция гравиметра. Исследована зависимость передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра от изменений температуры окружающей среды, проведено соответствующее моделирование. Розглянуто математичну модель п’єзоелектричного гравіметра авіаційної гравіметричної системи. Виведено та проаналізовано передаточну функцію гравіметра. Досліджено залежність передаточного коефіцієнта п’єзоелектричного гравіметра від зміни температури навколишнього середовища, проведено відповідне моделювання. The mathematical model of piezoelectric gravimeter of aviation gravimetric system has been considered. The transfer gravimeter function has been deduced and analyzed. The dependence of the gravimeter piezoelectric gear coefficient on the temperature changing ambient has been researched and the appropriate modeling has been done.
first_indexed 2025-12-07T19:03:46Z
format Article
fulltext ÓÄÊ 621.317 Å.Í. Áåçâåñèëüíàÿ, ä-ð òåõí. íàóê Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò Óêðàèíû «Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èí-ò» (Óêðàèíà, 03056, Êèåâ, ïð-ò Ïîáåäû, 37, êîðï. 1, òåë. (044) 2793375, e-mail: bezvesilna@mail.ru), À.Ã. Òêà÷óê, àñïèðàíò Æèòîìèðñêèé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíîëîãè÷åñêèé óíèâåðñèòåò (Óêðàèíà, 10005, Æèòîìèð, óë. ×åðíÿõîâñêîãî, 103, òåë. (097) 1675327, e-mail: andrew_tkachuk@i.ua) Ìîäåëèðîâàíèå âëèÿíèÿ èçìåíåíèé òåìïåðàòóðû íà âåëè÷èíó ïåðåäàòî÷íîãî êîýôôèöèåíòà ïüåçîýëåêòðè÷åñêîãî ãðàâèìåòðà àâèàöèîííîé ãðàâèìåòðè÷åñêîé ñèñòåìû Ðàññìîòðåíà ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü ïüåçîýëåêòðè÷åñêîãî ãðàâèìåòðà àâèàöèîííîé ãðà- âèìåòðè÷åñêîé ñèñòåìû. Âûâåäåíà è ïðîàíàëèçèðîâàíà ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ ãðàâè- ìåòðà. Èññëåäîâàíà çàâèñèìîñòü ïåðåäàòî÷íîãî êîýôôèöèåíòà ïüåçîýëåêòðè÷åñêîãî ãðà- âèìåòðà îò èçìåíåíèé òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé ñðåäû, ïðîâåäåíî ñîîòâåòñòâóþùåå ìîäåëèðîâàíèå. Ðîçãëÿíóòî ìàòåìàòè÷íó ìîäåëü ï’ºçîåëåêòðè÷íîãî ãðàâ³ìåòðà àâ³àö³éíî¿ ãðàâ³ìåòðè÷íî¿ ñèñòåìè. Âèâåäåíî òà ïðîàíàë³çîâàíî ïåðåäàòî÷íó ôóíêö³þ ãðàâ³ìåòðà. Äîñë³äæåíî çà- ëåæí³ñòü ïåðåäàòî÷íîãî êîåô³ö³ºíòà ï’ºçîåëåêòðè÷íîãî ãðàâ³ìåòðà â³ä çì³íè òåìïåðàòóðè íàâêîëèøíüîãî ñåðåäîâèùà, ïðîâåäåíî â³äïîâ³äíå ìîäåëþâàííÿ. Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à: ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé ãðàâèìåòð, óñêîðåíèå ñèëû òÿæåñòè, ïåðåäàòî÷íûé êîýôôèöèåíò, ïüåçîìîäóëü, äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü. Ïðîöåññ ãðàâèìåòðèè âêëþ÷àåò ýòàïû èçìåðåíèÿ: íà íåïîäâèæíîì îñíî- âàíèè, íà ïîäâîäíîé ëîäêå, íà íàäâîäíîì ñóäíå è íà áîðòó ñàìîëåòà. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ õàðàêòåðèñòèê ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ Çåìëè èñïîëüçóþò àâèàöèîííóþ ãðàâèìåòðè÷åñêóþ ñèñòåìó (ÀÃÑ), ÷óâñòâèòåëüíûì ýëåìåí- òîì êîòîðîé ÿâëÿåòñÿ ãðàâèìåòð. Ñ ïîìîùüþ ÀÃÑ ìîæíî ïîëó÷èòü ãðà- âèìåòðè÷åñêóþ èíôîðìàöèþ â òðóäíîäîñòóïíûõ ðàéîíàõ çåìíîãî øàðà ãîðàçäî áûñòðåå è ñ ìåíüøèìè çàòðàòàìè, ÷åì ñ ïîìîùüþ äðóãèõ ãðàâè- ìåòðè÷åñêèõ ñðåäñòâ èëè ñèñòåì. Ýôôåêòèâíîñòü ðàáîòû ÀÃÑ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îáåñïå÷èâàåòñÿ âûáîðîì ãðàâèìåòðà. Îäíàêî ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé óñêîðåíèÿ ñèëû òÿ- ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 5 83 � Å.Í. Áåçâåñèëüíàÿ, À.Ã. Òêà÷óê, 2013 æåñòè, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ ñîâðåìåííûõ ãðàâèìåòðîâ, èìåþò áîëü- øèå ïîãðåøíîñòè. Ðåàëüíî äîñòèæèìàÿ òî÷íîñòü àâèàöèîííûõ ãðàâèìåò- ðè÷åñêèõ èçìåðåíèé (3...10) ìÃàë. Íî äëÿ âûñîêîòî÷íûõ èçìåðåíèé ãðàâè- òàöèîííîãî ïîëÿ Çåìëè äàííàÿ òî÷íîñòü àâèàöèîííûõ ãðàâèìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé ÿâëÿåòñÿ íåäîñòàòî÷íîé, ïîñêîëüêó äðóãèå âèäû ãðàâèìåòðè- ÷åñêèõ èçìåðåíèé (ìîðñêèå, íàçåìíûå) ñïîñîáíû îáåñïå÷èòü òî÷íîñòü â ïðåäåëàõ (0,01...1) ìÃàë [1]. Êðîìå òîãî, áûñòðîäåéñòâèå ñóùåñòâóþùèõ ãðàâèìåòðîâ òàêæå íåäîñòàòî÷íî. Áîëüøèíñòâî èç íèõ íåàâòîìàòèçèðî- âàííû. Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé âûïîëíÿåòñÿ íà çåìëå ïîñëå ïîëåòà â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ìåñÿöåâ. Ïîýòîìó ïåðñïåêòèâíûì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå ÷óâñòâè- òåëüíîãî ýëåìåíòà ÀÃÑ ïüåçîýëåêòðè÷åñêîãî ãðàâèìåòðà (ÏÃ) [2], ÷òî ïîç- âîëÿåò ïîâûñèòü òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ óñêîðåíèÿ ñèëû òÿæåñòè äî 1 ìÃàë è óâåëè÷èòü áûñòðîäåéñòâèå. Îäíàêî, â èçâåñòíîé ëèòåðàòóðå ïî ãðàâè- ìåòðèè íå èññëåäîâàíî âëèÿíèå íà ðàáîòó Ïà åãî ñîáñòâåííûõ ïàðàìåò- ðîâ, êîòîðûå èçìåíÿþòñÿ ïðè âîçäåéñòâèè âíåøíåé ñðåäû. Ïüåçîýëåêòðè÷åñêèé ãðàâèìåòð ñîäåðæèò ÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò, ðàçìåùåííûé â ãåðìåòè÷íîì êîðïóñå. ×óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò Ïà ÀÃÑ ñîñòîèò èç ïüåçîýëåìåíòà (ÏÝ), ðàáîòàþùåãî íà äåôîðìàöèè ñæàòèÿ-ðàñ- òÿæåíèÿ, ñ èçîëÿòîðàìè íà åãî òîðöàõ è èíåðöèîííîé ìàññû. Äëÿ ïîâûøåíèÿ íàäåæíîñòè è ïðî÷íîñòè êîíñòðóêöèè ÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò óïðóãî ïîä- æàò ê îñíîâàíèþ âèíòîì. Âûõîä Ïà ïîäêëþ÷åí ê âõîäó óñòðîéñòâà âû÷èñ- ëåíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà ÏÃ. ×óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò Ïà âûïîëíåí