253847 Датчик фазы ГАЗ,УАЗ дв.ЗМЗ-405,406,409,УМЗ-4216 АЭНК-К — 25.3847

Распечатать

Главная   Запчасти для наших машин и тракторов

41

1

Применяется: ГАЗ, УАЗ, КАМСКИЙ АВТОЗАВОД, УМЗ, ЗМЗ

Код для заказа: 146582

Добавить фото

Дадим оптовые цены предпринимателям и автопаркам ?

Наличные при получении VISA, MasterCard, МИР Долями Оплата через банк

Производитель: Калужский завод электронных изделий Получить информацию о товаре или оформить заказ вы можете по телефону 8 800 6006 966.

Есть в наличии

Самовывоз

Уточняем

Доставка

Уточняем

Доступно для заказа — больше 10 шт.

Данные обновлены: 18.04.2023 в 11:30

• Все характеристики
• 2 отзыва
• Вопрос-ответ
• Аналоги
• Где применяется

Характеристики

Сообщить о неточности
в описании товара

Код для заказа

146582

Артикулы

25.3847

Производитель

Калужский завод электронных изделий

Каталожная группа:

.

.Приборы и датчики
Электрооборудование

Ширина, м:

0.02

Высота, м:

0.02

Длина, м:

0.075

Вес, кг:

0.04

Код ТН ВЭД:

9013803400

Отзывы о товаре

Вопрос-ответ

Задавайте вопросы и эксперты
помогут вам найти ответ

Чтобы задать вопрос, необоходимо
авторизоваться/зарегистрироваться

на сайте

Чтобы добавить отзыв, необходимо
авторизоваться/зарегистрироваться
на сайте

Чтобы подписаться на товар, необходимо
авторизоваться/зарегистрироваться
на сайте

Замена датчика фаз (датчик распредвала, ДПРВ) Нива ВАЗ 21213, 21214, 2131 lada 4×4

Электрооборудование
Предохранители и реле (назначение)
Электросхемы
Замена реле поворотников
Замена реле стеклоочистителя
Замена реле блокировки стартера
Замена реле зажигания
Блок предохранителей и реле ЭСУД
Замена блоков предохранителей и реле
Замок зажигания, его замена, ремонт
Аккумулятор
Генератор (устройство, проверка)
Неисправности генератора
Замена, разборка генератора (инжект. )
Замена, разборка генератора (карбюр.)
Стартер (устройство, характеристики)
Проверка цепи стартера
Как ремонтировать стартер
Замена (снятие) стартера
Разборка стартера 5722.3708 (инж.)

Разборка стартера 35.3708 (карб.)
Система зажигания (карб.)
Неисправности зажигания и ЭСУД
Замена свечей зажигания
Высоковольтные провода
Снятие крышки датчика-распределителя
Замена ротора датчика-распределителя
Замена датчика-распределителя
Разборка датчика-распределителя
Замена катушки зажигания
О катушках зажигания
Замена коммутатора
Система управления двигателем (ЭСУД)
Как работает система впрыска
Блок сигнализации (иммобилайзер)
Замена контроллера (ЭБУ)
Датчик положения коленвала
Датчик t° охлаждающей жидкости
Датчик положения дросс. заслонки
Датчик массовоого расхода воздуха
Датчик детонации
Датчик фаз
Датчики кислорода
Датчик скорости
Датчик положения педали сцепления
Датчик положения педали тормоза
Замена модуля (катушки) зажигания
Неисправности освещения
Снятие фары, замена ламп фары
Регулировка фар
Замена гидркорректора фар
Передний фонарь и его лампы — замена
Боковой поворотник и его лампы
Задний фонарь и его лампы
Освещение номера и его лампа
Замена лампы освещения салона и её концевого выключателя
Выключатель (кнопка) аварийки
Подрулевой переключатель
Звуковой сигнал
Неисправности звукового сигнала
Стеклоочиститель и стеклоомыватель
Неисправности стеклоочистителя
Неисправности омывателя
Замена стеклоочистителя
Замена бачка омывателя и моторчика
Задний стеклоочиститель и омыватель
Замена заднего стеклоочистителя
Замена бачка заднего омывателя и мот.
Обогрев заднего стекла
Неисправности комбинации приборов
Снятие щитка приборов, замена ламп
Регулятор подсветки приборов
Замена датчика температуры воздуха
Система управления э/м клапаном карбюратора
Замена лампы воздушной заслонки
Проверки тестером напряжения
Проверки тестером сопротивления и проводимости
Технология ремонта проводки
Схема комбинации приборов
Схема фар и противотуманного света
Схема работы прочего освещения
Схема работы поворотников и аварийки

Принцип действия датчика основан на эффекте Холла. На распределительном валу предусмотрен специальный штифт. Когда штифт проходит напротив торца датчика, датчик выдает на ЭБУ импульс напряжения низкого уровня (примерно 0 В), что соответствует положению поршня 1-го цилиндра в такте сжатия.

Где находится?

— Датчик фаз установлен в заглушке головки блока цилиндров.

Снимаем датчик фаз для его замены, или его уплотнительного кольца, а также при ремонте ГБЦ.

Отжав фиксатор колодки жгута проводов системы управления двигателем…

…отсоединяем колодку от разъема датчика фаз.

Накидным ключом «на 10» отворачиваем болт крепления датчика фаз к головке блока цилиндров…

…и вынимаем датчик из гнезда головки блока цилиндров.

