П’єзоелектричний датчик механічних коливань: Конструкція, ідентифікація джерела коливань, можливості застосування

Олександр Л. Кульський; С. В. Лисоченко; Володимир Васильович Ільченко; Василь С. Мостовий; Микола М. Нікіфоров; Анатолій Тимофійович Орлов; Володимир А. Зелінський

doi:10.20535/2523-4455.mea.265031

Т. 27 · № 2 · 2022 сер 29, 2022 Акустичні прилади та системи

П’єзоелектричний датчик механічних коливань: Конструкція, ідентифікація джерела коливань, можливості застосування

ОК

Олександр Л. Кульський Відповідальний Київський національний університет імені Тараса Шевченка Україна

СЛ

С. В. Лисоченко Київський національний університет імені Тараса Шевченка Україна

ВІ

Володимир Васильович Ільченко Київський національний університет імені Тараса Шевченка Україна

ВМ

Василь С. Мостовий Київський національний університет імені Тараса Шевченка Україна

МН

Микола М. Нікіфоров Київський національний університет імені Тараса Шевченка Україна

АО

Анатолій Тимофійович Орлов Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" Україна

ВЗ

Володимир А. Зелінський Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Україна

Сторінки265031-1-265031-8 Опублікованосер 29, 2022

PDF

ТОМ 27 · № 2 · 2022 Переглянути випуск

Анотація

Представлена розробка п’єзоелектричного датчика, призначеного для перетворення механічних коливань на електричний сигнал в аналоговій або цифровій формі. Особливостями датчика являються його високі чутливість і лінійність перетворення в широкому динамічному діапазоні. Робота датчика перевірена в лабораторних і польових умовах в складі макету комплексу накопичення і обробки інформації на основі міні комп’ютера, а також з віддаленим сервером. Розроблені алгоритми ідентифікації динамічних параметрів структур на основі структурного аналізу в пасивному моніторингу, а також розпізнавання джерел механічних коливань з застосуванням представлення сигналів у вигляді вейвлетів. Показані можливості застосування датчика в системах охорони і для аналізу стану великогабаритних споруд.

Ключові слова

#п’єзоелектричний датчик #механічні коливання #цифрова обробка сигналів #динамічна ідентифікація #моніторинг механічних коливань різної природи

