Структурна схема перетворення сигналу прискорення сили тяжіння у п’єзоелементі

СТРУКТУРНА СХЕМА ПЕРЕТВОРЕННЯ СИГНАЛУ ПРИСКОРЕННЯ СИЛИ ТЯЖІННЯ У П’ЄЗОЕЛЕМЕНТІ

STRUCTURAL SCHEMATIC OF CONVERSION OF THE GRAVITY ACCELERATION SIGNAL  IN A PIEZOELECTRIC ELEMENT

Сторінки: 212-217. Номер: №5, 2020 (289)
Автори:
О.М. БЕЗВЕСІЛЬНА, Ю.В. КИРИЧУК, Н.М. НАЗАРЕНКО
Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”
O. BEZVESILNA, Y. KYRYCHUK, N. NAZARENKO
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2020-289-5-212-217
Рецензія/Peer review : 20.10.2020 р.
Надрукована/Printed : 27.11.2020 р.

Анотація мовою оригіналу

Робота присвячена ефективності роботи авіаційної гравіметричної системи, що значною мірою забезпечується вибором чутливого елемента системи – п’єзогравіметра, а саме перетворення та обробки сигналу прискорення сили тяжіння що знімається з чутливого елемента п’єзогравіметра. Розроблено структурну схему прямого перетворення сигналу із п’єзогравіметром для вимірювання  аномалій  прискорення сили тяжіння.
Ключові слова: п’єзогравіметр, п’єзоперетворювач, п’єзоелемент, прискорення сили тяжіння.

Розширена анотація англійською мовою

The paper considers operational efficiency of the airborne gravimetric system, which is largely ensured by the choice of the sensor element of the system represented by the piezogravimeter, namely the conversion and processing of the gravity acceleration signal received from the sensor element of the piezogravimeter. The structural schematic of conversion of the gravity acceleration signal in the piezoelectric element of a new two-channel piezogravimeter is considered and described, and a method of compensating the input voltage by introducing negative feedback based on the inverse piezoelectric effect is proposed. Based on the known design of the sensor element of the piezogravimeter, a structural schematic of the conversion of the input gravity acceleration signal from the sensor element to the output voltage of the piezogravimeter was constructed. For the analysis and research of this structural schematic, the transfer function was obtained for each circuit. The paper describes the functioning and the obtained transfer functions of all structural schematic circuits, namely: the circuit responsible for converting the gravity acceleration acting on the elastic element into a mechanical stress; the circuit responsible for converting the mechanical stress into a charge emerging on the electrodes of the piezoelectric element; the circuit responsible for converting the charge on the electrodes of the piezoelectric element into voltage; the circuit corresponding to the transfer characteristic of the voltage amplifier that behaves like a first-order lag. Due to the tendency of the piezoelectric element to discharge, a negative feedback loop was added to the direct signal conversion schematic. It has been found that that the inaccuracy of the piezogravimeter, as well as of all piezoelectric converters, largely depends on the stability of the piezoelectric modulus and the electromechanical coupling factor when affected by destabilizing agents. It has been found that by reducing the harmonic voltage at the output of a closed system, negative feedback linearizes the system reducing thereby frequency deviations.
Key words: piezogravimeter, piezoelectric converter, piezoelectric element, gravity acceleration.

References

1. Bezvesilna O.M. Tekhnolohichni vymiriuvannia ta prylady. Peretvoriuiuchi prystroi pryladiv : pidruchnyk / O. M. Bezvesilna, H.Tymchyk.  Zhytomyr : ZhDTU, 2012.  812 s.
2. Yanchich V.V. Pezoelektricheskie datchiki vibracionnogo i udarnogo uskoreniya : ucheb. posobie / V. V. Yanchich. – Rostov-na-Donu, 2008. – 77 s.
3. Bezvesilna O.M. Aviatsiini hravimetrychni  systemy  ta  hravimetry : monohrafiia / O.M.  –Zhytomyr : ZhDTU, 2007. – 604 s.
4. Tkachuk H. Corrected gyrocompass synthesis as asystem with changeable structure for aviation  gravimetric system  with  piezoelectric  gravimeter  /  A.H.  Tkachuk, E.N. Bezvesilnaya  //  Aviation. – 2014. – Vol.  18,  Issue  3. – R. 134–140. – DOI : 10.3846/16487788.2014.9698785.
5. Bezvesilna M. Systemy keruvannia navihatsiinykh system rukhomykh obiektiv : monohrafiia / O.M. Bezvesilna, Yu.V. Kyrychuk, S.S. Tkachenko. – Zhytomyr : ZhDTU, 2010. – 153 s.
6. Bezvesilna O.M. Peretvoriuiuchi prystroi pryladiv ta kompiuteryzovanykh system (Tekhnolohichni vymiriuvannia ta prylady) : navchalnyi posibnyk dlia studentiv pryladobudivnykh spets. VNZ / O.M. Bezvesilna, Yu.V. Kyrychuk ; Zhytomyr. derzh. tekhnol. un-t. – Zhytomyr : ZhDTU, 2008. – 172 s.
7. Bezvesilna O.M. Naukovi doslidzhennia v haluzi vymiriuvannia mekhanichnykh velychyn : pidruchnyk / Bezvesilna O.M., Tymchyk H.S., Podchashynskyi Yu.O. Zhytomyr : ZhDTU, 2011. 976 s.
8. Bezvesilna O.M. Vymiriuvannia pryskoren / O. M. Bezvesilna. – K. : Lybid, 2001. – 261 s.