Анотація до роботи:

Кісіль Т.Ю. Ультразвуковий метод, п'єзоелектричні перетворювачі та пристрої контроля в'язкості рідини підвищеної точності для систем контроля. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05. – елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2003.

Дисертаційна робота присвячена актуальним питанням вдосконалення відомих та створення нових п'єзоелектричних перетворювачів в'язкості рідини.

Побудована і досліджена математична модель п'єзоелектричного перетворювача. Запропонований новий ультразвуковий метод контролю в'язкості шляхом збудження в п'єзоелектричному пєзотрансформаторі затухаючих коливань і контролі числа коливань, що перевищують фіксований рівень. Встановлена залежність затухання коливань від глибини занурення, тому для забезпечення точності контролю необхідно фіксувати глибину занурення вібратора.

Досліджена можливість використання ультразвукових концентраторів у п'єзоелектричних перетворювачах в'язкості рідини для підвищення потужності коливального процесу і, отже, розширення діапазону контролю в'язкості.

Розглянута можливість підвищення точності конролю в'язкості шляхом поділу коливального перетворювача на дві, з'єднані жорсткою тягою, частини – зонд, що рухається в рідині, і власне вібратор, що приводить у рух зонд; виключення безпосереднього контакту випромінювача (вібратора) з рідиною; застосування вібраторів, що забезпечують зворотно-поступальний рух зонда.

1. Проведені дослідження, спрямовані на вдосконалення п'єзоелектричних перетворювачів, використовуваних у системах автоматичного керування, обчислювальній техніці, приладобудуванні, вимірювальній техніці, виявили ряд закономірностей, аналіз яких дозволяє стверджувати, що сформульована в роботі ціль може вважатися досягнутою. При виконанні роботи використовувалися коректні і достовірні методи досліджень. Розроблені методи і пристрої використовуються в промисловості і навчальному процесі.

2. Результати досліджень, розроблені методи і пристрої розширили науково-технічну базу для проектування п'єзоелектричних перетворювачів в'язкості рідини.

3. Розроблений і досліджений новий ультразвуковий метод контролю в'язкості шляхом порушення в п'єзоелектричному трансформаторі затухаючих коливань і контролю числа коливань, що перевищують фіксований рівень. П'єзоелектричні перетворювачі можуть використовуватися для контроля в'язкості тільки до того моменту, коли коливальний процес у них переходить в аперіодичний (тобто при ). Встановлено, що затухання коливань у п'єзоелектричному перетворювачі залежать не тільки від в'язкості рідини, але і від величини ультразвукових втрат у рідину, тобто від глибини занурення в рідину вібратора.

4. Вперше в п'єзоелектричних перетворювачах в'язкості використані ультразвукові концентратори, що дозволяє розширити діапазон контролю в бік великих вязкостей. Для розширення діапазону контролю в'язкості необхідно збільшувати енергію коливального процесу. При роботі концентратора в повітрі в концентраторі виникає стояча хвиля. При переміщенні концентратора в рідину з'являється біжуча хвиля, яка обумовлює ультразвукові втрати. Також встановлено, що показання перетворювача залежать від глибини занурення концентратора в рідину та від рівня рідини в порожнинах порожніх концентраторів. В зонах концентратора, де існують максимальні амплітуди коливань, у рідинах з малою в'язкістю виникають кавітаційні пухирці, що спотворюють результати контролю в'язкості.

5. Вперше для зменшення похибки контролю, обумовленої ультразвуковими втратами на випромінювання, перетворювач було розділено на власне вібратор і з'єднаний з вібратором жорсткою тягою зонд, що рухається в рідині. Найбільш ефективним є зонд у вигляді полірованої пластинки з загостреними крайками, гальмування якого в рідині залежить тільки від її в'язкості. Лінійна швидкість руху зонда (отже, частота й амплітуда коливань) мають вибиратися такими, щоб число Рейнольдса було значно менше критичного значення (Re<<2300). В якості вібратора в запропонованих перетворювачах можуть використовуватися асиметричні біморфні пєзоелементи, які роблять згинальні коливання. Також в якості вібратора можуть застосовуватися також ультразвукові концентратори, що роблять подовжні чи крутильні коливання.

6. Запропонований метод контролю в'язкості по числу затухаючих коливань, що перевищують фіксований рівень, може бути адаптований для контролю фактичної площі контакту – важливої дисипативної характеристики механічного контакту.