Посилання

I. V. Tolok, B. O. Popkov, and V. V. Ilʹchenko, Kompleks pasyvnoyi rozvidky na osnovi seysmoakustychnykh datchykiv [Complex of passive reconnaissance based on seismoacoustic sensors], Kyiv: Printto, 2020, p. 140.
S. Mostovoy and V. S. Mostovoy, “Active Monitoring and decision making problem”, International Journal INFORMATION THEORIES & APPLICATIONS, vol. 12, no. 2, pp. 186–192, Jan. 2005. URL: http://www.foibg.com/ijita/vol12/ijita12-2-p11.pdf
M. Yakushkyn, Dyahnostyka po Radyalʹnym pulʹsam y Mu-tochkam [Diagnostics by Radial pulses and Mu-points], Moskow: Profyt Stay, 2016, p. 270. ISBN: 5-98857-476-9. URL: https://bizness13.ucoz.com/news/diagnostika_po_radialnym_pulsam_i_mu_tochkam_po_zh_sule_de_moranu_m_jakushkin/2016-03-16-89
S. P. Glyantsev and S. M. Magomedova, “Ucheniye o pul’se Avitsenny: vzglyad iz nastoyashchego [Avicenna’s Pulse Doctrine: A View from the Present]”, Annaly aritmologii, vol. 9, no. 4, pp. 45–50, 2012. URL: http://arrhythmology.pro/2012-4-045-050
M. Nikiforov, I. Pampukha, V. Ilchenko, and O. Kulskyy, “Obgruntuvannya vyboru materialiv pʺyezodatchykiv dlya vykonannya zavdannya zakhystu terytoriyi okhoronyayemykh obʺyektiv [Justification of the choice of materials of piezo sensors for the task of protecting the territory of protected objects]”, soivt, no. 2(62), pp. 83–92, Jun. 2020. DOI: https://doi.org/10.30748/soivt.2020.62.11
X.-P. Li, “Comparison of fourier and wavelet power spectral analysis of heterogeneities”, in 58th EAEG Meeting, Amsterdam, Netherlands, 1996. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.201408909
X. Li, “On-line detection of the breakage of small diameter drills using current signature wavelet transform”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 39, no. 1, pp. 157–164, Jan. 1999. DOI: https://doi.org/10.1016/S0890-6955(97)00066-7
M. T. Kalcic, D. N. Lambert, and Martinez А. В., “Time-frequency analysis of shallow seismic imagery”, Sea Technology, vol. 40(8), no. 7, pp. 55–60, 1999.
V. S. Mostovoy and S. V. Mostovyi, “Mathematical model of seismic signal, as a flow of physically non realizable single seismic waves”, Geophysical journal, vol. 38, no. 5, pp. 166–169, 2016. URL: http://www.igph.kiev.ua/FullVersion/2016/gj5/art51416.pdf DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v38i5.2016.107830
Hiroyuki Hachiya, Yukinori Amao, "Acoustic Imaging for Archaeological Investigations Using Wavelet Transform," Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 35, N. 5S, pp. 3101-3104, 1996. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1143/JJAP.35.3101 DOI: https://doi.org/10.1143/JJAP.35.3101
S. Y. Bergeron, A. P. Vincent, D. A. Yuen, B. J. S. Tranchant, and C. Tchong, “Viewing seismic velocity anomalies with 3-D continuous Gaussian wavelets”, Geophysical Research Letters, vol. 26, no. 15, pp. 2311–2314, Aug. 1999. DOI: https://doi.org/10.1029/1999GL900466
Wavelet explorer documentation. URL: http://documents.wolfram.com/applications/wavelet/FundamentalsofWavelets/1.4.5.html/
A. Chakraborty and D. Okaya, “Frequency‐time decomposition of seismic data using wavelet‐based methods”, GEOPHYSICS, vol. 60, no. 6, pp. 1906–1916, Nov. 1995. DOI: https://doi.org/10.1190/1.1443922
R. Layons, Tsifrovaya obrabotka signalov [Digital Signal Processing], 2nd ed. Moskow: «Binom-Press» ltd, 2006, p. 656.
V. P. Dyakonov, Veyvlety. Ot teorii k praktike. (Seriya «Polnoye rukovodstvo pol'zovatelya») [Wavelets. From theory to practice. (Series "Complete User's Guide")], 2nd ed. Moskow: SOLON-Press, 2010, p. 400.

Попередня у випуску Сенсори на основі нанорозмірних кремнієвих 1D структур для промислового, екологічного та медичного моніторингу Наступна у випуску Аналіз особливостей використання ресурсів мікроконтролера для розпізнавання мовлення

§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.

Усі випуски

Практичний метод оцінювання безпечних звуків для осіб із ПТСР

Анастасія Володимирівна Паренюк, PhD Дмитро Володимирович Паренюк, PhD, дослідник Катерина Л. Руденька

Мета. Дослідження має на меті вивчити зручність використання та ефективність методу оцінювання безпеки акустичного середовища щодо потенційно небезпечних стимулів для…

#ПТСР #акустика навколишнього середовища #MFCC #спектральна густина потужності

с. 359648.1-359648.12

10.20535/2523-4455.mea.359648

Експериментальне дослідження частотних характеристик MEMS-мікрофонів для моніторингу залізничного шуму

Віталій Р. Прус, канд. техн. наук, доц. Олексій Вікторович Богданов

Анотація – У статті представлені результати експериментального дослідження акустичних характеристик модульних MEMS-мікрофонів INMP441 та SPH0645 з метою їх застосування…

#акустичний моніторинг #MEMS-мікрофон #амплітудно-частотна характеристика #діаграма спрямованості

