Дисертація на здобуття наукового степеня кандидата технічних наук за спеціальність 05.13.05. – Комп’ютерні системи та компоненти. Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2009.
Дисертаційна робота «Вдосконалення п’єзокерамічних трансформаторів для датчиків механічних величин» присвячена подальшому вдосконаленню відомих та створенню нових компонентів комп’ютерних систем, систем управління, вимірювальніх пристроїв, а саме, п’єзокерамічник трансформаторів, які використовуються для датчиків (перетворювачів) механічних величин. В даній роботі отримала подальший розвиток теорія мономорфних п’єзоелектричних трансформаторів, які використовуються для створення датчиків механічних величин, зокрема, побудовані та дослідженні більш точні математичні моделі дискових п’єзоелектричних трансформаторів. Отримала подальший розвиток теорія біморфніх п’єзотрансформаторів, зокрема, адаптована математична модель п’єзоелектричного трансформатора для вигибних коливань, а також уточнена електрична еквівалентна схема біморфного п’єзотрансформатора. Вперше побудовані та досліджені моделі і схемі підключення домено-дисипативних пьезотрансформаторів і датчиків на їх основі, що дозволило підвищити чутливість і розширити робочий діапазон частот. Вперше запропонований та досліджений новий метод контролю і діагностики п’єзоелектричних трансформаторів, який полягає в збудженні п’єзоелектричних трансформаторів електричним сигналом у формі меандру і діагностиці п’єзоелектричних трансформаторів по вигляду перехідної характеристики.
Основні результати дисертаційної роботи такі:
Проведені дослідження, спрямовані на вдосконалення п’єзоелектричних трансформаторів для перетворювачів механічних величин, які використовуються в комп’ютерних системах, системах автоматичного керування, вимірювальній техніці, виявили ряд закономірностей, аналіз яких дозволяє стверджувати, що сформульована в роботі мета може вважатися досягненню. При виконанні роботи використовувались коректні і достовірні методи дослідження. Отримані результати використовуються в промисловості, а також в навчальному процесі.
Розроблені методи, математичні моделі, схеми, конструкції розширили науково-технічну базу проектування п’єзоелектричних трансформаторів та датчиків на їх основі.
Побудовані та досліджені математичні моделі п’єзокерамічних трансформаторів на основі п’єзокерамічних дисків з електродами у вигляді кілець і дисків. Побудована та досліджена П – подібна електрична модель (еквівалентна схема) п’єзотрансформатора, яка враховує зв'язок між входом і виходом через електричні параметри п’єзоелемента. Побудована та досліджена електрична еквівалентна схема, яка враховує зв'язок між входом та виходом п’єзотрансформатора за допомогою електричної ємності.
Зроблені уточнення в фізиці процесів, які відбуваються в біморфних п’єзотрансформаторах, зокрема, вперше встановлено, що створення біморфного п’єзотрансформатора на базі мономорфного призводить до збільшення динамічної ємності п’єзотрансформатора, при цьому ємність зв’язку Сзв підвищує рівень вхідної напруги п’єзотрансформатора в дорезонансній області.
Виготовлений та експериментально досліджений варіант еквівалентної електричної схеми біморфного п’єзотрансформатора, який дозволяє більш точно описати процеси в біморфному п’єзотрансформаторі.
Розроблені та досліджені схеми п’єзотрансформатора на основі симетричних біморфних і компланарних триморфних п’єзотрансформаторів, що дозволило збільшити коефіцієнт трансформації та розширити робочій діапазон частоти.
Отримала подальший розвиток теорія п’єзоперетворювачів, зокрема, побудована математична модель доменно-дисипативного п’єзоелемента.
Уточнена фізика процесів, які відбуваються в доменно-дисипативних п’єзоелементах. Розроблені схеми доменно-дисипативних п’єзотрансформаторів, які забезпечують розширення робочої смуги частот і збільшення коефіцієнта трансформації.
Розроблені конструкції п’єзоелектричних датчиків (гідроакустичних перетворювачів), п’єзоелектричних фільтрів на основі доменно-дисипативних п’єзотрансформаторів.
Розроблені схеми п’єзоелектричних трансформаторів і датчиків на їх основі, які забезпечують одночасну видачу вихідних сигналів, що відповідають коливальному ланцюгу, а також похідній та інтегралу від вхідного сигналу.