â âèäå ïüåçîïëàñòèí, ñêëååííûõ ìåæäó ñîáîé â ïüåçîïàêåò. Èíåðöèîííàÿ ìàññà èçãîòîâëåíà èç äèàìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ âî èçáåæàíèå âëèÿíèÿ ïîñòî- ðîííèõ ìàãíèòíûõ ïîëåé [3] . Íàèáîëåå îïòèìàëüíûé ïüåçîìàòåðèàë äëÿ ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà Ïà — êâàðö [3]. Íåñìîòðÿ íà ìàëîå çíà÷åíèå ïüåçîìîäóëÿ è îòíîñèòåëü- íóþ äèýëåêòðè÷åñêóþ ïðîíèöàåìîñòü ýòîãî ìàòåðèàëà ñòàáèëüíîñòü ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê êâàðöà ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü åãî â êà÷åñòâå ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà ÏÃ. Îñîáåííîñòüþ êâàðöà, îáåñïå- ÷èâàþùåé åìó ïðåèìóùåñòâî äëÿ ïðèìåíåíèÿ â êîíñòðóêöèè ÏÃ, ÿâëÿåòñÿ îòñóòñòâèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê äåôîðìàöèè ñäâèãà è îáúåìíîé äåôîðìà- öèè. Êâàðö îáåñïå÷èâàåò èçìåðåíèå òîëüêî â îäíîì íàïðàâëåíèè — âäîëü èçìåðèòåëüíîé îñè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ïëîñêîñòè óñòàíîâêè ÏÃ. Ðàáîòà Ïà çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì. Óñêîðåíèå ñèëû òÿæåñòè gz, äåéñòâóþùåå íà ÏÝ, ïðåîáðàçóåòñÿ â ìåõàíè÷åñêîå íàïðÿæåíèå �, êîòî- ðîå ÷èñëåííî ðàâíî ñèëå G, ïðèõîäÿùåéñÿ íà åäèíèöó ïëîùàäè ñå÷åíèÿ ÏÝ. Çàòåì ìåõàíè÷åñêîå íàïðÿæåíèå ïðåîáðàçóåòñÿ íà ýëåêòðîäàõ ÏÝ â íàïðÿæåíèå. Òàê âûãëÿäèò ñõåìà ïðÿìîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëà óñêî- ðåíèÿ ñèëû òÿæåñòè â íàïðÿæåíèå. Îäíàêî, ïîñêîëüêó ÏÝ èìååò ñâîéñòâî Å.Í. Áåçâåñèëüíàÿ, À.Ã. Òêà÷óê 84 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 5 ðàçðÿæàòüñÿ, çà ïåðèîä âðåìåíè 5�, ãäå � — ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè, âûõîäíîå íàïðÿæåíèå Ïà íå áóäåò ñîîòâåòñò- âîâàòü äåéñòâèòåëüíîìó çíà÷åíèþ äåéñòâóþùåãî íà Ïà óñêîðåíèÿ ñèëû òÿæåñòè. Ïîýòîìó ê ñõåìå ïðÿìîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëà íåîáõîäèìî äîáàâèòü êîíòóð îòðèöàòåëüíîé îáðàò- íîé ñâÿçè.  êîíå÷íîì èòîãîå ÏÝ îä- íîâðåìåííî ÿâëÿåòñÿ è ÷óâñòâèòåëü- íûì ýëåìåíòîì è ñèëîâûì êîìïåíñà- òîðîì, ÷òî ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü ìàêñèìàëüíóþ åãî óïðóãîñòü, ñòàáèëü- íîñòü ðàáîòû â òå÷åíèå äëèòåëüíîãî âðåìåíè è, êàê ñëåäñòâèå, âûñîêóþ íàäåæíîñòü. Âûíóæäåííûå êîëåáàíèÿ ïðîèñõîäÿò â êîëåáàòåëüíîé ñèñòå- ìå Ïà ïðè âîçäåéñòâèè íà åãî ÷óâñòâèòåëüíóþ ìàññó óñêîðåíèÿ ñèëû òÿæåñòè. Ðàññìîòðèì êîëåáàòåëüíóþ ñèñòåìó ÏÃ, ïðèíöèïèàëüíàÿ äèíà- ìè÷åñêàÿ ñõåìà êîòîðîé ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 1. Ïðåäëîæåííàÿ ñõåìà ñïðàâåäëèâà ïðè ñëåäóþùèõ óñëîâèÿõ: 1) äâèæåíèå èíåðöèîííîé ìàññû ðàññìàòðèâàåòñÿ â èíåðöèàëüíîé ñèñòåìå îòñ÷åòà è ïðîèñõîäèò òîëüêî â îäíîì íàïðàâëåíèè — âäîëü îñè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ïëîñêîñòè óñòàíîâêè ÏÃ; 2) âåñ óïðóãîãî ýëåìåíòà çíà÷èòåëüíî ìåíüøå âåñà èíåðöèîííîé ìàññû; 3) â ïðåäåëàõ âîçìîæíûõ êîëåáàíèé ñèëà óïðóãîñòè ïðîïîðöèîíàëüíà äåôîðìàöèè óïðóãîãî ýëåìåíòà; 4) ìàññà ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà, êîýôôèöèåíòû óïðóãîñòè è äåìï- ôèðîâàíèÿ íåèçìåííû âî âðåìåíè. Óðàâíåíèå äâèæåíèÿ ÏÃ, áåç ó÷åòà çíàêà gz, èìååò ñëåäóþùèé âèä: m n mg z�� �� � �� �� � , (1) ãäå m — âåñ ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà; n — êîýôôèöèåíò çàòóõàíèÿ; � — êîýôôèöèåíò óïðóãîñòè, çàâèñÿùèé îò ñâîéñòâ ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà; � — ïåðåìåùåíèå ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà. Åñëè ðàçäåëèòü óðàâíåíèå (1) íà m, òî ïîëó÷èì �� �� � � � � � �2 0 0 g z , ãäå � — êîýôôèöèåíò äåìïôè- ðîâàíèÿ; 0 — ñîáñòâåííàÿ ÷àñòîòà ÏÃ. Èñïîëüçóåì ïðåîáðàçîâàíèå Ëàïëàñà äëÿ óðàâíåíèÿ (1): mp X p npX p X p mA p2 ( ) ( ) ( ) ( )� � �� , (2) ãäå X p( ) è A p( ) — ïðåîáðàçîâàíèÿ Ëàïëàñà äëÿ ïåðåìåùåíèÿ � ( )t è óñêîðåíèÿ gz. Ðåøàÿ óðàâíåíèå (2) îòíîñèòåëüíî X p( ), ïîëó÷àåì X p mA p mp hp ( ) ( ) � � �2 � . (3) Ìîäåëèðîâàíèå âëèÿíèÿ èçìåíåíèé òåìïåðàòóðû íà âåëè÷èíó ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 5 85 gz h k m Ðèñ. 1. Ñõåìà êîëåáàòåëüíîé ñèñòåìû Ïà Ââåäåì ïåðåìåííóþ �0 � / m è îáîçíà÷èì 2 0� � n m/ . Òîãäà óðàâ- íåíèå (3) ïðèìåò âèä X p A p p p ( ) ( ) � � �2 02� � . Êîýôôèöèåíò äåìïôèðîâàíèÿ áóäåì âûáèðàòü èç ñëåäóþùèõ ñîîá- ðàæåíèé [4].  óïðóãèõ ñèñòåìàõ êîýôôèöèåíò äåìïôèðîâàíèÿ âûáèðàþò â ïðåäåëàõ � = 0,6 � 0,8. Óâåëè÷åíèå äàííîãî êîýôôèöèåíòà ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ ìàêñèìàëüíîé àìïëèòóäû äèíàìè÷åñêîé ïîãðåøíîñòè, îä- íàêî ÷ðåçìåðíîå äåìïôèðîâàíèå ìîæåò ïðèâåñòè ê âîçðàñòàíèþ ôàçîâîé çàäåðæêè è âðåìåíè ðåãóëèðîâàíèÿ. Ïîýòîìó âûáåðåì � = 0,705. Ïîñêîëüêó ÷àñòîòà ñèãíàëà óñêîðåíèÿ ñèëû òÿæåñòè ðàâíà 0,00175 ðàä/ñ, äîñòàòî÷íî îáåñïå÷èòü ñîáñòâåííóþ ÷àñòîòó Ïà 0 â ïðåäåëàõ 0,1 ðàä/ñ, ÷òîáû èñïîëüçîâàòü åãî â êà÷åñòâå ôèëüòðà íèçêèõ ÷àñòîò è îòäåëÿòü îò ïîëåçíîãî ñèãíàëà òàêèå ïîìåõè, êàê âëèÿíèÿ âåðòèêàëüíîãî óñêîðåíèÿ ïîäâèæíîãî îñíîâàíèÿ (ïðåîáëàäàþùàÿ ÷àñòîòà 0,269 ðàä/ñ), ïîñòóïà- òåëüíîãî âèáðîóñêîðåíèÿ (ïðåîáëàäàþùàÿ ÷àñòîòà 3140 ðàä/ñ) è óãëîâîãî âèáðîóñêîðåíèÿ (ïðåîáëàäàþùàÿ ÷àñòîòà áîëåå 0,1 ðàä/ñ) [2]. Èòàê, êîíå÷íîå óðàâíåíèå êîëåáàòåëüíîãî ïðîöåññà Ïà èìååò âèä X p A p p p A p p p ( ) ( ) , , , ( ) , ( � � � � � �2 2 22 01 0 705 01 001 100 14 1) , à ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ ïðÿìîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëà óñêîðåíèÿ ñèëû òÿæåñòè â íàïðÿæåíèå — W p K p p K p p ( ) , ( ) � � � � � �001 100 14 1 100 100 14 12 2 , (4) ãäå K — êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ÏÃ. Ôîðìóëà äëÿ îïðåäåëåíèÿ êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è Ïà ñ ó÷åòîì ñè- ëîâîãî êîìïåíñèðîâàíèÿ ÏÝ èìååò âèä K S dS C dS C Yd l � � � � � � � � � � � � � � 1 1 1 1 ÏÝ ÏÝ , (5) ãäå S — ïëîùàäü ïîïåðå÷íîãî ñå÷åíèÿ ÏÝ; d — ïüåçîìîäóëü; ÑÏÝ — åìêîñòü ÏÝ; Y — ìîäóëü Þíãà; l — äëèíà ÏÝ. Ðàçìåðíîñòü äàííîé ôîðìóëû ïðåäñòàâèì â âèäå Å.Í. Áåçâåñèëüíàÿ, À.Ã. Òêà÷óê 86 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 5 K � � � � � � � � � � � � � 1 1 1 2 2 2 2 ì Êë Í ì  Êë Êë Í ì  Êë Í ì Êë Í 1 ì ì ì Â Í Â Êë ì Í 2 2 1 � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 1 1 1 1 2 2 2 2 ì ì Â Í Äæ Êë Êë ì Í ì ì Â Í ì Í ì � Í Â Í . Êàê âèäíî èç óðàâíåíèÿ (5), êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è Ïà çàâèñèò îò èçìåíåíèé âåëè÷èí ïüåçîìîäóëÿ, åìêîñòè, äëèíû ÏÝ è äðóãèõ ïàðàìåò- ðîâ. Îäíàêî, åñëè ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû çíà÷åíèå ìîäóëÿ Þíãà ìàòåðèàëà ÏÝ ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿåòñÿ, à äëèíà è ïëîùàäü îñòàþòñÿ ïîñòîÿííûìè, òî çíà÷åíèÿ ïüåçîìîäóëÿ è åìêîñòè ïðåòåðïåâàþò çíà÷è- òåëüíûå èçìåíåíèÿ. Êàê èçâåñòíî [5], çíà÷åíèå d ïüåçîìîäóëÿ êâàðöà óìåíüøàåòñÿ ïðè âîçðàñòàíèè òåìïåðàòóðû (ðèñ. 2, à). Åìêîñòü êâàðöåâîãî ÏÝ ïðè èçìå- íåíèè òåìïåðàòóðû èçìåíÿåòñÿ çíà÷èòåëüíî èíòåíñèâíåå, ÷åì ïüåçîìî- Ìîäåëèðîâàíèå âëèÿíèÿ èçìåíåíèé òåìïåðàòóðû íà âåëè÷èíó ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 5 87 d � 10 , �12 Êë/Í 2,39 2,37 2,35 2,33 4,5 3,5 2,5 � �100 50 0 50 100 150 , °CT �êâ à á Ðèñ. 2. Ãðàôèêè èçìåíåíèÿ ïüåçîìîäóëÿ êâàðöà (à) è åãî äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñ- òè (á) ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû äóëü, ò.å. èçìåíÿåòñÿ äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü êâàðöà, à èçìåíåíèå åãî åìêîñòè ïðîèñõîäèò âñëåäñòâèå ýòîãî èçìåíåíèÿ: Ñ S D S D ÏÝ êâ â� � � � � , ãäå � â — äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïîñòîÿííàÿ âàêóóìà, � â � �885 10 12, Ô/ì; � êâ — äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü êâàðöà; D — òîëùèíà ÏÝ. Ïðè òåìïåðà- òóðå îò –150 °Ñ äî +576 °Ñ (òî÷êà Êþðè äëÿ êâàðöà) äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü êâàðöà âîçðàñòàåò îò 3,5 äî 4,5 (ðèñ. 2, á). Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ âëèÿíèÿ èçìåíåíèÿ óïîìÿíóòûõ ïàðàìåò- ðîâ ÏÝ íà ïåðåäàòî÷íûé êîýôôèöèåíò Ïà ïðåäñòàâëåíû â òàáëèöå è íà ðèñ. 3, èç êîòîðîãî âèäíî, ÷òî ïðè èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû îò –100 °Ñ äî +150 °Ñ ïåðåäàòî÷íûé êîýôôèöèåíò Ïà óìåíüøàåòñÿ îò 0,777 äî 0,648, èëè îò 77,7 äî 64,8 ñ ó÷åòîì (4). Å.