Соединение уплотняется резиновым кольцом. При повреждении кольца или потере им эластичных свойств заменяем кольцо новым и наносим на него тонкий слой моторного масла. Устанавливаем датчик фаз в обратной последовательности.

Автоматическая идентификация фаз: использование интеллектуальных датчиков линии для повышения точности фазировки цепи

Автоматическая идентификация фаз: использование интеллектуальных датчиков линии для повышения точности фазировки цепи

Базовая информация

В то время как автоматизация распределения продолжает обеспечивать расширенный мониторинг и управление в стратегически важных точках распределительных цепей, усовершенствованные датчики линейных датчиков быстро становятся рентабельной альтернативой либо в качестве предшественника будущих развертываний автоматизации фидера, либо в качестве дополнительного дополнения.

к схемам с существующей автоматикой фидеров. Внедрение фидерной автоматизации, хотя и обеспечивает значительное сокращение количества минут клиентов, связанных с продолжительностью отключения, обычно ограничивается частью общих цепей коммунальных сетей и ограниченным числом мест в этих цепях (1-2 места). Развертывание линейных датчиков клиентов Sentient Energy варьируется от развертывания в цепях без SCADA подстанции или автоматизации фидера до развертывания в цепях с полной SCADA подстанции и очень большим количеством секционирующих устройств автоматизации фидера. В любом случае добавление мониторов датчиков линии обеспечивает дополнительное и значительное сокращение продолжительности с дополнительным преимуществом предоставления расширенной аналитики и приложений для снижения частоты отключений и улучшения различных аспектов оптимизации фидера в таких областях, как балансировка нагрузки, стабильность напряжения и качество электроэнергии. .

Sentient Energy в настоящее время имеет более 30 000 усовершенствованных линейных датчиков, установленных в сетях электроснабжения, и клиенты теперь начинают пользоваться преимуществами, вытекающими из продолжительности отключения.

Задача

Точное обозначение фаз в распределительных цепях на протяжении многих лет было проблемой для электроэнергетических компаний, поскольку привязка фаз до сих пор в основном определяется на основе положения опорных рамок воздушных и боковых проводников. Даже на уровне фидерной магистрали «перекатывание» фаз, которое происходит, когда проводники расположены по-разному между точками опоры, или ошибки ввода данных развертывания могут привести к тому, что сетевое оборудование, такое как линейные датчики, будет неправильно связано с фазами проводника. Даже при 100% правильной установке во время развертывания последующие изменения конструкции или восстановление цепей после шторма могут привести к изменению фазировки проводников, что повлияет на ГИС, OMS, DMS и устройства мониторинга в реальном времени. Эти изменения со временем накапливаются, в результате чего коммунальные предприятия получают все более неверную информацию о связности и взаимозависимости их распределительной инфраструктуры.

Точно так же, как неточные картографические данные, конечно, заставят пилота отклониться далеко, поэтапные ошибки базы данных приводят к напрасной трате времени и ресурсов, увеличению дисбаланса и более частым отключениям, неоптимальному взаимодействию и даже потенциально опасным решениям о переключении на коммунальных предприятиях. Более того, они снижают доверие диспетчеров к своим самым передовым системам контроля и управления, что часто приводит к возврату к «проверенным и проверенным» методам, применявшимся несколько десятилетий назад, и загоняет коммунальное предприятие и его клиентов в ловушку прошлого.

Тестовый пример

Наиболее продвинутое развертывание датчиков Sentient — это Florida Power & Light (FPL). В настоящее время установлено 17 000 линейных датчиков, а на 2017 год запланировано еще 8 000 устройств. места проводников на столбах. Точность фазирования зависит от процесса установки, а текущая точность зависит от служебных процессов, чтобы обеспечить учет постоянных изменений в сети, влияющих на фазирование, в различных системах активов. Хотя предполагалось, что существует некоторый уровень ошибок фазирования, не было реальных знаний об уровне точности, связанном с назначением фаз устройствам контроля линии, пока данные от мониторов линии не начали отражать данные об отказах и интервальных нагрузках, которые не согласовывались. с другими эксплуатационными данными, полученными в результате простоев или переходных отказов. Чтобы устранить эту неопределенность, компания Sentient Energy разработала новую аналитическую функцию, обеспечивающую точное обнаружение фазы, используя расширенные аналитические возможности линейного монитора MM3. Sentient Energy развернула этот новый модуль аналитического программного обеспечения, названный Auto Phase Identification, на своем MM3 9.0025 TM Master Monitor в Florida Power & Light (FPL) через ячеистую систему связи Silver Spring Networks FPL. Используя технологию Sentient Sensor Gateway, это беспроводное обновление для 9000 устройств большого парка датчиков FPL было выполнено быстро и не потребовало выездов на места — было достаточно нескольких щелчков мышью.

Решение — интеллектуальный датчик линии с автоматической идентификацией фаз

Используя ключевые возможности точности часов GPS и измерения электрического поля, датчики MM3 теперь обеспечивают ежедневный анализ фаз, подтверждение, обнаружение исключений, визуализацию и отчетность по всему фидеру магистрали, которые находятся под наблюдением. Исключения отмечаются и сообщаются в отчетах и ​​в Sentient’s Ample 9.0025 TM Приложение Phase ID, в котором пользователи могут просматривать сводку исключений по зонам, подстанциям и фидерам.