Розроблений новий метод контролю п’єзотрансформаторів шляхом збудження їх електричним сигналом у формі меандру. Про якість біморфного п’єзотрансформатору судять по виду перехідної характеристики, що дозволило покращити якість контролю та діагностики.
Розроблено пристрій для контролю п’єзотрансформаторів, який представляє собою автогенератор, в частотозадаючий ланцюг якого включений п’єзотрансформатор, а також пристрої для контролю п’єзотрансформаторів, які складаються з аперіодичних ланцюгів, в якості конденсаторів яких включено п’єзотрансформатор, який контролюють.
Публікації автора:
Сотула Ж.В. Дослідження динамічних характеристик біморфних п’єзотрансформаторів / Ж.В. Сотула // Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія. – 2008. - № 1(15) - С 189-192.
Шарапов В.М. Контроль биморфных пьезоэлементов / В.М. Шарапов, М. В. Раєвський, Ж.В. Сотула, В.М. Николаенко // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2006. - №1. – С.95-97.
Шарапов В.М. Об эффекте расширения полосы воспроизводимых частот электроакустического преобразователя / В.М. Шарапов, А.Н. Гуржій, М.П. Мусієнко, Ж.В. Сотула // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2006. - №3. – С.88-90.
Шарапов В.М. Устройство для контроля биморфных пьезоэлементов на основе апериодических цепей / В.М. Шарапов, А.Н. Гурій, Ж.В. Сотула //Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2006. - №2. – С.182-185.
Шарапов В.М. Устройство для диагностики дефектов биморфных пьезоелементов на основе автогенератора / В.М. Шарапов, В.Я. Копп, Т.Г. Тимчик, Ж.В. Сотула // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2007. - Спецвыпуск. – С.270-273.
Шарапов В.М. Об эффекте повышения чувствительности биморфных пьезоэлементов датчиков звукового давления / В.М. Шарапов, Ю.А. Кочкарев, Ж.В. Сотула // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2007. - №3-4. – С.187-189.
Шарапов В.М. Расширение функциональных возможностей пьезоэлектрических трансформаторов / В.М. Шарапов, Ж.В. Сотула // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2008. - №1. – С.129-131.
Шарапов В.М. Широкополосные гидроакустические преобразователи на основе дискового пьезотрансформатора / В.М. Шарапов, Ж.В. Сотула // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2008. - №1. – С.132-134.
Шарапов В.М. Повышение технических характеристик пьезоэлектрических трансформаторов при работе в дорезонансной области / В.М. Шарапов, К.В. Базило, Ж.В. Сотула // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2008. - №2. – С 74-76.
Шарапов В.М. Биморфные пьезотрансформаторы для датчиков механических величин / В.М. Шарапов, Ж.В. Сотула // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2008. - №2. – С 77-81.
Шарапов В.М. Динамические характеристики биморфных доменно-диссипативных пьезотрансформаторов / В.М. Шарапов, В.В. Туз, Ж.В. Сотула // Вісник Черкаського державного технологічного університету. – 2008. - №3. – С 75-79.
Шарапов В.М. Многофункциональный пьезотрансформатор / Ж.В. Сотула // Труды IV межд. НТК «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникации РТ- 2008» Севастополь – 2008. – С.304.
Шарапов В.М. Исследование биморфных пьезотрансформаторов / В.М. Шарапов, Ж.В. Сотула, Д.Е. Романенко // Труди VII науково- технічної конференції «Приладобудування: стан і перспективи» Київ – 2008. – С.117-118.
Шарапов В.М. Пьезоэлектрические датчики на основе доменно-диссипативных пьезотрансформаторов / В.М. Шарапов, Ж.В. Сотула //Труди III міжн. науково-технічної конференції «Сенсорна електроніка та Мікросистемні технології» Одеса–2008.–С.116.
Шарапов В.М. Модернизация пакета MICROCAP для моделирования пьезотрансформаторов / В.М. Шарапов, Ю.А. Кочкарев, И.И Осипенкова, Ж.В. Сотула // Тези IV міжн. Науково-техночної конференції «ДПС-2008»,Черкаси-Гурзуф - 2008. – С.31.
