Tên luận án:
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN CẢM BIẾN ĐO VẬN TỐC GÓC DỰA TRÊN HIỆU ỨNG DÒNG XẢ CORONA
Ngành:
Kỹ thuật điện tử
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu phát triển cảm biến đo vận tốc góc dựa trên hiệu ứng dòng xả corona" của Trần Văn Ngọc tập trung vào việc phát triển một loại cảm biến vận tốc góc mới nhằm khắc phục những hạn chế của các công nghệ hiện có. Trong lĩnh vực đo lường và điều khiển, cảm biến vận tốc góc đóng vai trò thiết yếu nhưng các loại cảm biến truyền thống như con quay hồi chuyển vi cơ thường nhạy cảm với va đập, rung xóc và dễ hỏng khi quá tải. Mặc dù cảm biến vận tốc góc dạng khí đã được nghiên cứu để giải quyết các vấn đề này, chúng vẫn còn cồng kềnh do yêu cầu bơm khí ngoài hoặc bơm màng rung PZT.
Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu và phát triển một cảm biến vận tốc góc kiểu khí có khả năng chống sốc cao, hoạt động tin cậy, không sử dụng các thành phần dao động cơ học. Để đạt được điều này, luận án đề xuất ứng dụng hiệu ứng dòng xả corona để tạo ra luồng khí ion bên trong cảm biến, tích hợp cơ chế bơm vào cảm biến một cách hiệu quả.
Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc đề xuất cấu trúc cảm biến, mô phỏng hoạt động, xây dựng hàm biến đổi biểu diễn đáp ứng của cảm biến, và thiết lập hệ thống đo thực nghiệm để kiểm chứng hoạt động. Các phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết (tính toán giải tích, mô hình hóa mô phỏng bằng phần mềm OpenFOAM) và thực nghiệm (chế tạo nguyên mẫu bằng công nghệ in 3D và kiểm tra hoạt động thực tế).
Luận án đã đạt được các kết quả quan trọng, chứng minh tính khả thi của việc ứng dụng hiệu ứng dòng xả corona trong phát triển cảm biến vận tốc góc, phù hợp với điều kiện kinh tế và công nghệ của Việt Nam. Cảm biến được đề xuất có cấu trúc nhỏ gọn, độ bền cơ học cao do không có bộ phận chuyển động, tiêu thụ năng lượng thấp, khả năng chống sốc cao và không bị hỏng hóc khi quá tải. Nguyên mẫu cảm biến hoạt động ổn định với sai khác không quá 1% so với thiết bị chuẩn, cho thấy tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực điện tử tiêu dùng (như công nghiệp ô tô, cân bằng và điều hướng tàu thuyền) và quân sự, góp phần vào việc làm chủ công nghệ và kỹ thuật.
Mục lục chi tiết:
- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN VẬN TỐC GÓC VÀ ĐỀ XUẤT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- 1.1. Khái quát về phép đo vận tốc góc
- 1.1.1. Đại lượng vận tốc góc
- 1.1.2. Cấu trúc phương tiện đo vận tốc góc
- 1.2. Các loại cảm biến đo vận tốc góc
- 1.2.1. Con quay cơ học cổ điển
- 1.2.2. Con quay quang học
- 1.2.3. Cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử
- 1.3. Cảm biến vận tốc góc dạng khí và vấn đề nghiên cứu
- 1.3.1. Các nghiên cứu cảm biến vận tốc góc dạng khí ở ngoài nước
- 1.3.2. Các nghiên cứu cảm biến vận tốc góc dạng khí ở trong nước
- 1.3.3. Tạo luồng gió trong cảm biến bằng hiệu ứng dòng xả corona
- 1.3.4. Hướng nghiên cứu của luận án
- 1.4. Kết luận chương 1
- CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THIẾT KẾ CẢM BIẾN ĐO VẬN TỐC GÓC ỨNG DỤNG HIỆU ỨNG DÒNG XẢ CORONA
- 2.1. Bài toán tổng quát thiết kế cảm biến đo vận tốc góc dạng khí ứng dụng hiệu ứng dòng xả corona
- 2.1.1. Nguyên lý đo của cảm biến vận tốc góc dạng khí
- 2.1.1.1. Lực Coriolis
- 2.1.1.2. Nguyên lý đo cảm biến vận tốc góc dạng khí
- 2.1.2. Xây dựng cấu trúc cảm biến vận tốc góc ứng dụng hiệu ứng dòng xả corona
- 2.1.2.1. Tạo luồng gió ion
- 2.1.2.2. Mạch cầu đo của cảm biến
- 2.1.3. Mô phỏng quá trình tạo gió ion và độ lệch luồng gió ion
- 2.1.3.1. Điều kiện biên và chia lưới của cảm biến
- 2.1.3.2. Kết quả mô phỏng luồng gió ion được tạo ra và lưu thông trong cảm biến
- 2.2. Xây dựng hàm biến đổi của cảm biến vận tốc góc dạng khí
- 2.2.1. Xác định vận tốc luồng khí lệch
- 2.2.2. Hàm biến đổi của cảm biến
- 2.3. Đáp ứng của cảm biến
- 2.4. Kết luận chương 2
- CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CẢM BIẾN ĐO VẬN TỐC GÓC
- 3.1. Thực nghiệm chế tạo cảm biến đo vận tốc góc và xây dựng hệ thống đo sử dụng cảm biến đã chế tạo
- 3.1.1. Thực nghiệm chế tạo cảm biến
- 3.1.2. Xây dựng hệ thống đo vận tốc góc
- 3.1.2.1. Mạch tạo cao áp cho cảm biến
- 3.1.2.2. Mạch xử lý tín hiệu
- 3.1.2.3. Hệ thống đo sử dụng cảm biến vận tốc góc theo hiệu ứng dòng xả corona
- 3.2. Một số kết quả thí nghiệm xác định đặc trưng của cảm biến
- 3.2.1. Khảo sát dòng điện phóng tạo hiệu ứng dòng xả corona
- 3.2.2. Khảo sát luồng gió ion bằng dây nhiệt điện trở
- 3.2.3. Khảo sát đường đặc tuyến điện áp – vận tốc góc của cảm biến
- 3.3. Một số kết quả đo thực nghiệm kiểm chứng hệ thống đo sử dụng cảm biến đã chế tạo với thiết bị chuẩn
- 3.3.1. Cài đặt hệ thống thử nghiệm kiểm chứng
- 3.3.2. Kết quả thực nghiệm kiểm chứng cảm biến đo vận tốc góc với thiết bị chuẩn
- 3.4. So sánh với các cảm biến vận tốc góc
- 3.5. Kết luận chương 3