Розробка датчика температур на акустичних хвилях

Опір тiла людини (Rh) визначається опором внутрішніх органів Rвн, та опором зовнішніх шкіряних тканин Rз, Сз, причому опір шкіри складає основну долю загального опору. Найбільший опір має верхній шар шкіри (епідерміс) і може складати десятки кОм. Опір внутрішніх тканин тіла людини незначний і складає 300-500 Ом.

Так як при зволожені, забруднені та пошкоджені шкіри (потовиділення, порізи, царапини і т. п.), збільшенні сили струму та часу його дії, збільшені площі контакту з струмоведучими елементами опір тіла людини зменшується до мінімального значення - опору внутрішніх органів а також при частоті струму 50 Гц ємнісні опори малі, то для розрахунків опір тіла людини приймають чисто активним та рівним 1 кОм.

Напруга дотику (Uдот) впливає на наслідки враження. Чим вище напруга дотику тим небезпека поразки бiльше, так як при напрузi бiльше 100 В вiдбувається пробій зовнiшнього шкіряного покрову, загальний опір людини зменшується і струм, протікаючий по тiлу, збiльшується.

Тривалість дії електричного струму в багатьох випадках є визначаючим фактором, від якого залежить наслідки враження струмом: з збiльшенням тривалостi впливу електричного струму загальний опір людини зменшується, тому небезпека поразки збiльшується.

Залежнiсть мiж припустимими величинами струмiв і напруг залежно вiд часу впливу електричного струму приведенi у ДСТ 12.1.038-82.

Рід та частота струму також впливає на наслідки враження. При напрузi до 500 В змiнний струм у 4-5 разiв небезпечнiше постiйного. При бiльш високій напрузi - постiйний струм бiльш небезпечний через можливостi загоряння електричної дуги.

Найбiльш небезпечний електричний струм частототою до 200 Гц. Пpи бiльш високих частотах струм сприймається як постiйний і небезпечність враження помітно знижується.

Шлях струму у органiзмi людини суттєво впливає на наслідки враження. Небезпечність враження особливо велика якщо струм проходить через життєво важливі органи - серце, легені, головний мозг та безпосередньо діє на ці органи. Виділяють два основних дотику людини до струмоведучих частин: однополюсний та двополюсний. При однополюсному дотику людина доторкається до одної з фаз електроустановки яка знаходиться під напругою, при двополюсному - до двох фаз електроустановки одночасно.

Умови оточуючого середовища визначають ступень небезпеки враження людини. Згідно ПУЕ приміщення по характеру навколишнього середовища поділяють на: нормальні, сухі, вологі, сирі, особливо сирі, жарові, пилові, та з хімічно активною середовищем.

До сухих відносяться приміщення, відносна вологість яких не привищує 60%.

Вологими вважаються приміщення, в яких волога виділяється непостійно а в невеликих кількостях, а відносна вологість складаю більш 60-70%.

Сирими ї приміщення , відносна вологість яких довгий час привищує 76%.

Особливо сирими називаються приміщення, відносна вологість яких близька до 100% (стеля, стіни, підлога покриті вологою). До жарких відносяться приміщення, температура яких під дією різних теплових випромінювань перевищує постійно чи періодично (більш доби) +300С.

Пиловими вважаються приміщення, у яких по умовам виробництва виділяється технологічний пил у такій кількості , що може осідати на проводах , проникати в середину машин апаратів і т. п. Пилові приміщення поділяють на приміщення з струмопроводячим та неструмопроводячим пилом.

В приміщеннях з хімічною активним чи органічним середовищем постійно чи на протязі тривалого часу мають місце агресивні пари, гази, рідини які діють на ізоляцію та струмоведучі частини електрообладнання.

По ступені небезпечності враження людей електричним струмом всі приміщення підрозділяються на три категорії: приміщення без підвищеної небезпеки; приміщення з підвищеною небезпекою та особливо небезпечне приміщення.

В приміщеннях без підвищеної небезпеки відсутні умови які утворюють підвищену чи особливу небезпеку. До них відносяться адміністративні приміщення, дільниці програмістів, операторів обчислювальної техніки і т. п.