с. 359669.1-359669.6

10.20535/2523-4455.mea.359669

Акустична локалізація повітряних об’єктів та практична оцінка її точності

д-р техн. наук, проф. Сергій Анатолійович Найда, д-р техн. наук, доц. Олександр Іванович Дрозденко, канд. техн. наук, доц. Павло Васильович Попович, PhD, Assoc. Prof. Kateryna Serhiivna Drozdenko, канд. техн. наук Олександр Ігорович Нижник, канд. техн. наук Ярослав Іванович Старовойт

Через активне використання повітряних об’єктів виникає потреба в пасивних засобах їх виявлення. У роботі проведено експериментальне дослідження автоматизованого…

#обробка акустичних сигналів #локалізація джерела звуку #мікрофонні масиви #формування променю

с. 359830.1-359830.7

10.20535/2523-4455.mea.359830

Схожі статті

Oleksandr Ihorovych Bezvеrhyi, Ludmіla Oleksandrivna Grigoryeva, Електромеханічна чутливість круглих та кільцевих п'єзоелектричних тонких пластин при механічному збуренні , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Valerij Kostyantynovych Bohushevych, Lidiya Mykolayivna Zamarenova, Hlib Mykhaylovych Kotov, Mykhailo Ivanovych Skipa, Прецизійні ультразвукові вимірювачі рівня рідини в закритих резервуарах , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 1 (2019)
Yaroslav Ivanovych Starovoit, Oleksandr Hryhorovych Leiko, Механічні поля циліндричного п’єзокерамічного випромінювача силової конструкції в присутності акустичного екрана , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 6 (2017)
Mykola Fedorovych Zhovnir, Вимірювальний перетворювач кутових переміщень з використанням фазових набігань електричного поля поверхневих акустичних хвиль , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 22 № 5 (2017)
Sergey M. Osinov, Viktor Fedorovich Zavorotnyi, Boris Ivanovych Lupyna, Olexandr Vasylovych Borisov, Моделювання багатофункціанального терморезистивного перетворювача, що використовує технологію теплообміну , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Віталій Р. Прус, канд. техн. наук, доц. Олексій Вікторович Богданов, Експериментальне дослідження частотних характеристик MEMS-мікрофонів для моніторингу залізничного шуму , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 2 (2026)
д-р техн. наук, проф. Сергій Анатолійович Найда, д-р техн. наук, доц. Олександр Іванович Дрозденко, канд. техн. наук, доц. Павло Васильович Попович, PhD, Assoc. Prof. Kateryna Serhiivna Drozdenko, канд. техн. наук Олександр Ігорович Нижник, канд. техн. наук Ярослав Іванович Старовойт, Акустична локалізація повітряних об’єктів та практична оцінка її точності , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)
Yaroslav Ivanovych Starovoit, Serhii Viktorovych Kurdiuk, Oleksandr Hryhorovych Leiko, Фізичні поля циліндричних гідроакустичних антен з екраном і циліндричними п’єзокерамічними випромінювачами з радіальною поляризацією , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 23 № 1 (2018)
Khaldon Araffa, Планування траєкторії антропоморфного крокуючого робота (Biped Robot) , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 24 № 2 (2019)
Антон Васильович Коцюбайло, д-р техн. наук, проф. Олександр Миколайович Лисенко, Розподілена архітектура системи Wi-Fi-керування активним ортезом верхніх кінцівок , Мікросистеми, Електроніка та Акустика: Том 31 № 1 (2026)

1-10 з 232 Наступне

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.

[1] I. V. Tolok, B. O. Popkov, and V. V. Ilʹchenko, Kompleks pasyvnoyi rozvidky na osnovi seysmoakustychnykh datchykiv [Complex of passive reconnaissance based on seismoacoustic sensors], Kyiv: Printto, 2020, p. 140.

