Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Opracowanie wirtualnego systemu do estymacji wartości parametrów przetworników piezoelektrycznych - Etap II Prowadzący:

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Opracowanie wirtualnego systemu do estymacji wartości parametrów przetworników piezoelektrycznych - Etap II Prowadzący:"— Zapis prezentacji:

1 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Opracowanie wirtualnego systemu do estymacji wartości parametrów przetworników piezoelektrycznych - Etap II Prowadzący: mgr inż. Piotr Kluk PRACA STATUTOWA 2012/1 Współautorzy: Piotr Kluk, Marcin Bączyk, Aleksander Lisowiec, Paweł Wlazło Zdzisław Kołodziejczyk, Wojciech Sokół, Andrzej Rymarz Maciej Brylski, Krystian Król, Paweł Kogut

2 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Cel główny etapu II Opracowanie oprogramowania systemu do pomiaru parametrów i diagnostyki ceramicznych przetworników piezoelektrycznych dużej mocy stosowanych w systemach zgrzewania i wycinania ultradźwiękowego z wykorzystaniem platformy sprzętowej opracowanej w etapie I pracy oraz środowiska programistycznego LabVIEW firmy National Instruments, z uwzględnieniem ewentualnych modyfikacji tej platformy w trakcie testowania i optymalizacji systemu.

3 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Środowisko LabVIEW jest graficznym (język G) zintegrowanym środowiskiem programistycznym do projektowania komputerowych systemów pomiarowo-kontrolnych, umożliwiającym szybką i elastyczną implementację komputerowych systemów pomiarowych z wykorzystaniem techniki tzw. wirtualnego przyrządu pomiarowego. Środowisko programistyczne LabVIEW

4 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Obiekt pomiaru - przetwornik piezoceramiczny

5 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Obiekt pomiaru – ultradźwiękowy układ drgający

6 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Impedancja elektryczna przetwornika, a właściwie charakterystyki częstotliwościowe tej impedancji w przedziale częstotliwości: 10 kHz kHz (1 MHz); Na podstawie zmierzonych charakterystyk impedancji identyfikacja parametryczna obwodu zastępczego RLC oraz stałych piezoelektrycznych (np. przenikalność dielektryczna) piezoceramiki; Amplituda drgań mechanicznych w zakresie wartości 1 µm µm oraz w przedziale częstotliwości 10 kHz.. 70 kHz, konieczny pomiar bezkontaktowy (optyczny czujnik przemieszczenia); Mezurandy, czyli wielkości mierzone

7 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Temperatura – wymagany pomiar w zakresie od 20 °C do 80 °C (parametry przetwornika zależą od wartości temperatury, co ma szczególne znaczenie przy pomiarach dużej mocy, ponadto temperatura powyżej °C powoduje trwałą degradację parametrów przetwornika), konieczny pomiar bezkontaktowy (pirometr optyczny); Siła docisku uchwytu pomiarowego – wymagane jest utrzymanie powtarzalnej, jak najmniejszej siły docisku uchwytu, wystarczającej do wykonania wiarygodnego pomiaru charakterystyk częstotliwościowych impedancji. Niepomijalne wielkości wpływające

8 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Pomiar temperatury przetwornika Obraz temperaturowy przetwornika dużej mocy typu sandwich Konieczność wyznaczenia współczynnika emisyjności w procesie wzorcowania toru z kamerą termowizyjną.

9 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Pomiar temperatury przetwornika, cd. Miejsce zamocowania czujnika pirometrycznego w obudowie przetwornika Konieczność wyznaczenia współczynnika emisyjności w procesie wzorcowania toru z czujnikiem pirometrycznym.

10 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Siła docisku uchwytu pomiarowego Schemat blokowy układu pneumatyki oraz widok opracowanego uchwytu pomiarowego

11 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Schemat blokowy systemu (średniej i dużej mocy) OBIEKT MIERZONY OBIEKT MIERZONY LINIOWY STOPIEŃ MOCY LINIOWY STOPIEŃ MOCY GENERATOR FUNKCYJNY U2761A GENERATOR FUNKCYJNY U2761A MODUŁ AKWIZYCJI DANYCH U2531A MODUŁ AKWIZYCJI DANYCH U2531A MODUŁ KOMUNIKACYJNY MODUŁ KOMUNIKACYJNY LabVIEW : STEROWANIE, AKWIZYCJA i OBRÓBKA DANYCH, WIZUALIZACJA

12 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Procedury sterowania generatorem sygnału pomiarowego U2761A firmy Agilent; Procedury sterowania wielofunkcyjną kartą akwizycji danych pomiarowych oraz wejść/wyjść cyfrowych U2531A firmy Agilent; Procedura wzorcowania toru do pomiaru charakterystyk częstotliwościowych impedancji elektrycznej przetwornika w zakresie małej mocy (uwzględnienie pasożytniczej reaktancji dla rozwarcia zacisków pomiarowych, oraz modyfikacja układu pomiarowego z powodu zbyt dużej pojemności wejściowej karty U2531A); Opracowane moduły oprogramowania do sterowania, wzorcowania i pomiarów

