2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах icon

2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах




Назва2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах
Сторінка1/13
Дата28.06.2012
Розмір1.86 Mb.
ТипДокументи
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
1. /Section_2.doc2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах

2. Програмні та технічні засоби контролю та керування

Measurement and control software and hardware

2.1.Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах


Methods and aids of measurement and control in complicated systems


УДК 637.324

Клепіковський А., Тимофієва Є., Царик Т., Редько Ю.,

Шайко-Шайковський О. (Україна, Чернівці)

ВИЗНАЧЕННЯ ВЛАСНИХ ЧАСТОТ КОЛИВАНЬ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ОХОЛОДЖУВАЧІВ ТА КОНСТРУКТИВНІ ШЛЯХИ ПІДВИЩЕННЯ ЇХ ВІБРОЗАХИСТУ

У сучасних приладах для безконтактного вимірювання температури, навігаційних комплексах, радіоелектронних системах управління, медичній апаратурі використовуються термоелектричні охолоджувачі (ТЕО) на модулях Пельтьє. Такі прилади мають вигляд етажеркоподібної конструкції, яка складається з одного або декількох каскадів різної конфігурації, що обумовлено величиною перепаду температур ?T на кожному каскаді. Термоелементи таких приладів мають форму прямокутних паралелепіпедів, що виготовляються з монокристалу Bi2Te3 та кріпляться торцями за допомогою припою до комутаційної стрічки на поверхні сіталових теплопереходів [1].

Умови роботи таких приладів пов’язані із застосуванням та експлуатацією в складних радіоелектронних системах, що працюють в умовах зовнішніх вібраційних впливів, обумовлених специфікою та призначенням апаратури. Забезпечення надійності роботи ТЕО нерозривно пов’язано з їх вітрозахистом.

У залежності від числа термоелементів у кожному каскаді, кількості каскадів, їх конфігурації кожний ТЕО має певне значення власної частоти коливань. Їх визначення ще на етапі розробки і проектування – важлива задача, розв’язання якої проведено двома незалежними шляхами: з використанням диференціального рівняння Лагранжа ІІ-го роду та за допомогою методу електродинамічної аналогії [2,3]. З цією метою розроблені математичні моделі, створені розрахункові схеми для визначення власних частот коливань за допомогою вказаних вище методів щодо одно каскадних ТЕО з числом елементів n1=12,24,54,124 та двокаскадних ТЕО з однаковим числом термоелементів у кожному каскаді (n1=12, n2=12), (n1=24, n2=24), (n1=54, n2=54), (n1=124, n2=124), а також двокаскадних ТЕО з усіма можливими комбінаціями числа елементів у І-му та 2-му каскадах. Різниця отриманих результатів складає 0,3-0,8%, що свідчить про хорошу адекватність обраних математичних моделей та конструкцій, які розглядаються.


Література

  1. Вайнер А.Л. Каскадные термоэлектрические источники холода. – М.: Советское радио, 1976. – 137 с.

  2. Писаренко Г.С., Яковлева А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. – К.: Наукова думка, 1988. – 736 с.

  3. Павловский М.А. Теоретична механіка. – К.: Техніка, 2002. – 510 с.



УДК 629.735.05


Юрченко О. (Україна, Київ)

НОВА ЗАДАЧА МОДЕРНІЗАЦІЇ МАЛОГАБАРИТНОЇ ГІРОВЕРТИКАЛІ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ЇЇ ДИНАМІЧНОЇ АТЕСТАЦІЇ


Динамічна атестація [1] бортових навігаційних приладів, систем і комплексів - вид напівнатурного моделювання, основа якого складається в імітації за допомогою спеціальних стендів-генераторів динамічної обстановки місць установки засобів навігації на борту при реальних експлуатаційних просторових рухах автономних об'єктів. Саме в динамічних умовах реального руху об'єкта в бортових навігаційних пристроях виникають такі сили і моменти, що приводять до появи додаткових перехресних зв'язків між координатами вектора вихідного стану досліджуваних пристроїв, а також інтенсивних перешкод вимірів, незнання характеристик і неврахування яких, як правило, не дозволяє точно визначати цікавлячі параметри руху об'єкта навіть у крейсерських режимах.