Для приміщень з підвищеною небезпекою характерно наявність одного з слідуючих умов: сирість чи струмопроводячий пил; струмопроводяча підлога, висока температура; можливість одночасного дотику людини до маючих з'єднання з землею металоконструкціями будинків, технологічним апаратам , механізмам і т. п. - однієї сторони, і до металевих корпусів електрообладнання - з другої.

До цієї категорії приміщень можна віднести: монтажне приміщення радіоелектронної апаратури, приміщення механічної, електрофізичної обробки металів, друковані цехи та інші.

Особливо небезпечні приміщення характеризуються наявністю одного з умов, утворюючих особливу небезпечність: особлива сирість; хімічно активне середовище, а також при одночасної наявності двох та більше умов підвищеної небезпеки (гальванічні, травильні, зварювальні та інші подібні відділення).

Так як робоча напруга впливає на наслідок враження при дотику людини до струмоведучих частин, то значення напруги повинно відповідати призначенню електрообладнання та характеру навколишнього середовища. Так для живлення електропроводів виробничих машин і верстатів допускається напруга 220, 380 та 660 В. Для стаціонарних освітлювальних установок - до 220 В; для ручних світильників і ручного інструменту в приміщеннях особливо небезпечних - до 12 В, а в приміщеннях з підвищеною небезпекою - до 36 В.

Індивiдуальнi особливостi та стан органiзму людини впливає на наслідки враження електричним струмом. Струм, викликаючий незначні відчуття у одної людини , може бути невідпускоючим для іншої. Характер дії струму однієї величини залежить від маси людини , його фізичного розвитку та темпераменту. Для жінок порогові значення струму приблизно у півтора рази нижче, ніж для чоловіків. Ступень дії струму залежить від стану організму. Так, у стані стомлення і сп'яніння люди значно більш чуттєві до дії струму. Установлено, що фізично здорові люди переносять електричні удари, ніж хворі. Підвищене сприйняття до електричного струму мають люди, якi страждають захворюваннями серця, шкiри, легких та нервами.

Класифiкацiя електричних мереж, що застосовуються у промисловості

Згiдно ПУЕ мережi дiляться:

- по напрузi: до 1000В (~220В; ~380В) та бiльш 1000В (6, 10, 35, 110, 220кВ і т. п.)

- по кiлькостi фаз: однофазні та багатофазні;

- по кiлькостi проводiв: одно, 2-х, 3-х та 4-х пpоводові;

- по режиму нейтpалі трансформатора напруги: з ізольованою та заземленою нейтpаллю трансформатора напруги.

Захист від враження електричним струмом. Класифiкацiя захисних заходів

Безпека експлуатації електрообладнання забезпечується комплексом заходів, які можна поділити на три класи:

1. Технічні захисні заходи, які запобігають дотик людини до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.

2. Технічні захисні заходи, які знижують ступінь поразки людини при дотику його до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.

3. Організаційні захисні заходи.

Технічні захисні заходи, що запобігають дотик людини до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою. Дані заходи не допускають людину у небезпечну зону (простір), де діють небезпечні та шкідливі виробничі фактори. До них відносяться: огорожі, висота розміщення не огороджених струмоведучих частин, ізоляція струмоведучих частин, блокування, зорова інформація про небезпеку.

Технічні захисні заходи, що знижують ступінь враження людини при дотику до струмоведучих частин. Основними такими заходами є: використання малих напруг, занулення, захисне заземлення, відключення, застосування електрозахисних засобів.

Організаційні захисні заходи. Організаційні захисні заходи
складаються з вимог технічної експлуатації та технічної безпеки при організації обслуговування електричних мереж та електроустановок.

Вимоги до персоналу складаються з оцінки пригодності персоналу при прийманні на роботу та періодичного медичного посвідчування.