Í. Áåçâåñèëüíàÿ, À.Ã. Òêà÷óê 88 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 5 T, °C �êâ d � �10 12, Êë/Í K –100 3,5 2,4 0,777 –50 3,5 2,4 0,752 0 3,7 2,38 0,718 50 3,8 2,36 0,689 100 4 2,36 0,660 150 4,2 2,34 0,648 Çàâèñèìîñòü ïåðåäàòî÷íîãî êîýôôèöèåíòà Ïà îò èçìåíåíèé òåìïåðàòóðû K 0,7 0,6 � �100 50 0 50 100 , °C150 T Ðèñ. 3. Ãðàôèê âëèÿíèÿ èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðû íà ïåðåäàòî÷íûé êîýôôèöèåíò Ïà Ïîñêîëüêó ãðàâèìåòðè÷åñêèå èçìåðåíèÿ ñ ïîìîùüþ Ïà ÀÃÑ ïðîâî- äÿòñÿ íà áîðòó ñàìîëåòà, äèàïàçîí ïåðåïàäà òåìïåðàòóð íåîáõîäèìî ïîä- áèðàòü, èñõîäÿ èç óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè ÏÃ. Êàê èçâåñòíî [1], òåìïåðàòóðà ïîíèæàåòñÿ ïðè âîçðàñòàíèè âûñîòû â ñðåäíåì íà îäèí ãðàäóñ ïðè ïîä- íÿòèè íà 100 ì. Òåìïåðàòóðà àòìîñôåðû íà ðàçëè÷íîé âûñîòå íàä óðîâíåì ìîðÿ(ïðè òåìïåðàòóðå íà íóëåâîé âûñîòå 15°C) ñëåäóþùàÿ: Âûñîòà, êì . . . . . . . . . 0 0,1 0, 5 1 2 5 8 10 15 30 Ò, °Ñ . . . . . . . . . . . . . . 15,0 14,67 11,75 8,50 2,00 –17,47 –36,93 –49,90 –56,50 –46,75 Ñîâðåìåííûå ïàññàæèðñêèå ñàìîëåòû ëåòàþò íà âûñîòå 9—10 êì. Êðåéñåðñêàÿ ñêîðîñòü è âûñîòà ïîëåòà æåñòêî ñâÿçàíû, òàê êàê ïëîòíîñòü âîçäóõà è, ñëåäîâàòåëüíî, åãî ñîïðîòèâëåíèå íà ðàçëè÷íûõ âûñîòàõ — ðàçëè÷íûå. Ïîýòîìó ïðè ñêîðîñòè 900 êì/÷ (òèïîâàÿ ñêîðîñòü ïàññàæèðñ- êèõ ñàìîëåòîâ) òàêàÿ âûñîòà ÿâëÿåòñÿ îïòèìàëüíîé îòíîñèòåëüíî ðàñõîäà òîïëèâà ïî ñîîòíîøåíèþ ñîïðîòèâëåíèÿ âîçäóõà è ïîäúåìíîé ñèëû. Êàê óêàçàíî âûøå, íà âûñîòå 10 êì òåìïåðàòóðà âîçäóõà ñîñòàâëÿåò �49,90 °Ñ, à íà çåìëå — ìàêñèìóì äî +50 °Ñ. Ïîýòîìó ïðîàíàëèçèðóåì èçìåíåíèå ïåðåäàòî÷íîãî êîýôôèöèåíòà Ïà â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð îò �50 °Ñ äî +50 °Ñ. Íà ðèñ. 3 âèäíî, ÷òî â ïðîìåæóòêå òåìïåðàòóð îò –100 °Ñ äî +150 °Ñ ïåðåäàòî÷íûé êîýôôèöèåíò Ïà óìåíüøàåòñÿ âñåãî íà 8 %, à íà âûñîòå 9—10 êì, íà êîòîðîé â îñíîâíîì ïðîâîäÿòñÿ ãðàâèìåòðè÷åñêèå èçìåðåíèÿ, ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿåòñÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, ïîêàçàíèÿ Ïà ÀÃÑ íå èìåþò ïîãðåøíîñòåé, âûçâàííûõ âëèÿíèåì âíåøíåé ñðåäû, è ãðàâèìåòð ñòàáèëüíî ðàáîòàåò â òå÷åíèå âñåãî èçìåðèòåëüíîãî ïðîöåññà. Âûâîäû Ðåçóëüòàòû âûïîëíåííûõ èññëåäîâàíèé ïîçâîëèëè îáîñíîâàòü öåëåñîîá- ðàçíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ Ïà â êà÷åñòâå ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà ÀÃÑ äëÿ èçìåðåíèé àíîìàëèé óñêîðåíèÿ ñèëû òÿæåñòè. Ïðîâåäåííîå ìîäåëèðîâàíèå çàâèñèìîñòè ïåðåäàòî÷íîãî êîýôôèöè- åíòà Ïà îò èçìåíåíèé òåìïåðàòóðû ïîçâîëèëî óñòàíîâèòü, ÷òî íà âûñîòå 9—10 êì, íà êîòîðîé ïðîâîäÿòñÿ ãðàâèìåòðè÷åñêèå èçìåðåíèÿ ñ ïîìîùüþ Ïà ÀÃÑ, òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðåäû íå âëèÿåò íà ðàáîòó ÏÃ. The mathematical model of piezoelectric gravimeter of aviation gravimetric system has been considered. The transfer gravimeter function has been deduced and analyzed. The dependence of the gravimeter piezoelectric gear coefficient on the temperature changing ambient has been re- searched and the appropriate modeling has been done. Ìîäåëèðîâàíèå âëèÿíèÿ èçìåíåíèé òåìïåðàòóðû íà âåëè÷èíó ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2013. Ò. 35. ¹ 5 89 ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ 1. Áåçâåñ³ëüíà Î.Ì. Âèì³ðþâàííÿ ïðèñêîðåíü. — Êè¿â : Ëèá³äü, 2001. — 261 ñ. 2. Ïàòåíò Óêðà¿íè 99084, ÌÏÊ G 01 B 7/00. Ï’ºçîãðàâ³ìåòð / Î.Ì. Áåçâåñ³ëüíà, Þ.Î. Ïîä÷àøèíñüêèé, À.Ã. Òêà÷óê. — ¹ à2011 13894; Çàÿâë. 25.11.2011; — Îïóáë. 10.07.2012. Áþë. ¹ 13. 3. Áåçâåñ³ëüíà Î.Ì., Òèì÷èê Ã.Ñ. Òåõíîëîã³÷í³ âèì³ðþâàííÿ òà ïðèëàäè. Ïåðåòâîðþþ÷³ ïðèñòðî¿ ïðèëàä³â òà êîìï’þòåðèçîâàíèõ ñèñòåì: ϳäðó÷íèê. — Æèòîìèð : ÆÄÒÓ, 2012. — 812 ñ. 4. Øàðàïîâ Â.Ì. Ïüåçîýëåêòðè÷åñêèå äàò÷èêè / Ïîä ðåä. Â.Ì. Øàðàïîâà. — Ì. : Òåõíîñôåðà, 2006. — 632 ñ. 5. Âîëîâèê Â.Ï. Ô³çèêà: Äëÿ óí³âåðñèòåò³â / Â.Ï. Âîëîâèê — Êè¿â, ²ðï³íü : Ïåðóí, 2005. — 864 ñ. Ïîñòóïèëà 12.02.13 ÁÅÇÂÅÑÈËÜÍÀß Åëåíà Íèêîëàåâíà, Çàñëóæåííûé äåÿòåëü íàóêè è òåõíèêè Óêðàèíû, ä-ð òåõí. íàóê, ïðîôåññîð êàôåäðû ïðèáîðîñòðîåíèÿ Íàöèîíàëüíîãî òåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà Óêðàèíû «Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò».  1972 ã. îêîí÷èëà Êèåâñêèé ïîëèòåõíè- ÷åñêèé èí-ò. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ìåòîäû èçìåðåíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ âåëè÷èí, ãðàâèìåòðè÷åñêèå ñèñòåìû. ÒÊÀ×ÓÊ Àíäðåé Ãåííàäüåâè÷, àñïèðàíò êàôåäðû àâòîìàòèçèðîâàííîãî óïðàâëåíèÿ òåõ- íîëîãè÷åñêèìè ïðîöåññàìè è êîìïüþòåðíûõ òåõíîëîãèé Æèòîìèðñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ìåòîäû èçìåðåíèÿ ìå- õàíè÷åñêèõ âåëè÷èí, ãðàâèìåòðè÷åñêèå ñèñòåìû è ãðàâèìåòðû, ñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ. Å.Í. Áåçâåñèëüíàÿ, À.Ã. Òêà÷óê 90 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2013. V. 35. ¹ 5
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100865
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 0204-3572
language Russian
last_indexed 2025-12-07T19:03:46Z
publishDate 2013
publisher Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
record_format dspace
spelling Безвесильная, Е.Н.
Ткачук, А.Г.
2016-05-27T19:33:15Z