Рисунок 1: Архитектура автоматической идентификации фаз Sentient Energy

После обновления 9000 установленных в настоящее время мониторов линии MM3 эти устройства немедленно представили отчеты о проверке фаз, сравнивая назначенную фазу при установке с автоматической идентификацией фазы, выполненной каждым датчик

Результаты- В прогрессе

Чтобы измерить величину потенциальных ошибок идентификации фаз в базе данных FPL, был проведен анализ 9000 MM3 с новой возможностью идентификации фаз AutoPhase. Результаты представлены на рисунке 2.

Рисунок 2: Результаты автоматического определения фазы

Результаты показывают общую частоту конфликтов или 12%. Проверка в полевых условиях была выполнена на выборке устройств, результаты идентификации фаз были проверены, а базы данных различных датчиков были скорректированы.

Среди других важных результатов:

• Было подтверждено, что автоматическая идентификация фаз может быть достигнута с использованием одного эталонного сайта для всей утилиты. Дальнейший анализ показывает, что эталонные устройства могут не потребоваться.
• Исключения по фазировке для воздушных проводов фазы C были значительно меньше, чем для фаз A и B
• Поскольку проверка фаз запланирована ежедневно, необходимость в метках датчиков линии, указывающих фазу, больше не требуется
• Новые конфликты будут обнаруживаться с помощью ежедневного отчета, обеспечение быстрой индикации, когда новая работа в системе распределения привела к неправильному подключению
• Линейные датчики обеспечивают критически важные полевые данные, эффективно гарантирующие 100% точность информации о фазировании коммунальных служб.

Дальнейшие действия

По мере того, как FPL активирует уже установленные мониторы линии MM3 и развертывает дополнительные 8000 устройств в 2017 году, автоматическая идентификация фаз будет эффективно обеспечивать точность фазы без ранее необходимых меток и ввода данных для информации о фазировании. Программное обеспечение Auto Phase Identification доступно клиентам Sentient для простого беспроводного обновления системы Ample. Компания Sentient готова поддерживать коммунальные службы с этой новой возможностью, ожидая, что конфликты фаз могут быть более частыми для других клиентов. Компания Sentient также добавила онлайн-отчеты о конфликте фаз в свое программное обеспечение Ample Analytics, чтобы отражать текущие результаты автоматической идентификации фаз, как показано на рис. 3.9.0005

Рисунок 3: Отчеты о результатах фазирования системы Ample Analytics

В 2017 году компания Sentient Energy представляет новые линейные датчики для боковых линий, подземных кабелей и местоположений на уровне фидеров для измерения напряжения. Обеспечивая покрытие всей распределительной цепи вплоть до боковых проводников, точность фазирования можно распространить на эти места и использовать для проверки и корректировки вспомогательных приложений, зависящих от точности фазирования, как показано на рис. 4.9.0005

Рисунок 4: Коммунальные системы, зависящие от точных данных фазирования

Ожидается, что улучшение качества данных, связанных с фазированием, уменьшит сложность и время развертывания, обеспечив при этом качество обнаружения неисправностей, балансировки фидеров и других запланированная аналитика и приложения. Вековые проблемы коммунальных служб, связанные с точностью фазирования, могут быть решены с помощью автоматического обнаружения фаз и разрешения конфликтов во всех затронутых служебных приложениях на постоянной основе и своевременно, что закроет этот критический информационный пробел и поможет коммунальным службам наконец в полной мере использовать все свои данные. -зависимые операционные системы

О компании Sentient Energy

Компания Sentient Energy обеспечивает безопасную и надежную поставку электроэнергии с возможностью использования солнечной энергии. Sentient Energy предлагает единственную в энергетической отрасли систему аналитики энергосистем, которая охватывает всю распределительную сеть с помощью интеллектуальных датчиков, которые можно быстро и легко развернуть, а также аналитику, которая обнаруживает и анализирует потенциальные неисправности и другие события в сети, которые могут нарушить работу электроснабжения или создать потенциальную опасность. . Мы лидируем на рынке благодаря крупнейшему развертыванию линейных датчиков ячеистой сети в Северной Америке и партнерским отношениям с ведущими поставщиками коммунальных сетей, включая Silver Spring Networks, Landis + Gyr, Cisco и AT&T.

Посетите сайт www.sentient-energy.com.

Датчики | Бесплатный полнотекстовый | Свойства распределения чувствительности сенсора на волоконной брэгговской решетке с фазовым сдвигом по отношению к ультразвуковым волнам

1. Введение

гибкость, невосприимчивость к электромагнитным помехам, коррозионная стойкость, небольшие размеры, возможность встраивания в различные материалы. В этих областях ВБР превосходит традиционный датчик на основе цирконата-титаната свинца (ЦТС). Применение ультразвукового обнаружения с помощью ВБР имеет две основные особенности. Некоторые исследователи используют ВБР в качестве гидрофона, что предполагает погружение ВБР в воду или другую жидкость [1]. В этом случае частота ультразвука обычно высока, а волокно находится в изотропном напряжении. С другой стороны, другие исследователи используют ВБР в области неразрушающего контроля (НК) или мониторинга состояния конструкции (СМС), где ВБР обычно прикрепляются к поверхностям материалов или встраиваются в материалы [2,3]. В этих случаях используемый частотный диапазон обычно ниже 2 МГц, и напряжение всегда оказывается в преобладающем направлении. В то время как в первом случае Rosenthal et al. исследовали пространственную характеристику оптического волокна как гидрофона [4], свойства распределения чувствительности оптических волокон во втором случае подробно не изучались.

