ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ НА ОСНОВЕ КОНИЧЕСКИХ И БИКОНИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ

May 9, 2012 by admin Комментировать »

Пилипенко О. В., Горев Н. Б., Запольский Л. Г., Коджеспирова И. Ф., Привалов Е. Н. Институт технической механики НАН и НКА Украины ул. Лешко-Попеля, 15, Днепропетровск – 49005, Украина Тел. +38 0562 472533, e-mail: gorev@itm11.dp.ua Дробахин О. О., Салтыков Д. Ю.

Днепропетровский национальный университет

Рис. 1. Зависимость к0а0 колебания Нои биконического резонатора от коэффициента заполнения t диэлектрическим (е = 10) – (а) и металлическим – (Ь) стержнями с d0/a0 =0,1 ср= 30°.

Fig. 1. Relation of k0a0 of the Hon mode of a biconical cavity t/s. the fill factor t for a dielectric (s = 10) – (a) and metal – (b) rods, d0 ja0 =0.1 and q> = 30°

Puc. 2. Зависимость k0a0 колебания Hon конического

резонатора от коэффициента заполнения t диэлектрическим (е = 10) – (а) и металлическим – (Ь) стержнями с d0/a0 =0,1 ср= 30°.

Fig. 2. Relation of k0a0 of the Honmode of a conical cavity t/s. the fill factor t for a dielectric (s = 10) – (a) and metal – (b) rods, d0 /a0 =0.1 and q, = 30°

Как для конических, так и для биконических резонаторов увеличение значений диэлектрической проницаемости и диаметра стержня приводит к увеличению диапазона относительных изменений резонансных частот рассматриваемых резонаторов при их абсолютном уменьшении с ростом коэффициента заполнения. Относительно роста диаметров металлических возмущающих стрежней имеет место аналогичная тенденция к увеличению диапазона изменений резонансных частот с той лишь разницей, что их абсолютные значения растут с увеличением коэффициента заполнения.

Как следует из рис. 1, максимальное изменение резонансной частоты биконического резонатора в случае диэлектрического стержня составляет величину порядка 0,5%, а металлического – 1,2%. Для конического же резонатора значения максимального изменения резонансной частоты составят 0,3% и

0,         4%, соответственно.

Анализ поведения резонансных частот конических и биконических резонаторов при введении в их полость диэлектрических или металлических стержней показывает, что в нулевом приближении эти зависимости могут быть аппроксимированы прямыми линиями.

При диэлектрической проницаемости материала стержня не более 10 как для биконических, так и для конических резонаторов крутизна частотной перестройки (определяемая углом наклона прямой) для металлических стержней выше, чем для диэлектрических. Следует также отметить, что для диэлектрических стержней крутизна перестройки частоты у конических резонаторов выше, чем у биконических, а для металлических стержней наоборот.

I.    Заключение

С точки зрения практической реализации первичных преобразователей на основе конических и биконических резонаторов последние по ряду причин являются более предпочтительными. Одна из них – это наличие торцевой металлической поверхности в плоскости основания конуса для конического резонатора, приводящее к увеличению потерь электромагнитной энергии за счет токов проводимости и, следовательно, к падению добротности резонатора. Другая сводится к тому, что при определенных амплитудах вибрации колеблющийся стержень будет ударять по металлической торцевой поверхности конического резонатора. Кроме того, применение биконических резонаторов обеспечивает проведение измерений с более широким диапазоном изменения амплитуд вибрации по сравнению с коническими резонаторами.

II.   Список литературы

[1 ] Горев Н. Б., Коджеспирова И. Ф., Привалов Е. Н., Дро- бахин О. О., Салтыков Д. Ю. Коаксиальный бикониче- ский резонатор с диэлектрическим цилиндром в разрыве центрального проводника // 12-я Международная Крымская конференция “СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии” – Севастополь, 2002, С. 397-398.

[1]   Салтыков Д. Ю. Перестройка частоты биконического резонатора с помощью аксиальных металлических и диэлектрических стержней // Электродинамика и устройства СВЧ – Днепропетровск, ДГУ, 1991, С. 70-74.

CONICAL AND BICONICAL RESONATOR- BASED TRANSDUCERS FOR VIBRATION PARAMETER MEASUREMENT

Pilipenko О. V., Gorev N. B., Zapol’sky L. G. Kodzhesprova I. F., Privalov E. N.

Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences and the National Space Agency of Ukraine 15, Leshko-Popel St., Dnepropetrovsk – 49005, Ukraine

Tel.: +38 0562 472533; e-mail: gorev@itm11 .dp.ua Drobakhin О. O., Saltykov D. Yu.

Dnepropetrovsk National University

Abstract – The results of calculation of the resonance frequencies of a biconical and a conical resonator with a metal or dielectric rod are presented. It is shown that when the resonance frequency of the resonator is changed using metal rods, the rate of frequency change is 1.2 to 2 times higher than in the case of dielectric rods.

I.  Introduction

The main advantage of resonator methods of motion parameters measurement is the non-inertiality and high resolution even at very small displacements, which allows them to be used successfully for measuring such parameters, as vibrations frequency, amplitude and acceleration. The use of conical or biconical resonators makes possible creating an open resonance system, thus providing the possibility of changing the resonance frequency in a contactless manner. To develop the recommendations on the application of such resonators, one has to know their characteristics. To study the dependence of the resonance frequency of a conical or biconical resonator upon the position of the metal or dielectric rod inserted into the resonator is the aim of this paper.

II.  Main part

An arbitrary form of the propagation constant function of irregular waveguide systems gives no way of solving the Helmholtz wave equation analytically. One of the most popular methods of approximate solution of such equations is the reference equations method. According to it, a differential equation whose properties are similar to those of the original equation and which is solvable by known functions is associated with the original equation, and then the solution of the original equation is expressed in terms of that of the reference equation.

Figs. 1-2 show the calculated normalized resonance frequencies k0a0 of conical and biconical resonators, they are shown as a function of the normalized fill factor t = a/a0 where a0, a are the cone base diameter and the cone diameter at the location of the end of the disturbing rod, = Irf^e0ju0 . / is the oscillation frequency.

In the case of dielectric rods both for conical and biconical resonators the relative change of the resonance frequency increases with the rod diameter and permittivity, the resonance frequency decreasing with fill factor. For metal rods, the relative change of the resonance frequency increases with the rod diameter too, but the resonance frequency increases with fill factor. In a first approximation, the resonance frequency vs. fill factor relationships can be approximated by straight lines both for metal and dielectric rods. For metal rods the rate of change of the resonance frequency (the slope of line) is higher than for dielectric ones.

III.  Conclusion

In terms of the development of transducers based on conical and biconical resonators, the latter seem to be more appropriate. This is due to the fact that a conical resonator has an end metal surface in the plane of the cone base, thus increasing eddy-current losses and bringing about the risk of the oscillating rod striking against the end metal surface when the vibrations amplitude is high enough. Besides, biconical resonators can operate in a wider range of vibration amplitudes in comparison with conical ones.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты