устойчивость к изоляции и средний срок службы пьезоэлектрического керамического гидрофона

Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2019-10-16 Происхождение:Работает

Запрос цены

Пьезоэлектрические керамические гидрофоны имеют широкий спектр применений в сонаре из -за их плоскостности, стабильной производительности и простой структуры. Основным режимом отказа пьезоэлектрических керамических гидрофонов является снижение сопротивления изоляции. Средняя изоляционная сопротивление гидрофона уменьшается, чтобы превышать указанные критерии отказа RFC, который считается неудачей. Следовательно, изучение изменения устойчивости к изоляции пьезоэлектрического керамического гидрофона, влияние снижения устойчивости изоляции на чувствительность и определение среднего срока службы имеют большое значение для правильного понимания и освоения индекса производительности и надежности гидрофона. Техническое обслуживание и защита также имеют определенную справочную стоимость.

1 Средняя жизнь гидрофона
Согласно теории надежности, количествоПьезоэлектрический датчик дискаПродукты были протестированы в тех же условиях, и были измерены общие данные о жизни. Анкет Когда распределение срока службы продукта подчиняется экспоненциальному распределению, его MTTF является взаимной скоростью отказов λ (вероятность отказа продукта работать в определенное время и время после этого времени), то есть 1/λ. Гидрофоны могут использовать MTTF для представления их средней жизни. В инженерии часто используется средняя изоляция всех гидрофонов в партии, и сопротивление RM уменьшается до времени TAV стандартного RFC разлома в качестве среднего срока службы. В значении RFC некоторые гидрофоны были неисправными. Хотя другие гидрофоны могут работать нормально, их чувствительность резко падает в низкочастотной полосе, что окажет серьезное влияние на производительность принимающего массива. Поэтому его следует заменить как можно скорее. Анкет

2 Устойчивость к гидрофоновой изоляции

2.1 Механизм и закон снижения устойчивости к изоляции

Основным компонентом пьезоэлектрического керамического гидрофона является пьезоэлектрический керамический компонент. Когда пьезоэлектрический керамический компонент высушивается, устойчивость к изоляции высока, а когда молекулы воды проникают, устойчивость к изоляции ниже. Чем больше молекул воды проникает, тем больше устойчивости к изоляции падает. Пьезоэлектрические керамические гидрофоны работают в воде в течение многих лет. Пьезоэлектрические керамические компоненты инкапсулируются водонепроницаемыми материалами (такими как неопрен, полиуретан и т. Д.), Но молекулы воды всегда проходят через поверхность этих материалов или двух материалов. Связанная поверхность проникает в поверхность и внутри пьезоэлектрического керамического компонента, так что сопротивление изоляции гидрофона ниже. Чем дольше используется гидрофон, тем больше молекул воды накапливается на поверхности и внутри пьезой керамического компонента, и чем больше изоляционное сопротивление, тем больше неисправности гидрофонов. Из приведенного выше анализа видно, что падение устойчивости к изоляции гидрофона неизбежно и необратимо. Мы не можем позволить изоляционному сопротивлению гидрофона не падать, все, что мы можем сделать, это задержать скорость капли. Замедление устойчивости к изоляции означает увеличение срока службы гидрофона. Следующее измерение может быть использовано для замедления сопротивления устойчивости к гидрофоновой изоляции (1) использование пьезоэлектрических керамических компонентов с низким поглощением влаги. Вообще говоря, материалы с более высокой плотностью менее гигроскопичны, чем материалы с более низкой плотностью. Обычно используемый пьезоэлектрический керамический материал PZT имеет плотность 7,8 г/см3, а редко используемый пьезоэлектрический керамический материал бария имеет плотность 5,7 г/см3, а последний обладает гораздо большей \"гигроскопичностью \"; 2) использовать водонепроницаемые материалы с низкой проницаемостью воды; (3) Улучшение производственного процесса гидрофонов и часто получают очевидные эффекты. Для одного пьезокерамического гидрофона мы не можем предсказать закон о падении устойчивости к изоляции, и он не может предсказать, когда он потерпит неудачу. Но для партии гидрофонов, и число этих гидрофонов велико, их устойчивость к изоляции будет следовать определенному закону, так называемому статистическому закону. Во -первых, глядя на пример, хотя он не практичен, он абстрагируется от реальности и имеет практическую основу. Гидрофоны используются, и предполагается стандартный RFC = 0,5 МОм для определения неисправности гидрофона. В первые дни использования было измерено типичное распределение устойчивости к изоляции гидрофона. Большинство гидрофонов обладают изоляционной сопротивлением RM больше или равным 100 МОм, в то время как 50 пьезой керамический датчик дискаподлежит экспоненциальному закону. То есть при определенной температуре содержится следующая формула.

2.2 Устойчивость к изоляции и чувствительность к гидрофонам

Из анализа эквивалентного схемы устойчивость к гидрофоновой изоляции может рассматриваться как параллельно двум концам гидрофона. Поскольку количество молекул воды, проникающих по поверхности пьезой керамического элемента, и внутренней воды через водонепроницаемый материал, а слой связывания увеличивается, устойчивость к изоляции RM гидрофона будет постоянно уменьшаться. Снижение RM до определенного уровня снизит чувствительность к гидрофонам. Чем ниже рабочая частота, тем больше снижение M. Эквивалентная схема схемы пьезоэлектрического керамического гидрофона может быть дано в форме источника постоянного тока, а также может быть дано в форме источника постоянного напряжения. Источником постоянного напряжения является эквивалентная схема схемы показывает результаты моделирования и фактических измерений снижения чувствительности гидрофона при различных устойчивости к изоляции. Как теоретические расчеты, так и фактические измерения доказывают, что чем меньше статическая емкость гидрофона, тем больше влияние уменьшения RM на M. Поскольку статическая емкость гидрофона очень велика, до 100000 п.Ф. В изоляционном сопротивлении RM оказывает относительно небольшое влияние на его чувствительность. Когда RM ≥ 10 кОм, влияние на M незначителен; Когда RM <10 кОм он окажет большое влияние на М, и гидрофон считается ошибкой. Мы называем значение сопротивлением изоляции, которое определяет ошибку гидрофона как значение RF. В приведенном выше примере RF = 10 кОм.