Недавно, чтобы разрешить конфликт между полосой пропускания и чувствительностью в обычных ультразвуковых датчиках ВБР, авторы и другие исследователи представили волоконные брэгговские решетки со сдвигом по фазе (PS-ВБР) в качестве потенциальной альтернативы ультразвуковым датчикам [5,6]. ]. Эффективная длина решетки датчика PS-FBG намного меньше длины решетки, что приводит к лучшему отклику на высокочастотные ультразвуковые волны. Кроме того, крутой наклон в области пика PS-FBG эффективно улучшает чувствительность сенсорной системы, поскольку чувствительность системы демодуляции на основе лазерного источника положительно связана с наклоном спектра согласно [7]. Например, авторы успешно использовали ПС-ВБР в акусто-ультразвуковом [5] и акустико-эмиссионном (АЭ) методах [8]. В этих экспериментах датчик PS-FBG был приклеен к источнику ультразвука, что представляет собой установку, аналогичную другим экспериментам, в которых использовались обычные FBG. Однако сеть с множеством датчиков ВБР или ПС-ВБР необходима как в акусто-ультразвуковом, так и в методе АЭ. Таким образом, чтобы понять свойства распределения чувствительности FBG или PS-FBG, важно оптимизировать сеть датчиков для NDT и SHM. Кроме того, анализ сигналов для определения типов повреждений или определения места удара или положения АЭ также требует систематического изучения в этой области.

Хотя, по сравнению с обычной ВБР, ВБР ПС имеет более широкую полосу пропускания и более высокую чувствительность к ультразвуковым волнам, теория ультразвукового обнаружения для ВБР ПС идентична, поскольку под воздействием ультразвуковых волн ВБР ПС претерпевают те же физические изменения, как оптические волокна. Как только мы получим характеристики распределения чувствительности PS-FBG, мы сможем также вывести эти результаты для обычных волоконных датчиков в более распространенных случаях. Свойства распределения чувствительности оптоволоконного датчика в основном определяются расстоянием от источника ультразвука и углом к ​​нему, но на распределение также влияют многие другие факторы, такие как эффективная длина измерения и свойства оболочки. Кроме того, когда волокно прикреплено к поверхности материала, следует учитывать дополнительные факторы, включая характеристики связи, свойства ультразвуковых волн и геометрическую структуру материала. В обычных случаях NDT или SHM материал мишени имеет форму пластины, а распространяющаяся ультразвуковая волна представляет собой волну Лэмба. Таким образом, в данном исследовании мы всесторонне исследовали свойства распределения чувствительности PS-FBG при прикреплении датчика к поверхности алюминиевой пластины. Структура этой статьи следующая: во-первых, вводится экспериментальная установка; затем объясняется теоретический анализ; и, наконец, результаты показываются и обсуждаются.

2. Экспериментальная установка

На рис. 1 представлена ​​схема экспериментальной установки, основанной на акусто-ультразвуковом методе. В качестве ультразвукового датчика использовалась PS-ВБР производства Fujikura Company (Токио, Япония) с длиной решетки 5 мм и диаметром 150 мкм. С помощью цианоакрилатного клея ПС-ВБР приклеивали к алюминиевой пластине размерами 50×50×0,3 (Д×Ш×В) см ³ . Размер пластины был достаточно большим, чтобы сигнал имел только одну огибающую во временном интервале регистрации 80 мкс, поскольку отраженные волны не существуют в этом временном интервале.

Сдвиг длины волны Брэгга, вызванный деформацией ультразвуковой волны, был демодулирован методом сбалансированного зондирования [7]. Тщательно регулируя длину волны перестраиваемого лазерного источника в положении 3 дБ пиковой области PS-FBG, сбалансированный фотодетектор может удалить напряжение постоянного тока, удвоить напряжение переменного тока, одновременно удаляя шум интенсивности лазера, который является основным источником шума. . Таким образом, этот метод имеет очень низкий уровень шума, а выходное электрическое напряжение линейно пропорционально брэгговскому сдвигу длины волны. Следовательно, этот метод может правильно и точно описать сдвиг длины волны Брэгга.

В качестве точечного источника ультразвука использовался ультразвуковой привод PZT (M31, Fuji Ceramics, Fujinomiya, Japan) диаметром 3 мм, приводившийся в действие электрическим импульсом с размахом напряжения 75 В. входной сигнал представлял собой синусоидальную волну с одним периодом на частоте 400 кГц с окном Хэмминга, и, таким образом, соответствующий частотный диапазон достигал примерно 1 МГц для имитации сигналов АЭ с широкой полосой пропускания.

С помощью ультразвуковой контактной жидкости с высоким акустическим импедансом привод PZT был приклеен к 82 различным точкам возбуждения на нижней поверхности алюминиевой пластины. Эти точки были распределены от 0 до 10 см и от 0° до 9 см.0° в диапазоне четверти окружности, как показано на рисунке 1b. Чтобы обеспечить тщательное наблюдение за изменением формы волны, распределение точек от 75° до 90° было более плотным, чем распределение в других областях. Поскольку на амплитуды обнаруженных сигналов сильно влияли условия крепления, данные собирались путем трехкратного повторения измерения, чтобы гарантировать надежность экспериментальных результатов.