Публікації автора:

1. Шарапов В.М., Кисиль Т.Ю. Ультразвуковой метод измерения вязкости жидкости // Вісник Черкаського державного технологічного університету – 2002. - №3. - С.17-21.

2. Шарапов В.М., Кисиль Т.Ю. Об одном способе измерения фактической площади контакта // Вісник Черкаського державного технологічного університету –2002. - №2. - С.84-87.

3. Шарапов В.М., Лега Ю.Г., Мусиенко М.П., Кисиль Т.Ю Исследование симметричных биморфных пьезоэлектрических преобразователей// Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2001. - №2. - С. 33-38.

4. Кисиль Т.Ю. Измерение вязкости жидкости с помощью асимметричных биморфных пьезоэлементов. // Оптимизация производственных процессов. – СевГТУ, Севастополь. - 2002 - №6 – С. 20-25.

5. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Балковская Ю.Ю., Кисиль Т.Ю. Пьезодатчики контрольно-измерительных систем // Вісник Технологічного університету Поділля. – 2003. - №3. – С. 149-152.

6. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Чудаева И.Б., Кисиль Т.Ю., Сарвар И. Пьезоэлектрические преобразователи давления на акустически связанных резонаторах // Вестник Винницкого государственного сельскохозяйственного института. – Винница, 1999.-С.118-121.

7. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Кисиль Т.Ю., Коваль В.В., Столяр В.Ф. Прибор для комплексной ректальной и вагинальной электротерапии // Вестник Винницкого государственного сельскохозяйственного института. – Винница, 1999.-С.126-129.

8. Патент № 33849. Украина. Ректальний електрод / Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Кисиль Т.Ю., Коваль В.В., Столяр В.Ф., 1999.

9. Патент № 33850. Украина. Ректальний електрод / Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Кисиль Т.Ю., Коваль В.В., Столяр В.Ф., 1999.

10. Шарапов В.М., Лега Ю.Г., Кисиль Т.Ю. Об одном методе измерения фактической площади контакта// Сборник научных трудов Международной научной конференции «Приборостроение 2002», С.227-228.

11. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Балковская Ю.Ю., Кисиль Т.Ю. К вопросу линеаризации амплитудно-частотных характеристик пьезокерамических преобразователей // Труды ІV Международной НПК «СИЭТ-2003». – Одесса, 2003. - С.54-56.

12. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Балковская Ю.Ю., Кисиль Т.Ю Доменно-угловой диссипативный пьезокерамический преобразователь // Праці ІІ-ї НТК “Приладобудування 2002: підсумки і перспективи”. – Київ, 2003. - С.31-34.

13. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Балковская Ю.Ю., Кисиль Т.Ю Пьезокерамические преобразователи для авиационных информационно-измерительных систем // Труды V Международной научно-технической конференции “АВИА - 2003”. – Киев, 2003. - С.28-30.

14. Шарапов В.М., Лега Ю.Г., Сарвар И., Кисиль Т.Ю.,Чудаева И.Б., Мусиенко М.П. Трехкомпонентный пьезоэлектрический акселерометр // Труды Межд. конф. «Датчик- 99» Москва – Гурзуф, 1999. - С. 175-176.

15. Шарапов В.М., Лега Ю.Г., Сарвар И., Мусиенко М.П., Чудаева И.Б., Кисиль Т.Ю. Пьезоэлектрический датчик механических величин с усилителем заряда //

9-th National Scientific Symposium with international participation "Metrology And Metrolodgy Assurance ’99" (Sozopol, Bulgaria, 1999).-С. 98-100.

16. Шарапов В.М., Лега Ю.Г., Сарвар И.. Мусиенко М.П., Чудаева И.Б., Кисиль Т.Ю. Прибор для комплексной электротерапии // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах.-1999.- С. 52-53.

17. Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Ротте С.В., Балковская Ю.Ю., Кисиль Т.Ю. Пьезоэлектрические преобразователи физических величин // Сборник научных трудов по материалам 1-го Международного радиоэлектронного форума «Прикладная радиоэлекторника. Состояние и перспективы развития» МРФ-2002 – Харьков, 2002. – С. 482-485.

18. Патент України по заявці №2002108336 від 22.10.2002 Спосіб вимірювання вязкості рідини. / Кісіль Т.Ю.

19. Патент України по заявці №2002108658 від 23.12.2002 Пристрій для вимірювання вязкості рідини. / Кісіль Т.Ю.

а також 14 рішень про видачу патентів.