На точність навігаційних вимірів істотний негативний вплив роблять також різні недосконалості конструкцій самих навігаційних пристроїв, якщо вони створювалися без відповідного обліку характеру перетворення вхідних стохастичних факторів, у пристроях визначальних рух їхньої підстави (палуби корабля, шпангоутів літака, і платформи стенда імітатора і т.п.), якщо бортові вимірники охоплюються без відповідних оцінок і розв'язок різними зворотніми зв'язками, з інших причин. Очевидно, що зазначені вище динамічні фактори не можуть у визначальній мірі не позначитися на реалізації спочатку передбачуваних функцій (законів) перетворення вхідної інформації конкретними навігаційними пристроями.

У більшості, від точності роботи сучасних навігаційних і керуючих систем рухливих об'єктів багато в чому залежить точність (якість) бортових вимірників (інерціальні навігаційні системи, астроорієнтири, гіростабілізатори і т.д.). Так наприклад, підвищити точність гіростабілізаторів (ГС) особливе місце серед яких займає малогабаритна гіровертикаль (МГВ) можливо за умови, якщо відомі реальні динамічні характеристики системи виміру вихідних реакцій і програмних сигналів ГС, а також збурень і перешкод вимірів. Для цього необхідно експериментальним шляхом визначити реальні механізми дії вище зазначених факторів на досліджуваний пристрій, а також кількісно оцінити сили впливу останніх на характер функціонування пристрою. З цією метою, проведений етап динамічної атестації [3] – вид напівнатурного моделювання, коли досліджуваний об'єкт, а саме МГВ містився і випробувався на динамічному стенді-імітаторі кутових просторових рухів об'єкта. На прикладі етапу проведення первинної обробки багатомірної навігаційної інформації, що доцільно проводити для подальшої структурної ідентифікації моделей динаміки досліджуваного пристрою, показані методика і можливий вид відображення результатів такої обробки. Оскільки в гіроскопії застосовуються найбільш прості системи з жорсткими зворотніми зв'язками, представляється можливим здійснювати корекцію досліджуваних пристроїв шляхом вибору оптимальних структур по спеціальних алгоритмах [4] з наступною реалізацією й установкою фільтрів спостерігачів на виході коригуємого навігаційного пристрою, а також заміною зворотніх зв'язків у самому пристрої синтезованими оптимальними регуляторами.

Таким чином, запропоновані вище шляхи підвищення точності існуючих навігаційних пристроїв дозволяють надалі створювати конкурентноздатні вироби досліджуваного класу на базі відомих методів синтезу оптимальних систем стабілізації.


Література

  1. Блохін Л.Н. Динамічне проектування оптимальних мимовільних структур комплексів стабілізації руху при стохастичних експлуатаційних впливах (на прикладах авіаційної техніки) – автореферат дисертації на змагання ученого ступеня доктора технічних наук, - к.: К П И, 1985.- с. 34 (ДСП).

  2. Блохін Л.М., Буріченко М.Ю. Статистична динаміка систем управління – Підручник для ВНЗ. – до : НАУ , 2003. – с.208.

  3. Блохін Л.М., Буріченко М.Ю. Статистична динаміка систем управління – Підручник для ВНЗ. – до : НАУ , 2003. – с.208.

  4. Блохін Л.Н. Оптимальные системы стабилизации. Киев, Техника,1982г.-144с.


УДК 681.121


Кузьменко П., Коробко І. (Україна, Київ)

ЗАСТОСУВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ МЕТОДІВ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ВИТРАТ

При створенні нових і удосконаленні існуючих систем водопостачання важливим є впровадження системи вимірювання, автоматичного регулювання, контролю та обліку витрат. Постала необхідність в приладах, які можливо застосувати в таких системах. Приділяється особлива увага засобам і пристроям з високою точністю, незалежністю процесу вимірювання від змін фізико-хімічних властивостей рідини, від змін умов і режимів роботи, стабільністю показів у часі.

Одне з провідних місць серед технологій вимірювання витрат займають електромагнітні лічильники та витратоміри (ЕМВ).

Сучасні ЕМВ складаються з:

  • вимірювальної ділянки, які виконані з діамагнітного матеріалу з внутрішнім ізоляційним покриттям – футерівкою;

  • магнітної системи, розташованої зовні трубопроводу;

  • електродів, розмішених по колу трубопроводу, на його діаметрі перпендикулярно як до напряму руху рідини, так і напряму силових ліній магнітного поля.

Футерівка широко застосовуваний елементом конструкції первинних перетворювачів. Матеріал футерівки визначає технічні параметри (стабільність геометричних розмірів і форми), технологічні (діапазон допустимих температур та тисків вимірювального середовища), і, крім того, експлуатаційні характеристики (надійність, довговічність).

Важливим вузлом ЕМВ є електродна система, яка визначає можливість витоків середовища по електродах внаслідок термоударів, вакуумування та інших причин.

Похибки електромагнітного вимірювального перетворювача витрат визначаються постійною величиною негативного впливу неоднорідності магнітного поля, шунтуючою дією труб, вимірюванням різниці потенціалів, тощо. Якщо не компенсувати вплив електрохімічних процесів у рідині, різноманітних наводок, поляризацію вимірювальних електродів, то додатково можуть виникати досить суттєві похибки.

Універсальність ЕМВ обумовлюється широкими функціональними можливостями, що дозволяють створити безінерційний вимірювач з лінійною градуювальною характеристикою, високими метрологічними та експлуатаційними властивостями. Це і визначає подальший розвиток, цілі дослідження та технічне вдосконалення існуючих і створення нових приладів вимірювання, заснованих на електромагнітному методі вимірювання.


УДК 681.121


Коробко І. (Україна, Київ)

АНАЛІЗ УМОВ ВИМІРЮВАННЯ ВИТРАТ ТА КІЛЬКОСТІ РІДИН

Вимірювання витрат і кількості рідин у сучасному індустріальному суспільстві є важливою і досить складною задачею. В той же час, без таких вимірювань не можливо забезпечити ефективне управління, а тим більше оптимізацію технологічних процесів в енергетиці, ракето- та літакобудуванні, металургії, приладобудуванні, нафтово-газовій, целюлозно-паперовій, харчовій та в багатьох інших галузях промисловості.

Проблемність вимірюваннь витрат рідин обумовлена рядом факторів:

а) вимірювальне середовище постійно знаходиться у складному русі,

причому його характер залежить від багатьох параметрів;

б) вимірювальні середовища відрізняється за фізико-хімічними

властивостями, які окрім того під часс руху можуть змінюватися;

в) характеристики вимірювального середовища та приладів знаходяться

у складному і багатогранному зв’язку;

г) різноманітні умови експлуатації.

Фізико-хімічні властивості вимірювального середовища ( в тому числі і енергетичних носіїв), процеси, які виникають при транспортуванні рідин на відстань, а також зовнішні фактори мають досить сильний вплив на метрологічну якість процесів вимірювання витрат рідин.

Так, наприклад, у нафтовій, хімічній і нафтохімічній промисловостях застосовується велика кількість речовин з різноманітними фізико-хімічними властивостями, які необхідно контролювати за різних температур, тисках і значних гідравлічних збуреннях, які вносяться технологічною апаратурою.

Умови вимірювання є основними чинниками при виборі найбільш ефективного методу для реалізації приладів вимірювання витрат з оптимальними характеристиками. Виходячиз цього, оцінка умов вимірювання є важливою ланкою в процесі створення ефективної системи вимірювання витрат рідинних енергетичних ресурсів та рідин взагалі.

В доповіді наведені результати аналізу умов вимірювання витрат і кількості для широкого кола рідин та вимог технологічних процесів, при яких вони використовуються.


УДК 536.53


Стадник Б., Яцук Ю. (Україна, Львів)

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТЕРМОМЕТРІВ ОПОРУ ІЗ ВБУДОВАНИМИ КАЛІБРАТОРАМИ

Перспективним шляхом метрологічного контролю термоперетворювачів опору (ТО) в робочих умовах експлуатації є використання малогабаритних калібраторів температури з реперними матеріалами. Враховуючи відносно великі масогабаритні показники стандартних дротяних ТО їхнє використання є доволі громіздке і дороге. Тому на практиці найдоцільніше використовувати малогабаритні плівкові ТО, що дає можливість використання в калібраторах на порядок меншої кількості реперного матеріалу, в результаті чого калібратори можуть бути інтегрованими безпосередньо у термометри опору. Ще одним фактором, який говорить за доцільність використання мініатюрних калібраторів, є те, що вони мають меншу теплову ємність порівняно із звичайними калібраторами та відносно гнучкіші можливості зміни їх температури.

Цілий ряд чинників впливають на точність калібрування температури з калібраторами на основі реперних матеріалів, серед яких довжина та нахил плато, різниця між температурами ТО і реперного матеріалу. Насамперід це: геометрія мініатюрного калібратора, термофізичні властивості використаного реперного матеріалу, розташування температурного сенсора у мініатюрному калібраторі; спосіб інтеграції мініатюрного калібратора в ТО, так само як і конструктивні властивості самого термоперетворювача (геометрія різних частин термометра, їхні термофізичні властивості і розташування); часова зміна температури вимірюваного середовища; просторовий і часовий розподіл температури всередині вимірюваного середовища, так само як і розподіл температури всередині мініатюрного калібратора; умови передачі тепла між середовищем, калібратором і ТО.