Для удобства обсуждения введено три правила именования. Во-первых, на пластине была установлена ​​декартова система координат, в которой сдвинутая по фазе область PS-FBG была установлена ​​как начало координат, а осевое направление волокна было установлено как ось Z, как показано на рисунке 1a. Затем были обозначены точки возбуждения Д1а. Верхний индекс a и нижний индекс l обозначают угол и длину между исполнительным механизмом и датчиком соответственно. Наконец, из-за различных явлений наблюдения, присутствующих в этом эксперименте, область возбуждения можно условно разделить на три части, обозначенные как A, B и C, как показано на рисунке 1b.

3. Теоретический анализ

3.1. Брэгговский сдвиг длины волны при деформации в трех ортогональных осях

ВБР изготавливается путем записи периодического изменения показателя преломления на определенной длине одномодового оптического волокна с помощью ультрафиолетового излучения. Когда фазовый сдвиг π вводится в середину области решетки, можно изготовить PS-FBG, как показано на рисунке 2a. Хотя уравнения для описания спектров ПС-ВБР и обычной ВБР различаются, выражение для длины волны Брэгга для обеих решеток можно описать просто уравнением (1) [9].]:

, где λ _B — длина волны Брэгга, n — средний показатель преломления, Λ — средний период решетки.

Во-первых, мы рассматриваем идеальный случай; т. е. волокно находится в свободном пространстве. Кроме того, деформация ультразвуковой волны идеально связана с волокном, а длина волны ультразвуковой волны намного больше, чем длина решетки. В этом случае n и Λ изменяются согласно уравнениям (2) и (3) соответственно [10]:

, где n ₀ — начальный средний показатель преломления, Λ ₀ — начальный средний период решетки, P ₁₁ и P ₁₂ — деформационно-оптические коэффициенты Поккеля, ε _x , ε _y , ε _z , — деформации вдоль трех ортогоналей оси X, Y и Z соответственно.

Здесь мы рассматриваем два разных состояния. В первом случае ультразвуковая волна распространяется только вдоль оси Z. Поскольку волокно приближается к изотропному материалу, боковые деформации связаны с осевыми деформациями стандартным коэффициентом Пуассона ν. Таким образом, в этом случае деформации по трем осям имеют соотношения, выраженные в уравнении (4):

Путем подстановки уравнения (4) в уравнения (1)–(3) сдвиг длины волны Брэгга Δ λ _B выражается уравнением (5):

В качестве альтернативы, когда волокно испытывает боковую деформацию только вдоль оси X или оси Y, пятна по трем ортогональным осям имеют соотношение, показанное в уравнении (6). Эти соотношения возникают из-за того, что цилиндрическое волокно осесимметрично относительно осей X и Y, а материал волокна квазиизотропен:

Подставляя уравнение (6) в уравнения (1)–(3), брэгговский сдвиг длины волны Δ λ _B выражается уравнением (7):

, где я = х или у. В стандартном одномодовом волокне n ₀ , ν, P ₁₁ и P ₁₂ имеют значения около 1,4453, 0,17, 0,121 и 0,27 соответственно. Таким образом, C _x = C _y = -0,29150 и C _z = 0,7874.

В первом случае сдвиг длины волны Брэгга пропорционален пятну по оси Z согласно уравнению (5), а во втором случае сдвиг пропорционален деформации по оси X или Y, согласно уравнению (7). Абсолютное значение C _z больше абсолютного значения C _x или C _y . Однако отрицательный знак в C _x и C _y означает, что одна и та же деформация вызовет сдвиг длины волны Брэгга в противоположном направлении, что отражается как противоположная начальная фаза в обнаруженных сигналах.

3.2. Влияние метода поверхностного прикрепления

Вышеприведенный анализ основан на предположении, что ультразвуковая волна идеально взаимодействует с оптическим волокном. Однако как в наших экспериментальных условиях, так и в других практических условиях, когда волокно прикреплено к поверхности пластины, следует учитывать эффективную характеристику ультразвуковой связи между волокном и пластиной. Таким образом, мы добавляем влияние от метода крепления поверхности. Деформация по оси Z имеет наилучшие характеристики связи, в то время как деформация по оси X трудно передать волокну из-за ограниченной эффективной площади контакта. Несмотря на то, что по оси Y деформации не существует из-за метода прикрепления волокна к поверхности, ускорение по оси Y вызовет динамическую деформацию, влияющую на волокно. Таким образом, в реальном случае параметры C _x , C _y и C _z ухудшится до C _x , C _y и C _z , абсолютные значения которых имеют соотношение |C _z | > |C _x | и |C _z | > |C _и |. Точные фактические значения сильно различаются в зависимости от характеристик муфты; однако отрицательный знак в C _x и C _y всегда будет существовать.

3.3. Сдвиг длины волны Брэгга при направленной деформации

Рассмотрен более распространенный случай, когда ультразвуковая волна распространяется не по трем ортогональным осям. Когда привод PZT и датчик PS-FBG имеют угол α, как показано на рисунке 2b, фактическая деформация, приложенная к волокну, может быть записана как сумма деформаций по оси Z и деформации по оси X. или ось Y. Например, когда пятно находится в плоскости X-Z, сдвиг длины волны Брэгга при деформации ε можно записать как:

Из-за отрицательного знака в C _x должен существовать угол α _min , при котором брэгговский сдвиг длины волны минимален. Поскольку сдвиг длины волны Брэгга пропорционален выходному напряжению, α _мин можно предсказать в соответствии с уравнением (9), где V|ε _z и V|ε _x — амплитуды обнаруженных сигналов, измеренные, когда пятно существует только по оси Z и оси X соответственно:

3.