До роботи у електроустановках допускаються особи до 18 літнього віку пройшовші інструктаж та правилатехніки безпеки ТБ, перевірку знань правил ТБ та інструкцій у відповідності з займаємою посадою стосовно до роботи, яка виконується з присвоєнням відповідної кваліфікаційної групи по ТБ (I-IV).

Організація робіт. Організаційними заходами, що забезпечують безпека при виконанні робіт у електроустановках є: оформлення роботи, допуску до роботи, нагляд під час роботи, оформлення перерв та переведень на інші види робіт.

Відповідальним за безпеку роботи є: особа, що видє
наряд або розпорядження, допускаюча до робіт, відповідальний керівник робіт, спостерігаючий та члени бригади. Видачу нарядів та розпоряджень проводять особи, відповідальні за електрогосподарство підприємства, що мають не нижче четвертої кваліфікаційної групи для електроустановок до 1000 В.

Технічні заходи проводяться при проведенні робіт з зняттям напруги у діючих електроустановках або поблизу них: відключення установки, механічне запирання приводу комутаційнних апаратів, зняття запобігачів, установка знаків безпеки, огорож робочого місця та установка предписуючих знаків безпеки.

ВисновоК

В роботі розроблено новий перспективний малогабаритний, за розмірами термодатчик на акустичних хвилях , який дозволяє вимірювати температуру з пороговою чутливістю 0,2 мсек, запізненням показів (тепловою інерцією) біля 15 сек, що на рівні термодатчиків класичного типу. Однак завдяки невеликій вартості і можливості автономної роботи без додаткових внутрішніх джерел енергії розроблений прилад знайде широке застосування в автомобільній, авіаційній індустрії й індустрії телекомунікацій.

Показано робото здатність термодатчика на пасивних акустичних хвилях. Вибрано серед можливих варіантів побудови в якості базового варіанту побудови прилад на поверхневих акустичних з одним зустрічно-штирьовим перетворювачем та декількома рознесеними відбивачами, сформованими на поверхні кварцової підложки методом фотолітографії.

Вибрано серед інших імпульсний режим опитування термодатчика радіолокаційним методом як найбільш надійний в умовах перешкод проходженню сигналу та найбільш простий для детектування РЛС малої потужності.

В межах роботи узагальнено розробки датчиків на пасивних елементах, визначено основні параметри та розрахункові залежності, які дозволять в подальшому більш детально порівняти існуючі типи пасивних термодатчиків і визначити їх можливості.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Г.С. Остапенко. Усилительные устройства: Учеб.пособие для вузов. - М.: Радио и связь, 1989.

2. Датчики. Справочник. Под ред. З.Ю. Готры и О.И. Чайковского. - Львов: Каменяр, 1995.

3. Е.С. Левшина, П.В. Новицкий. Электрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи). Учеб. пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделении, 1983.

4. Задачник по кристаллофизике. Н.В. Переломова, М.М. Тагнева. - М.: Наука, 1982.

5. И.Зеленка. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных поверхностных акустических волнах. - М.:Мир, 1990.

6. Измерительные преобразователи. Е.С. Полищук. - Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981.

7. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. - Москва: Энергоатомиздат - Дания, 1989. -272 с.

8. Машиностроительное черчение: Учебник для студентов машиностроительных и приборостроительных специальностей вузов / Г.П. Вяткин, А.Н. Андреева, А.К. Болтухин и др. Под ред. канд. техн. наук проф. Г.П.Вяткина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985.

9. H. Wohltjen et al. 1997. Acoustic Wave Sensor--Theory, Design, and Physico-Chemical Applications, Academic Press, San Diego:39.

10. M. Schweyer et al. 1997. “A Novel Monolithic Piezoelectric Sensor,” Proc Ultrasonics Symposium, Vol. 1:371-374.

11. C. Wold et al. 1991. “Temperature Measurement Using Surface Skimming Bulk Waves,” Proc Ultrasonics Symposium, Vol. 1:441-444.

12. . U.S. Patent No. 11/677664, February 22, 2007. - 13 р.

13. Leonard Reindl . Wireless passive radio sensors / Germany IEI Leibnizstr - Claustral University of Technology. - 6 p.