В доповіді розглянуті питання визначення розмірів та розташування чутливого елементу в малогабаритних плівкових ТО. Саме з цієї проблеми постали завдання цієї роботи: експериментальне визначення термічної довжини занурення різноманітних мініатюрних ТО та підтвердження впливу різних термічних довжин ТО на плато під час плавлення реперного матеріалу, з використанням мініатюрних калібраторів. Для цього використано термічний метод з визначенням залежності зміни опору ТО при його ступінчастому зануренні з повітря з температурою Т1 у рідину з температурою Т2. Обґрунтовано вибір методу дослідження із само розігрівом ТО вимірювальним струмом, який, у свою чергу, залежить від умов застосування (наприклад швидкості протікання, теплоємності, термічної провідності вимірюваного середовища) і конструкції (наприклад геометричних розмірів складових частин, теплопровідності матеріалів з яких виготовлений термометр) термоперетворювач. З метою забезпечення інваріантності до умов виконання експерименту запропоновано визначати коефіцієнт само розігріву Е

,

де TS – температура сенсора (показ термометра); TМ – температура вимірюваного середовища; R – опір сенсора; І – вимірювальний струм.

Для експериментальних досліджень були використані плівкові ТО фірм Conatex Mess- und Regelungstechnik GmbH, St. Wendel та H. Heinz Messwiderstдnde GmbH, Elgersburg (Німеччина). Всі ТО мали зовнішній діаметр 1 мм, довжину чутливого елементу в арматурі біля 12 мм, довжину разом з чотирипровідною лінією зв’язку більше 0,5 м.

За результатами експериментальних досліджень були побудовані графічні залежності коефіцієнта само розігріву ТО від глибини його занурення з повітря в рідину та при різних значеннях вимірювального струму. З аналізу графіків можна зробити висновок, що перша точка перегину показує початок чутливого елементу ТО, а друга точка – його закінчення. Абсолютна похибка визначення геометричних розмірів чутливого елементу ТО запропонованим термічним методом не перевищує +0,5 мм, що підтверджено результатами рентгеноскопічного аналізу. Розроблена математична модель процесу теплообміну в ТО добре узгоджується з експериментальними даними, що дає можливість коректно встановлювати геометричні розміри калібраторів температури з реперними матеріалами.

УДК 536.521


Гриневич Б., Дармограй Т. (Україна, Львів)

Тестовий метод покращення точності в пірометрії випромінення

При дистанційному вимірюванні температури за власним випромінюванням об’єкта виникає потреба в точному значенні коефіцієнта випромінювальної здатності ? поверхні. Оскільки ця величина залежить від температури поверхні об’єкта і від спектральних характеристик проміжного середовища та змінна в часі, тобто ?=f(?, T, t), похибки, які виникають, не завжди можуть бути прогнозовані і оцінені. Для вирішення можливості проведення вимірювань адекватних до значення ? та його зміни, пропонується метод, побудований на послабленні густини потоку випромінювання, що сприймається оптичною системою пірометра.

Для пірометрів залежність Т від В0 згідно закону Стефана-Больцмана описується формулою:

(1)

тобто необхідно достовірно знати не тільки В0, але і ?. Для визначення цих величин слід провести вимірювання, які дозволять записати систему рівнянь. Пропонуються вимірювання з послабленням потоку з відомим коефіцієнтом. Реалізувати ці вимірювання можна за допомогою введення в оптичну систему нейтральних поглинаючих світлофільтрів, які не змінюючи спектральних характеристик потоку випромінювання лише його послаблюють. За рахунок цього буде змінена апаратна функція пірометра і це відповідно приведе до зміни вихідного сигналу приймача. Пропонується проводити три вимірювання: без фільтра, з першим (?1) та другим (?2) фільтрами. Окрім фільтрів в таких цілях можливе застосування і пристроїв, які частково перекривають об’єктив пірометра. В цьому випадку отримаємо систему з 3 рівнянь:


Y1=a0+a1B0,

Y2=a0+a1B0(?1), (2)

Y3=a0+a1B0(?2);


де Y – уніфікований сигнал пірометричного перетворювача або приймача,

B0 – густина потоку випромінювання,

?1, ?2 – відомі коефіцієнти пропускання нейтральних світлофільтрів,

a0 – адитивна складова сигналу, зумовлена різними елементами системи вимірювання,

a1 – коефіцієнт, який враховує мультиплікативні зміни в залежності від рівня оптичного випромінювання.