4. Частотные характеристики под разными углами

В этой части анализа мы добавляем рассмотрение влияния длины волны ультразвуковых волн, поскольку ультразвуковая волна изменяет решетку периодически, а не равномерно, как квазистатическая деформация. Как показано в предыдущих исследованиях [11,12], частотная характеристика волокна на ультразвуковые волны зависит от эффективной длины зондирования. Как правило, по мере увеличения эффективной длины измерения ухудшается высокочастотная характеристика. Когда ультразвуковая волна распространяется вдоль оси Z, эффективная длина обнаружения PS-FBG равна эффективной длине решетки и составляет около нескольких сотен микрометров [6]. Когда ультразвуковая волна распространяется вдоль оси X или Y, эффективная длина чувствительности равна диаметру волокна 150 микрометров, что меньше эффективной длины решетки. Таким образом, без учета влияния расстояния или метода крепления к поверхности, датчик PS-FBG будет иметь более высокий отклик на ультразвуковую волну, которая распространяется по оси X или Y. Кроме того, учитывая реальный случай, снижение чувствительности PS-FBG к высоким частотам происходит медленнее, чем снижение к низким частотам, когда угол между датчиком и исполнительным механизмом изменяется от 0° до 9°.0°. Параллельно с этим эффектом обнаруженный сигнал не может быть полностью удален при α _мин , поскольку точное значение α _мин различается в зависимости от частоты.

4. Результаты

4.1. Распределение чувствительности на алюминиевой пластине

Как правило, чувствительность определяется амплитудой сигнала, вызванного заданным уровнем входного сигнала (в данном случае ультразвукового сигнала). В этом исследовании мы используем отношение сигнал/шум, чтобы отразить распределение чувствительности датчика, поскольку ультразвуковой сигнал имеет такое же исходное входное напряжение. Поскольку уровень шума, определяемый системой демодуляции, в этом эксперименте был постоянным, амплитуды обнаруженных сигналов можно использовать для непосредственной оценки чувствительности PS-FBG. Преобразование Гильберта использовалось для получения огибающих обнаруженных сигналов, а амплитуды затем были получены путем усреднения трехкратно измеренных данных. На рис. 3 показаны свойства распределения чувствительности PS-FBG на алюминиевой пластине в логарифмическом масштабе. Согласно рисунку 3 амплитуды регистрируемых волн уменьшаются с увеличением расстояния между датчиком PS-FBG и источником ультразвука. Однако, когда расстояние меньше 4 см, амплитуды относительно велики. Рисунок 4 был получен нормированием амплитуд на расстоянии 4 см для разных углов. На рисунке 4 есть чистый угол на 4 см. Через 4 см наклоны всех кривых одинаковы из-за затухания ультразвуковой волны. Однако до 4 см наклоны кривых сильно меняются, особенно в данных под большими углами, такими как 75° и 9°.0°. Когда расстояние между датчиком и приводом мало (соответствует области B), динамическая деформация по оси Y, вызванная ускорением, относительно велика и эффективно сдвигает длину волны Брэгга, что приводит к относительно большим амплитудам.

Согласно рисунку 3, в отличие от традиционного датчика PZT (который является всенаправленно чувствительным), чувствительность PS-FBG имеет очевидную направленную зависимость. Извлекая амплитуды на каждом расстоянии на рисунке 3, распределение чувствительности под разными углами показано на рисунке 5. Как показано на этом рисунке, амплитуды обычно уменьшаются с увеличением угла. Однако странные явления наблюдаются от 75° до 9°.0° через 4 см, как показано на вставке к Рисунку 5. Эти явления возникают из-за того, что формы сигналов с наименьшей амплитудой изменения угла расположены около 84°, а не 90°, что соответствует области C на Рисунке 1b.

4.2. Явления в области A

Распределение чувствительности в области A простое, поскольку влияние деформации по оси X можно исключить из-за малого значения C _x , в то время как влияние динамической деформации по оси Y также можно исключить из-за к геометрическим размерам плиты. Незакрашенные метки на рис. 6 — это данные из области А. Черная кривая на рис. 6 получена путем нормализации данных к значению в 0° в зависимости от различных расстояний, и на этом рисунке показана косинусная зависимость между чувствительностью и углом. Кроме того, в области А обнаруженные формы волн и начальные фазы волн всегда постоянны для разных расстояний.

4.3. Явления в области B

На рис. 7а показаны обнаруженные формы сигналов точками. Д20, Д275 и Д290. Из рисунка видно, что амплитуда волны при D290 еще больше уменьшается от Д275 и Д20. Кроме того, начальная фаза сигнала от D290 противоположен начальной фазе Д20 или D275, как показано на вставке к рис. 7а. Это явление соответствует описанию в разделе 3.1, в котором боковая деформация является доминирующей для Д290. Кроме того, формы сигналов для Д290 и D275 различаются, и этот эффект возникает из-за разной реакции на определенные частоты, когда ультразвуковая волна соединяется с волокном под разными углами, как описано в разделе 3. 4. Рисунок 7b был получен путем выполнения быстрого преобразования Фурье для соответствующих сигналов. Хотя соответствующие спектры Д20, Д275 и Д290 имеют схожий частотный диапазон и форму, отклики на разные частоты неодинаковы. Например, разница амплитуд на частотах 0,32 МГц и 0,71 МГц составляет 4,16 дБ при Д20. Однако разность амплитуд уменьшается до 3,44 дБ при D275, тогда как эта разница далее уменьшается до 2,16 дБ при Д290. Это уменьшение является обычным явлением, которое мы можем наблюдать почти во всех случаях при изменении угла от 90° до 0°.