13 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Procedury wzorcowanie toru do pomiaru charakterystyk częstotliwościowych impedancji elektrycznej przetwornika w zakresie średnich i dużych mocy – w tym wzorcowanie samego wzmacniacza pomiarowego średniej i dużej mocy; Procedury pomiaru charakterystyk częstotliwościowych impedancji elektrycznej przetwornika w zakresie małych, średnich i dużych mocy, w tym procedury automatycznej zmiany zakresu pomiaru prądu płynącego przez przetwornik mierzony (od 1 mA do 3 A); Procedury estymacji wartości parametrów obwodu zastępczego RLC oraz stałych piezoelektrycznych; Opracowane moduły oprogramowania do sterowania, wzorcowania i pomiarów, cd.1

14 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Procedura pomiaru amplitudy drgań mechanicznych na powierzchni roboczej sonotrody układu drgającego (przetwornika obciążonego); Procedury: wyznaczania współczynnika emisyjności powierzchni bocznej przetwornika piezoceramicznego oraz pomiaru temperatury za pomocą czujnika pirometrycznego; Procedura stabilizacji siły nacisku wywieranej przez uchwyt pomiarowy na mierzony krążek piezoceramiki; Opracowane moduły oprogramowania do sterowania, wzorcowania i pomiarów, cd.2

15 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Schemat blokowy algorytmu Goertzela

16 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Graficzny interfejs użytkownika

17 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Graficzny interfejs użytkownika, cd.1

18 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Graficzny interfejs użytkownika, cd.2

19 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Graficzny interfejs użytkownika, cd.3

20 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Sztuczne obciążenie do wzorcowania i testowania systemu Laboratoryjne obciążenie RC typu R6kW-1

21 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Rzeczywiste obciążenie do testowania systemu

22 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Demonstrator systemu do pomiaru parametrów przetworników piezoelektrycznych

23 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Sposób zamocowania czujnika optycznego do pomiaru amplitudy drgań mechanicznych

24 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Podsumowanie Cel główny osiągnięto. W wyniku pracy powstał demonstrator systemu pomiarowego umożliwiający pomiar i diagnostykę ultradźwiękowych przetworników piezoelektrycznych małej i dużej mocy, w zakresie częstotliwości od 10 do 100 kHz (1MHz); Poszczególne podsystemy pomiarowe (do pomiaru impedancji i amplitudy drgań mechanicznych) są od ponad roku sukcesywnie wdrażane i wykorzystywane do pomiaru i diagnostyki przetworników ultradźwiękowych oraz kompletnych układów drgających opracowywanych i produkowanych w ITR. Na bieżąco system jest optymalizowany i dostosowywany do aktualnych potrzeb pomiarowych, co zapewnia utrzymanie wysokiej jakości produkcji.

25 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Podsumowanie, cd.1 W ramach pracy zastosowano nowatorskie rozwiązania, zgłoszone wcześniej jako wnioski patentowe, między innymi: P. Kluk, M. Bączyk, P : Układ sterowania mocą i częstotliwością, zwłaszcza do generatora ultradźwiękowego; M. Brylski, P : Sposób sterowania mocą w procesie zgrzewania ultradźwiękowego; P. Barmuta, M. Brylski, P : Sposób sterowania procesem zgrzewania ultradźwiękowego; oraz złożono jeden nowy wniosek patentowy: K. Król, Ł. Krzemiński, M. Brylski, B. Młynarski, P : Głowica do pomiaru własności elektrycznych ceramiki piezoelektrycznej, zwłaszcza do przetworników ultradźwiękowych dużej mocy.

26 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Podsumowanie, cd.2 W ramach pracy opublikowano następujące artykuły: A. Milewski, P. Kluk, P. Kogut, J. Florkowska-Trąbińska, Identyfikacja parametryczna ultradźwiękowych przetworników piezoelektrycznych, Elektronika nr 9, 2011; A. Milewski, P. Kluk, P. Kogut, Automatycznie sterowany ultradźwiękowy generator mocy, Elektronika nr 9, 2011; A. Milewski, P. Kogut, W. Kardyś, P. Kluk, Eksperymentalna walidacja elektromechanicznych modeli ultradźwiękowych przetworników piezoceramicznych, Elektronika 8/2012; oraz zgłoszono do publikacji następujące artykuły: P. Kluk, A. Milewski, P. Kogut, W. Kardyś, B. Młynarski, Wirtualny przyrząd do optycznego pomiaru drgań mechanicznych układów ultradźwiękowych P. Kogut, A. Milewski, P. Kluk, W. Kardyś, L. Nafalski, Układ do pomiaru impedancji przetworników piezoelektrycznych; W. Kardyś, A. Milewski, P. Kluk, P. Kogut, Liniowy stopień mocy do pomiarów nieliniowych właściwości systemów ultradźwiękowych.

27 Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Podsumowanie, cd.3 Opracowany system stanowi podstawę opracowania nowej generacji systemów zgrzewania i wycinania ultradźwiękowego o podwyższonej sprawności (uwzględnienie efektów nieliniowych), niezawodności i czasie życia układu drgającego, wyposażonych w system zdalnej e-diagnostyki układu drgającego, co w sposób istotny zwiększy ekonomiczność i konkurencyjność tej technologii. Stanowi to główny cel złożonego do NCBiR wniosku o projekt pt. Innowacyjne technologie zgrzewania ultradźwiękowego.


Pobierz ppt "Instytut Tele- i Radiotechniczny WARSZAWA Opracowanie wirtualnego systemu do estymacji wartości parametrów przetworników piezoelektrycznych - Etap II Prowadzący:"

Podobne prezentacje


Reklamy Google