Вирішення системи рівнянь дозволить визначити B0 і відповідно Т, якщо відоме значення ?. Якщо в цю систему ввести ще одне рівняння, провівши вимірювання з двома фільтрами (?1+?2) та застосувати вираз (1) отримаємо незалежність і від ?:




Y1=a0+a1??Т4,

Y2=a0+a1 ??Т4?1, (3)

Y3=a0+a1 ??Т4?2,

Y4=a0+a1 ??Т4 ?1?2;


Реалізація такого методу вимагає стабільності в часі величин лише на протязі проведення системи вимірювань і дозволяє звільнитись від методичної похибки спричиненою нестабільністтю в часі та залежного від температури значення випромінювальної здатності поверхні об’єкта дослідження.


УДК 536.521.2


Гоц Н. (Україна, Львів)

ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ОБ’ЄКТА ЗА ІНФРАЧЕРВОНИМ ВИПРОМІНЕННЯМ

Всупереч високому технічному рівню розробок інфрачервоної техніки і малі значення інструментальної складової похибки, точність безконтактного вимірювання температури за випроміненням можна вважати низькою. Основною проблемою пірометрії є методична похибка, значення якої в десятки разів може перевищувати основну похибку засобу вимірювання та становити десятки, сотні градусів. Для зменшення методичної похибки доцільно вимірювати значення факторів, що її спричинюють (відсутність достовірної інформації про коефіцієнт випромінення поверхні, нехтування впливом фонового випромінення та пропускання проміжного середовища) та вводити поправки при опрацюванні вихідного сигналу приймача випромінення.

Запропонований тестовий спосіб вимірювання температури за випроміненням, який дозволяє визначати дійсну температуру об’єкта та значення факторів, що спричинюють методичну похибку. Він реалізується шляхом проведення ряду тестових вимірювань, функціонально пов’язаних з вимірюваною величиною, та опрацювання результатів вимірювань за заданим алгоритмом. Спосіб складається з двох етапів: визначення впливу проміжного середовища на ефективний потік випромінення від об’єкта дослідження та визначення дійсної температури і коефіцієнта випромінення поверхні досліджуваного об’єкта в умовах фонового випромінення. В результаті реалізації запропонованого способу отримана система нелінійних незалежних рівнянь, яка містить шість невідомих, bT, , bф, , be,. Відомими параметрами виступають значення ефективної густини потоку випромінення окремих вимірювань згідно вищерозглянутого способу b0, b1, b2, b3, b4, b5. Для знаходження коренів системи рівнянь застосований метод Ньютона.

Шляхом імітаційного моделювання досліджена збіжність ітераційного процесу знаходження коренів системи рівнянь, отриманої запропонованим способом, та визначено граничне значення похибки вимірювання шуканих параметрів випромінення.

Як тестові, використані такі значення параметрів випромінення, які відображають різні, але найбільш характерні для даного виробництва, температурні режими об’єктів (на прикладі виробництва цементу). Оскільки значення температури досліджуваної поверхні можуть значно коливатися і різниця між максимальним та мінімальним значенням може досягати 100°С, а коефіцієнт випромінення внаслідок зміни властивостей матеріалу поверхні може змінюватися від 0,5 до 1, то нульові наближення доцільно задавати в деяких інтервалах варіювання від прийнятого тестового значення параметра. Розглянуто інтервали варіювання густини потоку випромінення 20 %, 30 % та 40 % від тестового значення, що відповідає інтервалу зміни температури від 50 до 90 °С. Аналогічні інтервали варіювання задаються і для коефіцієнта випромінення.

З використанням програми Mathcad Professional 2000 досліджена збіжність ітераційного процесу для 50 випадкових початкових наближень. Встановлено, що при випадковому виборі нульових наближень з 40 % - ого інтервалу варіювання від тестового значення, збіжність ітераційного процесу на п’ятій ітерації досягає 62 %, з 30 % - ого інтервалу варіювання досягає 81 %, а з 20 % - ого інтервалу варіювання становить 98 %. Це свідчить про збіжність ітераційного процесу та доцільність вибору початкових наближень з 20 % - ого інтервалу варіювання. За умови вибору засобу вимірювання з основною похибкою 0,1%, похибка визначення кореня, зумовлена інструментальною похибкою вимірювання, не перевищує 0,5 %. Це свідчить, що для досягнення відповідної точності визначення параметрів системи рівнянь згідно запропонованого способу, необхідне використання засобу вимірювання, основна похибка якого не перевищує 0,1 %.