При этом α _min не наблюдается. Отсутствие α _мин возникает из-за того, что в области В присутствуют деформации по всем трем осям, а расстояние между ПС-ВБР и источником ультразвука очень мало; следовательно, в этом диапазоне всегда можно обнаружить относительно большие сигналы.

4.4. Явления в области C

На рис. 8 показаны форма входного сигнала и обнаруженные сигналы для Д20, Д1081 и Д1090 соответственно. α _min составляет около 84°, как показано на врезке рисунка 5, и это значение можно объяснить формулой для угла α _мин , как обсуждалось в разделе 3.3. После преобразования Гильберта амплитуды Д100 и D1090 составляют 0,0978 В и 0,0045 В соответственно, как показано на рисунке 8. Подставляя эти значения в уравнение (9), прогнозируемый угол, при котором возникает минимальная амплитуда, составляет 87°, что очень близко к наблюдаемому результату.

Кроме того, на рисунке 8 форма сигнала в D1090 похож на форму сигнала на D100, но имеет противофазу, причина которой объяснена в разделе 3.1. Однако в других точках наблюдения между 75° и 9°0°, сигналы не являются постоянными и вместо этого показывают сложные изменения формы сигнала, такие как форма сигнала для Д1081. Непрерывные вейвлет-преобразования (CWT) используются для дальнейшего анализа обнаруженных сигналов, как показано на рисунке 9. В результате CWT для входного сигнала диапазон частот приближается к 1 МГц, а время ввода составляет около 20 мкс. Результаты CWT в Д100 и D1090 очень похожи, и эти результаты представляют четкую моду S ₀ и моду A ₀ . Режим S ₀ и A ₀ были определены путем вычитания времени прихода входного сигнала и сравнения с теоретической дисперсионной кривой для этой алюминиевой пластины. Однако мода A ₀ , обнаруженная на D1090 содержит чуть больше относительной энергии в области высоких частот. Также режим S ₀ для D1090 более заметен, чем мода S ₀ при Д100. Эти явления также можно объяснить разной реакцией на разные частоты, как обсуждалось в разделе 3.4. Например, С 9Мода 0134 0 содержит относительную высокую частоту около 0,8 МГц, т. е. имеет относительно короткую длину волны. Когда эта составляющая волны распространяется по оси Z, она не сдвигает эффективно длину волны Брэгга по сравнению со случаем статической деформации. Однако, когда этот компонент волны распространяется по оси X или Y, он сдвигает длину волны Брэгга как поведение статической деформации, потому что она находится под квазиоднородной деформацией из-за короткого диаметра волокна. С другой стороны, хотя комплексный результат CWT для D1081 содержит мажор A ₀ и S ₀ также существует несколько нечетких областей. Эти неясные области будут сбивать исследователей с толку и приводить к ошибкам в анализе. Таким образом, мы называем эти области «ложными модами» на рисунке 9. Фальшивые моды возникают, когда деформации по оси Z и оси X/Y примерно эквивалентны.

5. Обсуждение

Для удобства свойства распределения чувствительности PS-FBG разделены на области A, B и C. Однако пятно, вызванное ультразвуковыми волнами в пластине, является сложным и не поддается упрощенному разделению. Например, в области А, хотя доминирующая деформация находится в направлении оси Z, также присутствуют деформации вдоль осей X и Y. Точно так же в области B и области C также существуют деформации от всех трех ортогональных осей. Таким образом, приведенный выше анализ не полностью охватывает фактические условия. Тем не менее, анализа результатов достаточно для оценки явлений в каждой области.

Хотя вышеприведенное обсуждение основано на результатах, полученных с датчика PS-FBG, теория и явления могут быть распространены на другие датчики FBG или даже оптоволоконные датчики, поскольку PS-FBG или обычные FBG изготавливаются на основе обычных одномодовых волокно, имеющее идентичные физические свойства и аналогично реагирующее на ультразвуковые волны. Однако на высоких частотах отклик нормальной ВБР требует дополнительного рассмотрения из-за относительно большой эффективной длины решетки около 2–3 см при распространении ультразвуковой волны по оси Z. Кроме того, из-за высокой чувствительности, достигаемой с помощью PS-FBG, и используемого метода сбалансированной демодуляции мы можем наблюдать небольшие изменения от 75° до 9°.0° в области С; тем не менее, наблюдение этих явлений, таких как α _min , обычными датчиками ВБР может быть затруднено.

В этом эксперименте волокно было приклеено к поверхности пластины. Другим распространенным методом крепления является встраивание волокна в материалы, такие как пластиковый ламинат, армированный углеродным волокном. В этом случае производительность соединения по оси X может быть значительно улучшена. Таким образом, существует вероятность того, что ультразвуковая волна по оси X также может быть четко обнаружена, что приводит к большему α _мин .

