Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 22
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
« Н а ц и о н а л ь н ы й и с с л е д о в а т е л ь с к и й я д е р н ы й у н и в е р с и т е т « М И Ф И »
Обнинский институт атомной энергетики –
филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
(ИАТЭ НИЯУ МИФИ)
Отчет
«Разработка ПО для управления модулем диагностики пьезоэлектрического
датчика»
Выполнил: студент группы ТД-Б19
Шаргин А. А. Проверил: кандидат технических наук
Шкарупа М. И.
Обнинск, 2023г.
Теория
Важнейшей компонентой систем контроля, диагностики,
а также
величин, который
механического
управления
являются
датчики
физических
собирающие информацию о состоянии параметров объекта,
подлежит контролю и формирует измерительные сигналы в форме,
комфортной для передачи, дальнейшего преобразования и обработки. При этом важнейшими частями любого датчика являются: чувствительный элемент (ЧЭ), выполненный в виде отдельного кристалла, пьезопластины, балки и проч. и конструктивно и функционально законченный измерительный модуль (ИМ). Объектом исследования является разработка программного обеспечения для управления модулем диагностики пьезоэлектрического датчика.
Цель работы – выявление пьезодатчиков, которые подверглись
естественному
или
искусственному
старению,
предотвращение
использования некачественных датчиков.
В настоящее время на всех АЭС применяются технологии сваривания труб, а
также
металлоконструкций. Это
самый
прочный
вид
соединения
металлических
материалов,
он
гарантирует
герметичность,
а
также
определяет основные функции хранения жидких и газообразных материалов.
К сожалению, даже такой, на первый взгляд надежный вид не может быть вечным, поэтому нужно следить за состоянием этих самых соединений.
Неразрушающий контроль − это основная часть любого ППР. Планово- предупредительный ремонт − проверка через установленные интервалы времени, независимо от состояния, установки или инженерной системы с осуществлением настройки и регулировки, текущего ремонта, ремонта или замены пришедших в негодность элементов, которые имеют признаки повреждения или рассматриваются как исчерпавшие предусмотренный срок
службы. Как известно,
на атомной электростанции огромное количество
сварных
соединений,
их
общее
расстояние может
достигать
сотни
километров. Основной
объем неразрушающего контроля приходится на
сварные
соединения,
для
методы
которых
применяют
различные
методы.
Существуют
разные
контроля
этих соединений:
визуально-
измерительный контроль,
металлографический
анализ,
просвечивание
рентгеновскими
или
гамма-лучами,
ультразвуковая
и
магнитная
дефектоскопия. Самым эффективным и одним из лучших для контроля малых
утечек, является акустический метод. Акустический метод контроля основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. При распространении упругих волн частицы среды не переносятся, а лишь совершают колебания относительно точек равновесия. С помощью акустических методов в заготовках и изделиях, изготовленных практически из любых материалов, можно обнаружить поверхностные и внутренние
дефекты,
представляющие
нарушение
сплошности,
неоднородность
структуры, зоны поражения межкристаллитной коррозией, дефекты склейки,
пайки,
сварки
и
т.п.
Акустические
методы
позволяют
измерять
геометрические параметры, например, толщину при одностороннем доступе
к изделию, а также физико-механические свойства материалов без их разрушения. Надежность атомной станции зависит напрямую от качества сварки труб. Соответственно от качества проводимой проверки, зависит безопасность эксплуатации.
Акустический метод контроля основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. Акустическими (упругими) волнами называют распространяющиеся в упругом теле механические возмущения (деформации). При распространении упругих волн частицы среды не переносятся, а лишь совершают колебания относительно точек равновесия. Контроль проводится по правилам ГОСТ Р 52890-2007.
С
помощью
акустических
методов
в
заготовках и
изделиях,
изготовленных практически из любых материалов, можно обнаруживать
поверхностные и внутренние дефекты, представляющие собой нарушение сплошности, неоднородность структуры, зоны поражения межкристаллитной коррозией, дефекты склейки, пайки, сварки и т.п. Акустические методы позволяют измерять геометрические параметры, например, толщину при одностороннем доступе к изделию, а также физико-механические свойства материалов без их разрушения.
Пьезоэлектрический датчик (ПД) — это устройство, используемое для обнаружения или измерения различных типов физических величин в окружающей среде. Этот датчик работает по принципу пьезоэлектричества, когда при механическом давлении на материал, генерируется электрическая
энергия.
Не
все
В
материалы
состав всех материал.
обладают пьезоэлектрическими
характеристиками.
типов
пьезодатчиков
входит
типов
пьезоэлектрический
пьезоэлектрических
Существуют несколько
материалов, применяемых в ПД — это, в основном,
природный
монокристалл
кварца
и искусственно
изготовленная
пьезокерамика. Кварц является доступным в природе минералом, поэтому
такие пьезоэлектрические преобразователи, как правило, имеют невысокую
стоимость.
Турмалин
—
полудрагоценная
форма
кварца,
обладает
субмикросекундной чувствительностью и полезен при измерении очень
быстрых переходных процессов. Может обеспечить как хорошую линейность, так и пониженную температурную чувствительность. Такие устройства применяются при высокоточных измерениях и имеют высокую стоимость.
Акустический
пьезодатчик
состоит
из керамического
или
кварцевого
элемента, который искажается при воздействии на него звуковых волн. Этот
элемент соединяется с электронной схемой, которая преобразует изменения давления в звуковые сигналы, которые можно использовать для записи или передачи звука. Обычно пьезодатчики имеют форму маленького цилиндра
или диска и могут быть использованы для различных целей, например, для
измерения звукового давления, записи звука или снятия звуковых сигналов для управления устройствами.
Физика пьезоэффекта. Пьезоэффектом называется возникновение поляризации, т. e. возникновение индуцированных зарядов в диэлектрике под действием внешних механических деформаций. Впервые пьезоэффект был обнаружен в 1880 г. Пьером и Жаком Кюри.
Чтобы наблюдать пьезоэффект, на грани кристаллической пластинки
(пьезоэлемента)
помещают
металлические
обкладки.
Если
обкладки
замкнуты, между ними при деформации возникает разность потенциалов. В
этом случае на обкладках возникают индуцированные заряды, равные по величине и противоположные по знаку поляризационным зарядам, и в цепи появляется индукционный ток по мере действия деформации.
Возникновение поляризационных зарядов при деформации можно объяснить следуюшим механизмом. Рассмотрим кварц SiO2. Кристалл α- кварца имеет кристаллическую структуру в виде шестигранной призмы