2016-05-27T19:33:15Z
2013
Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы / Е.Н. Безвесильная, А.Г. Ткачук // Электронное моделирование. — 2013. — Т. 35, № 5. — С. 83-90. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
0204-3572
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100865
621.317
Рассмотрена математическая модель пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы. Выведена и проанализирована передаточная функция гравиметра. Исследована зависимость передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра от изменений температуры окружающей среды, проведено соответствующее моделирование.
Розглянуто математичну модель п’єзоелектричного гравіметра авіаційної гравіметричної системи. Виведено та проаналізовано передаточну функцію гравіметра. Досліджено залежність передаточного коефіцієнта п’єзоелектричного гравіметра від зміни температури навколишнього середовища, проведено відповідне моделювання.
The mathematical model of piezoelectric gravimeter of aviation gravimetric system has been considered. The transfer gravimeter function has been deduced and analyzed. The dependence of the gravimeter piezoelectric gear coefficient on the temperature changing ambient has been researched and the appropriate modeling has been done.
ru
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
Электронное моделирование
Применение методов и средств моделирования
Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы
Article
published earlier
spellingShingle Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы
Безвесильная, Е.Н.
Ткачук, А.Г.
Применение методов и средств моделирования
title Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы
title_full Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы
title_fullStr Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы
title_full_unstemmed Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы
title_short Моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы
title_sort моделирование влияния изменений температуры на величину передаточного коэффициента пьезоэлектрического гравиметра авиационной гравиметрической системы
topic Применение методов и средств моделирования
topic_facet Применение методов и средств моделирования
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100865
work_keys_str_mv AT bezvesilʹnaâen modelirovanievliâniâizmeneniitemperaturynaveličinuperedatočnogokoéfficientapʹezoélektričeskogogravimetraaviacionnoigravimetričeskoisistemy
AT tkačukag modelirovanievliâniâizmeneniitemperaturynaveličinuperedatočnogokoéfficientapʹezoélektričeskogogravimetraaviacionnoigravimetričeskoisistemy