НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o200.pdf (1150.57Кб)

УДК 681.2.084

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Механолюминесцентный сенсор является светогенерационным твердотельным оптоэлектронным датчиком давления, напрямую преобразующим механическое воздействие в оптический сигнал. Такие сенсоры могут интегрироваться в системы с волоконно-оптическими линиями связи, которые интенсивно применяются в условиях воздействия высоких электромагнитных помех и взрывоопасности. Предложено использование механолюминесцентных сенсоров для систем контактного очувствления роботов, применяющихся в экстремальных условиях. Захватные устройства, очувствленные такими датчиками, дают информацию о наличии объекта манипулирования, его форме и размерах и об усилии его удержания. Информативный сигнал сенсора преобразуется и обрабатывается по определенному алгоритму, реализующему математическую модель механолюминесценции. Эффект механолюминесценции  возникает при взаимодействии центров свечения люминофора с движущимися дислокациями, сопровождающими процесс деформации. Предложенная математическая модель описывает процесс механолюминесценции для разных центров свечения, активирующих механолюминесцентный материал, – внутрицентрового и рекомбинационного типов. Модель позволяет рассчитать параметры выходного оптического сигнала сенсора в зависимости от параметров входного динамического давления. Моделирование позволило определить диапазон входных давлений, соответствующих максимальным значениям сигнала механолюминесцентного сенсора. Наиболее интенсивный сигнал формируется при импульсном характере нагружения. Предложенная математическая модель может использоваться для описания обратного преобразования, т.е. для определения параметров входного механического воздействия по световому сигналу механолюминесцентного сенсора.

1. Suwanratchatamanee K, Matsumoto M, Hashimoto S. Robotic Tactile Sensor System and Applications // Industrial Electronics, IEEE Transactions on. 2010. Vol . 57, no . 3. P . 1074 – 1087. DOI : 10.1109/TIE.2009.2031195
2. Солдатов А.В., Воротников С.А. Система силомоментного очувствления мобильного манипуляционного робота специального Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 6. Режим доступа: http://engjournal.ru/catalog/pribor/robot/248.html (дата обращения 01.05.2015).
3. De Maria G., Natale C., Pirozzi S. Force/tactile sensor for robotic applications // Sensors and Actuators A: Physical. 2012. Vol. 175. P. 60-72. DOI: 10.1016/j.sna.2011.12.042
4. Иванов С.Е., Филимонов П.А., Белов М.Л., Городничев М.А. Сравнение методик расчета минимально обнаруживаемой энергии приемниками при использовании ФЭУ в качестве фотодетектора // Инженерный вестник.2014. № 4. Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/708122.html (дата обращения 01.05.2015).
5. Макарова Н.Ю., Татмышевский К.В., Павлов Д.Д. Принцип построения механолюминесцентного датчика перемещения и поворота // Проектирование и технология электронных средств. 2010. № 2. С. 7-9 .
6. T атмышевский К.В. Научные основы расчета и проектирования механолюминесцентных чувствительных элементов датчиков импульсного давления: автореф. дис. … док. техн. наук. М ., 2010. 33 с .
7. Chandra B.P., Chandra V.K., Mahobia S.K., Jha P., Tiwari R., Haldar B. Real-time mechanoluminescence sensing of the amplitude and duration of impact stress // Sensors and Actuators A: Physical. 2012. Vol. 173. P. 9-16. DOI:10.1016/j.sna.2011.09.043
8. Kobakhidze L., Guidry C.J., Hollerman W.A., Fontenot R.S. Detecting Mechanoluminescence From ZnS:Mn Powder Using a High Speed Camera // IEEE Sensor Journal. 2013. Vol. 13, no. 8. Р . 3053-3059. DOI: 10.1109/JSEN.2013.2261489
9. Chandra B.P., Chandra V.K. Dynamics of the mechanoluminescence induced by elastic deformation of persistent luminescent crystals // Journal of Luminescent. 2012. Vol. 132, no. 3. P. 858-869. DOI: 10.1016/j.jlumin.2011.09.054
10. Банишев А.Ф., Банишев А.А., Лотин А.А. Исследование люминесценции и механолюминесценции мелкодисперсного порошка SrAl 2 O 4:( Eu 2+, Dy 3+) в матрице полимера // Физика и химия обработки материалов. 2012. № 5. С . 89-92.
11. Писаревский А.И., Татмышевский К.В., Голубев А.М. Сравнение особенностей механолюминесценции в кристаллах ZnS и ( BaSr ) Al 2 O 4 // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 1. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/297102.html (дата обращения 01.05.2015).
12. Электронные свойства дислокаций в полупроводниках / под ред. Ю.А. Осипьяна. М.: Эдиториал УРСС, 2000. 320 с.
13. Нигматулин Р.И., Холин Н.Н. Дислокационная кинетика сверхпластичности и ползучести металлов // Доклады АН СССР. 1976. Т. 231, № 2. С. 303-306.
14. Гилман Дж. Микродинамическая теория пластичности // Микропластичность: сб. науч. ст.: пер. с англ. М .: Металлургия , 1972. С . 18-37.
15. Макарова Н.Ю., Татмышевский К.В. Стенд для экспериментального исследования механолюминесцентных датчиков импульсного давления // Приборы и техника эксперимента. 2006. № 1. С . 145-151.
16. Ефремов А.К., Капустян А.В. Особенности воспроизведения ударных воздействий при механических испытаниях // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 2. Режим доступа:http://technomag.bmstu.ru/doc/322339.html (дата обращения 01.05.2015).
17. Гурвич А.М. Введение в физическую химию кристаллофосфоров. М.: Высшая школа, 1982. 376 с.