Sharapov V. M. Increase of coefficient of transformation of piezoelectrsc transformers in a up to resonant area / V. M. Sharapov, K. V.Bazilo, Sh. V. Sotula, S. A. Filimonov, D. E. Romanenko // Тези IV міжн. Науково-техночної конференції «ДПС-2008»,Черкаси-Гурзуф - 2008. – С.108.
Sharapov V. M. Research of dynamic characteristics of domein dissipative piezotransformators / V. M. Sharapov, K. V. Bazilo, S. A. Filimonov, V. V. Tuz // Тези IV міжн. Науково-технічної конференції «ДПС-2008»,Черкаси- Гурзуф - 2008. – С.116.
Пат. 28332 Україна МКИ Н04R31/00, Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 28332 Україна, МКИ Н04R31/00/ Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент. - №200706738; Заявл. 15.06.2007; Опубл. 10.12.07. – 2 с.
Пат. 17437 Україна МКИ Н04R31/00 Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. №17437 Україна МКИ Н04R31/00 / Шарапов В.М., Раевский Н.В. Сотула Ж.В. (Україна) Дердпатент. - №200604303; заявл. 17.04.2006; Опубл. 15.09.06, Бюл. №9. – 2 с.
Пат. 20943 Україна МКИ Н04R31/00 Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. №20943 Україна МКИ Н04R31/00 / Шарапов В.М., Раевский Н.В. Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент - №200609745; заявл. 11.09.2006; Опубл. 15.09.06, Бюл. №2. – 2 с.
Пат. 20941 Україна МКИ Н04R31/00 Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 20941 Україна МКИ Н04R31/00/ Шарапов В.М., Раевский Н.В. Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент - №200609743; заявл. 11.09.2006; Опубл. 15.09.06, Бюл. №2. – 2 с.
Пат. 22603 Україна МКИ Н04R31/00 Спосіб контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 22603 Україна МКИ Н04R31/00/ Шарапов В.М., Гуржій А.Н., Мусієнко М.П., Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент - №200612677; заявл. 01.12.2006; Опубл. 25.04.07, Бюл. №5. – 3 с.
Пат. 24437 Україна МКИ Н04R31/00 Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 24437 Україна МКИ Н04R31/00/ Шарапов В.М., Гуржій А.Н., Сотула Ж.В. (Україна) Држпатент - №200703349; заявл. 28.03.2007; Опубл. 25.06.07, Бюл. №9. – 2 с.
Пат. 24441 Україна МКИ Н04R31/00 Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 24441 Україна МКИ Н04R31/00/ Шарапов В.М., Гуржій А.Н., Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент - №200703364; заявл. 28.03.2007; Опубл. 25.06.07, Бюл. №9. – 2 с.
Пат. 24797 Україна МКИ Н04R31/00 Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 24797 Україна МКИ Н04R31/00/ Шарапов В.М., Гуржій А.Н., Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент - №200703345; заявл. 28.03.2007; Опубл. 10.07.07, Бюл. №10. -2 с.
Пат. 24806 Україна МКИ Н04R31/00 Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 24806 Україна МКИ Н04R31/00/ Шарапов В.М., Гуржій А.Н., Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент - №200703362; заявл. 28.03.2007; Опубл. 10.07.07, Бюл. №10. – 2 с.
Пат. 26431 Україна МКИ Н04R31/00 Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 26431 Україна МКИ Н04R31/00/ Шарапов В.М., Малахов Є.В., Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент - №200703373; заявл. 28.03.2007; Опубл. 25.09.07, Бюл. №15. – 2 с.
Пат. 26614 Україна МКИ Н04R31/00 Спосіб контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 26614 Україна МКИ Н04R31/00/ Шарапов В.М., Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент - №200706747; заявл. 15.06.2007; Опубл. 25.09.07, Бюл. №15. – 3 с.
Пат. 26434 Україна МКИ Н04R31/00 Пристрій для контролю біморфних п’єзоелементів: Пат. 26434 Україна МКИ Н04R31/00/ Шарапов В.М., Гуржій А.Н., Сотула Ж.В. (Україна) Держпатент - №200703379; заявл. 28.03.2007; Опубл. 25.09.07, Бюл. №15. – 2 с.