Очевидно, что если статическая емкость гидрофона составляет 10000 п.Ф., на чувствительность будет значительно повлиять, когда сопротивление изоляции составляет менее 100 кОм. В это время RF = 100 кОм. Основываясь на приведенных выше результатах и значении чувствительности гидрофона, который позволяет гидрофона, можно определить критерий отказа RFC. RFC должен быть более чем в 10 раз больше RF, чтобы обеспечить среднее сопротивление изоляции всех гидрофонов на массиве, близко к RFC, количество гидрофонов, устойчивость к изоляции, RM меньше RF, то есть количество Гидрофоны разлома хриплые. Внутри диапазона, разрешенной всей машиной. Кроме того, гидрофон установлен под ватерлинией корабля. После того, как гидрофон будет неисправным, обычно необходимо подождать, пока корабль не станет пришвартован для реализации замены гидрофона, поэтому есть задержка. В это время задержки сопротивление изоляции гидрофона будет продолжать падать. Следовательно, стандартный RFC с неисправностью должен быть установлен выше, чтобы гарантировать, что гидрофон может использоваться нормально перед заменой. Кроме того, устойчивость к изоляции гидрофона имеет большую связь с температурой окружающей среды, и оно должно быть полностью рассмотрено при определении стандартного RFC разлома гидрофона.

2.3 Связь между устойчивостью к изоляции и температурой окружающей среды

Сопротивление изоляцииПьезокерамический датчик дискатесно связан с температурой окружающей среды: температура окружающей среды повышается, сопротивление изоляции уменьшается, как теория, так и большое количество практик доказали, что взаимосвязь между изоляционной сопротивлением RM пьезоэлектрического керамического гидрофона. Температура окружающей среды аналогична взаимосвязи между временем использования и экспоненциальным законом. В формуле RMO является сопротивлением изоляции, измеренным при эталонной температуре T0; K3-это коэффициент температуры I-типа. Точно так же приведенная выше формула также может быть записана в более удобной и интуитивно понятной форме, k4 = exp (-k3), который представляет собой температурный коэффициент типа II, затем MO R ≈ R K, модифицированный пьезоэлектрический гидрофон керамика. Измеренные результаты взаимосвязи между сопротивлением изоляции и температурой окружающей среды. Результаты измерения близки к результатам моделирования, K4 = 0,94 ~ 0,95 / 1 ° C. Результаты моделирования и результаты измерения взаимосвязи между изоляционной стойкостью пезоэлектрического гидрофона PZT и температуры окружающей среды. Результаты испытаний также близки к результатам моделирования, K4 = 0,90 ~ 0,94/1 ° C. Взаимосвязь между изоляционной сопротивлением пьезоэлектрического керамического гидрофона и временем использования необратима; В противном случае, взаимосвязь между изоляционной сопротивлением пьезоэлектрического керамического гидрофона и температуры окружающей среды обратима, то есть, когда температура окружающей среды возвращается к первоначальному значению, его изоляции.

Сопротивление также вернется к своему исходному значению. Устойчивость к изоляции гидрофона сильно варьируется в зависимости от температуры окружающей среды. На каждые 11 ° C повышение температуры окружающей среды изоляционная сопротивление снижается примерно наполовину. По сравнению с модифицированным пьезоэлектрическим керамическим гидрофоном барияна, изоляционная стойкость пьезоэлектрического керамического гидрофона PZT будет больше изменяться при температуре окружающей среды. Вышеупомянутые правила вариации различны для разных типов и различных спецификаций пьезоэлектрических керамических материалов различных структур и различных материалов для водонепроницаемого покрытия, которые необходимо определить с помощью экспериментов. Когда определяется стандартный RFC пьезоэлектрического керамического гидрофона, необходимо полностью рассмотреть взаимосвязь между устойчивостью к изоляции гидрофона и температурой окружающей среды. Для оборудования с высокой надежностью RFC поддерживающего гидрофона следует определить при самой высокой температуре окружающей среды (например, 30 ° C). Таким образом, когда температура окружающей среды падает, устойчивость к изоляции гидрофона будет только увеличиваться и не повлияет на нормальное использование.

Основным способом пьезоэлектрических керамических гидрофонов является снижение устойчивости к изоляции. Механизм состоит в том, что молекулы воды проникают в поверхность и внутри пьезой керамических компонентов через водонепроницаемый материал покрытия и слой связывания. Сопротивление изоляции уменьшается с увеличением времени использования и удовлетворяет экспоненциальному закону. Сопротивление изоляции уменьшается по мере увеличения температуры окружающей среды, а также соответствует экспоненциальному закону. Когда сопротивление изоляции уменьшается до определенного уровня, оно окажет значительное влияние на чувствительность гидрофона и еще хуже в низкочастотном диапазоне. Практически, удобно определить среднее время снижения среднего сопротивления изоляции партии гидрофонов до указанного стандарта разрушения. При определении стандарта неисправностей, основанном на взаимосвязи между изоляционной сопротивлением гидрофона и чувствительностью, взаимосвязи между изоляционной сопротивлением гидрофона и температурой окружающей среды полностью рассмотрено, и задержка между неспособностью гидрофона и Реализация замены обнаружена, и ошибка надлежащим образом увеличивается.