6. Выводы

На основе экспериментальных результатов, полученных с 82 точек возбуждения, были определены и обсуждены свойства распределения чувствительности датчика PS-FBG к ультразвуковым волнам (с использованием метода поверхностного крепления). Хотя деформация как в осевом направлении, так и в поперечном направлении может смещать длину волны Брэгга PS-FBG, величина и направление этого сдвига различаются, что приводит к зависимости чувствительности от расстояния и направления. Кроме того, местоположение источника ультразвука также влияет на начальные фазы сигналов, спектры и результаты CWT. Кроме того, на результаты влияют и другие факторы, в том числе качество соединения, метод крепления и геометрические размеры материала. Эти результаты близко соответствовали теории. Из-за идентичных физических свойств одномодового волокна свойства распределения чувствительности решетки могут распространяться на обычный ВБР или даже оптоволоконный датчик. Эти результаты могут помочь оптимизировать сенсорные сети и анализ сигналов в областях неразрушающего контроля и SHM.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Фомичев П.; Кришнасвами, С. Реакция ультразвукового датчика на волоконной брэгговской решетке. Опц. англ. 2003 , 42, 956–963. [Google Scholar]
2. Ли, З.; Пей, Л.; Донг, Б.; Ма, С .; Ван, А. Анализ ультразвуковой частотной характеристики волоконной брэгговской решетки, прикрепленной к поверхности. заявл. Опц. 2012 , 51, 4709–4714. [Google Scholar]
3. Такеда, Н.; Окабе, Ю.; Кувахара, Дж.; Кодзима, С .; Огису, Т. Разработка интеллектуальных композитных структур с датчиками на волоконной брэгговской решетке малого диаметра для обнаружения повреждений: количественная оценка длины расслоения в ламинатах из углепластика с использованием измерения волны Лэмба. Композиции науч. Технол. 2005 , 65, 2575–2587. [Google Scholar]
4. Розенталь, А.; Кабальеро, магистр искусств; Келлнбергер, С.; Разанский Д.; Нциахристос, В. Пространственная характеристика отклика кварцевого оптического волокна на широкополосный ультразвук. Опц. лат. 2012 , 37, 3174–3176. [Google Scholar]
5. Ву, В.; Окабе, Ю. Ультразвуковой датчик, использующий две каскадные решетки Брэгга со сдвигом по фазе, подходящие для мультиплексирования. Опц. лат. 2012 , 37, 3336–3338. [Академия Google]
6. Розенталь, А.; Разанский Д.; Нциахристос, В. Высокочувствительный малогабаритный ультразвуковой детектор на основе волоконной брэгговской решетки с пи-фазой. Опц. лат. 2011 , 36, 1833–1835. [Google Scholar]
7. Ву, В.; Окабе, Ю. Высокочувствительная ультразвуковая система с волоконной брэгговской решеткой с фазовым сдвигом, сбалансированная сенсорная система. Опц. Экспресс 2012 , 20, 28353–28362. [Google Scholar]
8. Ву, В.; Окабе, Ю.; Ю, Ф.; Сайто, К. Ультрачувствительный оптоволоконный ультразвуковой датчик на основе волоконных брэгговских решеток с фазовым сдвигом. Материалы 9Международный семинар по мониторингу структурного состояния, Стэнфорд, Калифорния, США, 10–22 сентября 2013 г.
9. Эрдоган, Т. Спектры волоконных решеток. Дж. Лайт. Технол. 1997 , 15, 1277–1294. [Google Scholar]
10. Van Steenkiste, R.J.; Спрингер, Г. С. Измерение деформации и температуры с помощью волоконно-оптических датчиков; CRC Press: Lancaster, PA, USA, 1997. [Google Scholar]
11. Minardo, A.; Кузано, А .; Бернини, Р .; Зени, Л.; Джордано, М. Реакция волоконных решеток Брэгга на продольные ультразвуковые волны. IEEE транс. Ультрасон. Ферроэлектр. Частота Контроль 2005 , 52, 304–312. [Google Scholar]
12. Лю Т.; Хан, М. Анализ волоконных брэгговских решеток со сдвигом π-фазы для ультразвукового обнаружения. IEEE Sens. J. 2012 , 12, 2368–2373. [Google Scholar]

Рисунок 1. Принципиальная схема экспериментальной установки. ( a ) Акусто-ультразвуковой метод был использован для исследования свойств распределения чувствительности датчика PS-FBG на алюминиевой пластине. ( b ) Данные были измерены на 82 различных точках, распределенных в диапазоне четверти круга.

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки. ( a ) Акусто-ультразвуковой метод был использован для исследования свойств распределения чувствительности датчика PS-FBG на алюминиевой пластине. ( b ) Данные были измерены на 82 различных точках, распределенных в диапазоне четверти круга.

Рисунок 2. Теоретический принцип. ( a ) PS-FBG подвергли деформации в трех ортогональных осях. ( b ) Воздействие направленной деформации на оптическое волокно.

Рис. 2. Теоретический принцип. ( a ) PS-FBG подвергли деформации в трех ортогональных осях. ( b ) Воздействие направленной деформации на оптическое волокно.

Рисунок 3. Характеристики распределения чувствительности PS-FBG на алюминиевой пластине показаны в логарифмическом масштабе.

Рис. 3. Характеристики распределения чувствительности PS-FBG на алюминиевой пластине показаны в логарифмическом масштабе.

Рисунок 4. Амплитуды обнаруженных сигналов на разных расстояниях под разными углами после нормализации амплитуд обнаруженных сигналов до 4 см.

Рис. 4. Амплитуды обнаруженных сигналов на разных расстояниях под разными углами после нормализации амплитуд обнаруженных сигналов до 4 см.

Рисунок 5. Амплитуды детектируемых сигналов до угла меняются на разных расстояниях.

Рис. 5. Амплитуды детектируемых сигналов до угла меняются на разных расстояниях.

Рисунок 6.