[2] S. Mostovoy and V. S. Mostovoy, “Active Monitoring and decision making problem”, International Journal INFORMATION THEORIES & APPLICATIONS, vol. 12, no. 2, pp. 186–192, Jan. 2005. URL: http://www.foibg.com/ijita/vol12/ijita12-2-p11.pdf

[3] M. Yakushkyn, Dyahnostyka po Radyalʹnym pulʹsam y Mu-tochkam [Diagnostics by Radial pulses and Mu-points], Moskow: Profyt Stay, 2016, p. 270. ISBN: 5-98857-476-9. URL: https://bizness13.ucoz.com/news/diagnostika_po_radialnym_pulsam_i_mu_tochkam_po_zh_sule_de_moranu_m_jakushkin/2016-03-16-89

[4] S. P. Glyantsev and S. M. Magomedova, “Ucheniye o pul’se Avitsenny: vzglyad iz nastoyashchego [Avicenna’s Pulse Doctrine: A View from the Present]”, Annaly aritmologii, vol. 9, no. 4, pp. 45–50, 2012. URL: http://arrhythmology.pro/2012-4-045-050

[5] M. Nikiforov, I. Pampukha, V. Ilchenko, and O. Kulskyy, “Obgruntuvannya vyboru materialiv pʺyezodatchykiv dlya vykonannya zavdannya zakhystu terytoriyi okhoronyayemykh obʺyektiv [Justification of the choice of materials of piezo sensors for the task of protecting the territory of protected objects]”, soivt, no. 2(62), pp. 83–92, Jun. 2020. DOI: https://doi.org/10.30748/soivt.2020.62.11

[6] X.-P. Li, “Comparison of fourier and wavelet power spectral analysis of heterogeneities”, in 58th EAEG Meeting, Amsterdam, Netherlands, 1996. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.201408909

[7] X. Li, “On-line detection of the breakage of small diameter drills using current signature wavelet transform”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 39, no. 1, pp. 157–164, Jan. 1999. DOI: https://doi.org/10.1016/S0890-6955(97)00066-7

[8] M. T. Kalcic, D. N. Lambert, and Martinez А. В., “Time-frequency analysis of shallow seismic imagery”, Sea Technology, vol. 40(8), no. 7, pp. 55–60, 1999.

[9] V. S. Mostovoy and S. V. Mostovyi, “Mathematical model of seismic signal, as a flow of physically non realizable single seismic waves”, Geophysical journal, vol. 38, no. 5, pp. 166–169, 2016. URL: http://www.igph.kiev.ua/FullVersion/2016/gj5/art51416.pdf DOI: https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v38i5.2016.107830

[10] Hiroyuki Hachiya, Yukinori Amao, "Acoustic Imaging for Archaeological Investigations Using Wavelet Transform," Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 35, N. 5S, pp. 3101-3104, 1996. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1143/JJAP.35.3101 DOI: https://doi.org/10.1143/JJAP.35.3101

[11] S. Y. Bergeron, A. P. Vincent, D. A. Yuen, B. J. S. Tranchant, and C. Tchong, “Viewing seismic velocity anomalies with 3-D continuous Gaussian wavelets”, Geophysical Research Letters, vol. 26, no. 15, pp. 2311–2314, Aug. 1999. DOI: https://doi.org/10.1029/1999GL900466

[12] Wavelet explorer documentation. URL: http://documents.wolfram.com/applications/wavelet/FundamentalsofWavelets/1.4.5.html/

[13] A. Chakraborty and D. Okaya, “Frequency‐time decomposition of seismic data using wavelet‐based methods”, GEOPHYSICS, vol. 60, no. 6, pp. 1906–1916, Nov. 1995. DOI: https://doi.org/10.1190/1.1443922

[14] R. Layons, Tsifrovaya obrabotka signalov [Digital Signal Processing], 2nd ed. Moskow: «Binom-Press» ltd, 2006, p. 656.

[15] V. P. Dyakonov, Veyvlety. Ot teorii k praktike. (Seriya «Polnoye rukovodstvo pol'zovatelya») [Wavelets. From theory to practice. (Series "Complete User's Guide")], 2nd ed. Moskow: SOLON-Press, 2010, p. 400.