تحقیق کاربرد پیزوالکتریک درسیستمهای اندازه گیری

این تحقیق در مورد کاربرد پیزوالکتریک درسیستمهای اندازه گیری در ۱۲۱ صفحه و در قالب ورد و شاملPIZO،تحقیق کاربرد پیزوالکتریک درسیستمهای اندازه گیری،اصول ساخت فشار سنج دیافراگم پیزوالکتریک،دیافراگم پیزوالکتریک،فشار سنج،فشارسنج پیزوالکتریک،انواع فشار سنج پیزوالکتریک،وسایل اندازه گیری فشار،سنسور فشار سنج پیزوالکتریک،پیزو و غیره می باشد.

فهرست

۱-۱- مقدمه. 1

1-2- اهداف… 6

2-1- تعریف… 7

2-2- تعریف فشار. 7

2-9- سنسور چیست؟. 19

2-10- انواع حسگرها 19

2-10-1- زوج حسگر مافوق صوت… 20

2-10-2- حسگر فاصله. 20

2-10-3- حسگر رنگ…. 20

2-10-4- حسگر نور.. 20

2-10-5- حسگر صدا 20

2-10-6- حسگر حرکت و لرزش… 20

2-10-7- حسگر دما 20

2-10-8- حسگر دود. 20

2-11- مزایای سیگنالهای الکتریکی.. 20

2-11-1- پردازش راحتتر و ارزانتر.. 20

2-11-2- انتقال آسان.. 20

2-11-3- دقت بالا.. 20

2-11-4- سرعت بالا.. 20

2-12- حسگرهای مورد استفاده در رباتیک.. 20

2-12-1- حسگرهای تماسی.. 20

2-12-1-1- آشکار سازی تماس دو جسم. 21

2-12-1-2- اندازه گیری نیروها و گشتاورهایی که حین حرکت ربات بین اجزای مختلف آن ایجاد میشود  21

2-12-2- حسگرهای هم جواری.. 21

2-12-2-1- القایی.. 21

2-12-2-2- اثرهال. 21

2-12-2-3- خازنی.. 21

2-12-2-4- اولتراسونیک.. 21

2-12-2-5- نوری.. 21

2-12-3- حسگرهای دوربرد. 21

2-12-3-1- فاصله سنج (لیزو و اولتراسونیک) 21

2-12-3-2- بینایی (دوربینCCD) 21

2-12-4- حسگر نوری (گیرنده-فرستنده). 21

2-3- تاریخچه اندازه گیری.. 8

2-4- تاریخچه  فشار سنج.. 9

2-5- وسایل اندازه گیری فشار. 10

2-5-1- فشار سنجهای هیدرواستاتیکی.. 10

2-5-2- فشار سنجهای پیستونی.. 10

2-5-3- فشار سنجهای ستون مایع. 10

2-5-4- فشار سنجهای آنرویدی (مکانیکی). 11

2-5-5- فشارسنجهای بوردون.. 12

2-5-6- فشارسنجهای دیافراگمی.. 13

2-5-7- فشار سنج الکترونیکی.. 13

2-5-8- فشار سنج خازنی.. 13

2-5-9- فشار سنج مغناطیسی.. 13

2-5-10- فشار سنج پیزو الکتریک.. 14

2-5-11- فشار سنج نوری.. 14

2-5-12- فشارسنج پتانسیومتری.. 14

2-5-13- فشار سنج تشدیدی.. 14

2-5-14- فشار سنج هدایت حرارتی.. 14

2-5-15- فشارسنج یونیزاسیون.. 15

2-6- انواع سیستمهای اندازهگیری.. 16

2-6-1- دستگاه گاوسی.. 16

2-6-2- دستگاه انگلیسی.. 16

2-6-3- دستگاه بین المللی SI 17

2-7- انواع فشار. 17

2-7-1- فشار نسبی.. 17

2-7-2- فشار مطلق.. 17

2-7-3- فشار خلاء. 17

2-8- واحدهای اندازه گیری فشار. 18

2-13- انواع سنسورها 22

2-13-1- با تماس مکانیکی.. 22

2-13-2- بدون تماس مکانیکی.. 22

2-14- انواع خروجیهای متداول سنسورها 22

2-14-1- نوعA.. 22

2-14-2- نوعB. 22

2-14-3- نوع c. 22

2-14-4- نوع d. 22

2-14-5- نوع  E. 22

2-15- سنسور فشار. 23

2-16- کاربردهای سنسور فشار. 23

2-16-1- اندازه گیری فشار.. 23

2-16-2- اندازه گیری ارتفاع از سطح دریا 23

2-16-3- آزمایش نشتی.. 23

2-16-4- اندازهگیری عمق.. 24

2-16-5- اندازهگیری جریان.. 24

2-17- انواع سنسورهای اندازه گیری فشار. 24

2-17-1- سنسور فشار مطلق.. 24

2-17-2- سنسور فشار گیج.. 24

2-17-3- سنسور فشار خلاء. 25

2-17-4- سنسور فشار تفاضلی.. 25

2-17-5- سنسور فشار مهر شده. 25

2-18- انواع سیستمهای اندازهگیری فشار۱۳۸۸). 26

2-18-1- اندازهگیری فشار توسط مانومترها 26

2-18-2- مانومتر یک شاخه ای.. 26

2-18-3- مانومتر دو شاخه ای.. 26

2-18-4- مانومتر مورب 26

2-18-5- اندازهگیری فشار توسط فشار سنجهای لوله بوردن 26

2-18-6- لوله ی C شکل 26

2-18-7- لوله ی فانوسی.. 26

2-18-8- لوله ی حلقوی.. 26

2-18-9- لوله ی حلزونی.. 26

2-18-10- کپسول.. 26

2-18-11- دیافراگم. 26

2-18-12- اندازه گیرهای الکتریکی فشار.. 26

2-18-13- استرین گیجها 27

2-18-14- اندازه گیرهای ظرفیتی فشار.. 27

2-18-15- اندازه گیرهای پیزوالکتریکی فشار.. 27

2-18-16- اندازه گیری فشار با بیلوز.. 27

2-19- فشار سنجهای هیدرواستاتیکی.. 28

2-20- فشار سنجهای ستون مایع.. 28

2-21- فشارسنجهای آنرویدی(مکانیکی). 28

2-22- فشارسنجهای بوردون.. 28

2-23- انواع بوردن تیوب.. 29

2-23-1- سنسورنوع C. 29

2-23-2- سنسور نوع حلزونی.. 29

2-23-3- سنسور نوع حلقوی.. 29

2-24- اندازهگیری فشار با دیافراگم. 30

2-25- مزایای اندازهگیری فشار با دیافراگم. 30

2-26- کاربردهای ترانسدیوسرها 30

2-27- انواع ترانسدیوسر. 31

2-27-1- ترانسدیوسرهای خازنی.. 31

2-27-2- ترانسدیوسرهای سلفی.. 31

2-27-3- ترانسدیوسرهای مقاومتی.. 31

2-27-4- ترانسدیوسرهای پیزوالکتریک.. 31

2-28- دیافراگم کپسولی.. 31

2-29- دیافراگم خازنی.. 32

2-30- گیج‌های کشش پیزو رزیستور. 32

2-31- استرین گیج.. 32

2-32- انواع حساسههای اندازه گیر. 33

2-32-1- سنسور.. 33

2-32-2- ترانسدیوسرها 33

2-32-3- ترانسمیتر.. 33

2-33- کنترل کننده ابزار دقیق.. 33

2-34- مشخصات دستگاههای اندازهگیری ابزار دقیق.. 34

2-34-1- دامنه اندازهگیری.. 34

2-34-2- دقت… 34

اندازه گیری فشار. 34

2-34-3- تکرارپذیری.. 34

2-34-4- حساسیت… 34

2-34-5- پایداری.. 35

2-34-6- پاسخ دهی.. 35

2-35- محدودیت های اندازه گیری فشار. 35

2-35-1- رنج اندازهگیری.. 35

2-35-2- ابعاد سنسور.. 35

2-35-3- دمای کاری.. 36

2-35-4- نوع اندازه گیری.. 36

2-35-5- نوع خروجی تولید شده. 36

2-35-6- زمان پاسخ.. 36

2-35-7- ولتاژ آفست… 36

2-36- تعریف پیزوالکتریک…. 37

2-37- مواد پیزوالکتریک…. 38

2-38- اثر پیزوالکتریک…. 40

2-39- رفتار پیزوالکتریک…. 41

2-40- اثر مستقیم و معکوس پیزو الکتریک…. 42

2-41- کاربرد اثر مستقیم پیزو الکتریک…. 42

2-42- کاربرد امواج فراصوتی در مواد پیزو الکتریک…. 43

2-43- ارتباط اثر پیزو الکتریک با ساختار مولکولی مواد. 43

2-44- وابستگی مواد پیزوالکتریک به دما 43

2-45- وجود اثر پیزو الکتریک در تک بلور. 44

2-46- اثر پیزوالکتریک…. 44

2-47- استفاده‌های پیزوالکتریک…. 46

2-48- کاربرد پیزوالکتریک‌ها 46

2-49- مبدل های پیزوالکتریک…. 47

2-50- محرک های پیزوالکتریک…. 47

2-51- انواع سنسورهای پیزوالکتریک…. 49

2-51-1- حسگر ژیروسکوپ پیزوالکتریک…. 49

2-51-2- حسگر شتاب سنج پیزوالکتریک…. 49

2-51-3- حسگرهای صوتی پیزوالکتریک…. 49

2-52- ارتباط اثر پیزوالکتریک با ساختار مولکولی مواد. 50

2-53- کاربردهای اثر پیزوالکتریک…. 51

2-54- اثر فشاربرقی.. 52

2-55- سازندگان سنسور فشار. 52

2-56- مروری بر مطالعات گذشته. 52

3- طراحی و محاسبات.. 63

3-1- کلیات.. 63

3-2- فشار مکانیکی اعمالی.. 63

3-3- اندازه گیری نیرو، گشتاور و کرنش…. 64

3-3-1- خاصیت مکانیکی پیزوالکتریک…. 64

3-3-1-1- استفاده از خاصیت فنری اجسام ( در محدوده کشسان) 64

3-3-1-2- استفاده از توازن نیروها ( اهرمبندی، چرخدنده) 64

3-3-1-3- تبدیل نیرو به فشار ( فشار سنجها) 64

3-3-2- خاصیت الکتریکی پیزوالکتریک…. 64

3-3-2-1- استفاده از خاصیت پیزو الکتریک (نیرو سنج کریستال پیزوالکتریک) 64

3-3-2-2- کرنش سنج مقاومت حساس (استرینگیج) 64

3-3-2-3- تبدیل نیرو به جابجایی (مثل LVDT) 64

3-4- استفاده از خاصیت کشسانی اجسام. 64

3-5- فنر ساده    F=kx. 65

3-6- تیر یک سر درگیر. 65

3-7- حلقه کشسان.. 66

3-8- روشهای اندازه گیری خیز  ناشی از اعمال نیرو. 67

3-8-1- استفاده از روشهای مکانیکی مثل گیج.. 67

3-8-2- روشهای الکترومکانیکی.. 67

3-8-2-1- روش مبدل پیزوالکتریک.. 67

3-8-2-2- LVDT. 67

3-8-2-3- استرین گیج. 67

3-9- تعیین θ در آرایشها 70

3-9-1- آرایش مستطیلی.. 70

3-9-2- آرایش دلتا 71

3-10- اثر پیزوالکتریک مستقیم و معکوس…. 71

3-11- بررسی مداری سنسور پیزوالکتریک…. 74

3-12- انواع تکنولوژی حس کردن فشار. 76

3-13- ساختار‌های پیزوالکتریک…. 76

3-14- قطبش‌زدایی.. 79

3-14-1- قطبش‌زدایی حرارتی.. 79

3-14-2- قطبش‌زدایی الکتریکی.. 80

3-14-3- قطبش‌زدایی مکانیکی.. 80

3-15- معادلات ریاضی ساختاری.. 80

3-16- تئوری ورقهای دایرهای شکل. 80

3-17- بیان روابط ورق در سیستم محورهای قطبی.. 81

3-18- خمش های متقارن محوری.. 84

3-19- تئوری خطی مواد پیزوالکتریک…. 86

3-20- مواد و روشها 90

3-20-1- کلیات… 90

3-20-2- طراحی.. 90

3-20-3- مواد. 91

3-21- روش ساخت دستگاه. 91

3-22- پیزوالکتریکها و آرایش آنها بر روی صفحه. 94

3-23- مدار پل وتستون و آمپلی فایر. 96

3-24- اسیلوسکوپ.. 96

3-25- ولت متر. 97

3-26- مولتیمتر. 97

3-27- نرم افزار کامسول. 98

3-27-1- قابلیت‌های کلیدی نرم‌افزار.. 98

3-28- روش مونتاژ پیزوالکتریکها 98

3-29- طراحی و ساخت دستگاه نمایشگر دیجیتال فشار. 99

دستگاه نمایشگر دیجیتال فشار. 99

3-30- روش نجام آزمایش و نمونه برداری.. 100

فصل چهارم. 101

4- نتایج.. 103

4-1- ساخت دستگاه. 103

4-2- ثبت ولتاژ و داده برداری توسط ولتمتر. 105

4-3- چگالی آب در دماهای مختلف… 109

4-4- محاسبه فشار درون مایع.. 110

4-5- رابطه بین فشار و ولتاژ. 111

4-6- تحلیل نرم افزاری دیافراگم در فشارهای مختلف… 111

4-7- المان بندی صفحه دیافراگم توسط نرم افزار. 112

4-7-1- تحلیل تنش دیافراگم در عمق ۵/۰ متری آب… 113

4-8- ماکزیمم بردار جابجایی.. 114

4-9- نمایش فشار اصلی وارده بر کل دیافراگم و نمایش المان محدود آن.. 114

4-10- نمایش و محاسبه مقدار خطای المان بندی.. 115

4-10-1- تحلیل تنش دیافراگم در عمق ۱ متری آب…