Отже, значення похибки визначення коренів системи рівнянь згідно запропонованого способу може становити 1 %, що на порядок покращує точність їх визначення відомими способами. А інформація про значення коефіцієнта випромінення об’єкта, параметрів випромінення фону та проміжного середовища дозволяє розрахунковим шляхом або шляхом введення поправки врахувати їх дію на результат вимірювання температури за випроміненням. Це дає можливість зменшити методичну похибку вимірювання та підвищити точність вимірювання температури за інфрачервоним випроміненням.


УДК 513.514; 620.179.1.082.5.05


Базилевич О., Вельган Р., Івахів О., Мушеник П. (Україна, Львів)

порівняння методів обчислення товщини при контролюванні формованих листів металу

Потреби ринку вимагають зростання продуктивності праці та підвищення вимог до якості продукції, що найчастіше досягаються автоматизацією виробництва і інтегрованими в автоматизоване виробництво системами контролю якості. Внаслідок розвитку обчислювальної техніки та автоматизованих ліній виробництва продукції з’являється потреба в розробці методів автоматичного аналізу та контролю якості деталей. Застосування оптичних методів вимірювання геометричних розмірів в поєднанні з відповідними алгоритмами опрацювання вимірювальної інформації та автоматичного аналізу форми деталі покликане задовольнити такі потреби.

В даній роботі розглянуто і проаналізовано переваги і недоліки розроблених авторами обчислювальних алгоритмів для засобу контролювання поверхневих дефектів і товщини деталей з формованих листів металу на основі методу проєктування наборів світлових смужок. За допомогою опрацьованих алгоритмів визначається розподіл товщини сканованованих з протилежних боків поверхонь деталі в її критичних ділянках. Для багатоточковоих наборів тривимірних даних локально, в кожній точці зондування поверхні, визначається товщина двома методами. Один із методів базується на визначенні найменшої відстані від точки однієї поверхні до її проекції на іншу поверхню. Інший метод побудований на вписуванні всередині деталі, між її поверхнями кіл, діаметри котрих характеризують товщину.

Набори даних сформовано таким чином, що вони що імітують типові "проблематичні" випадки, як от наприклад, викиди вимірювальних значень, велика кривизна аналізованої поверхні. Визначення товщини є комплексною задачею, в ході вирішення якої необхідно враховувати впливні фактори і геометричні властивості досліджуваної ділянки деталі. Так, наприклад, при великій кривизні поверхонь може проявлятись некомутативність, а саме: обчислення відстані між поверхнями від передньої поверхні до задньої (для певної невеликої локальної ділянки деталі) дає результати, відмінні від отриманих при обчисленні у зворотньому напрямку. Також результати можуть залежати від таких факторів, як мікронерівності поверхонь і викидів виміряних значень.

Алгоритми порівнюються і аналізуються з погляду точності, стійкості, чутливості до екстремальних значень і до шумів. Проведений аналіз базових підходів до визначення локальної товщини визначає умови, за яких, залежно від контрольованих параметрів, дає кращі результати один із аналізованих методів. Метод нормалей дозволяє краще виявляти екстремуми, проте він чутлівіший до впливу завад, викидів (зумовлених екстремальними рефлективними властивостями поверхні). За умови великої кривизни краще себе проявляє (відсутністю неоднозначності результатів, стійкістю до впливу викидів виміряних значень і мікронерівностей) метод вписаних кіл.

Результати аналізу дозволяють окреслити можливі шляхи вдосконалення алгоритмів з щодо точності, стійкості, автоматизації й швидкодії. Розглянуті методи обчислення локальної товщини для контролювання формованих листів металу забезпечують розв’язання актуальних проблем виробництва деталей з формованої бляхи. Новизна підходу полягає у багатоточковому опрацюванні координат поверхонь деталі, що дозволяє отримувати дані з великою інформаційною щільністю, визначати локальну товщину та її поверхневий розподіл на критичних ділянках деталі.

Отримані дані уможливлюють тривимірну кольорокодовану (певний колір відповідає певній товщині) графічну репрезентацію перебігу товщини вздовж поверхні деталі. Така візуалізація дає змогу легко локалізувати ділянки з найменшою товщиною і знаходити відповідність даних щодо товщини із реальною ділянкою поверхні.


УДК 531.7.05


Шабатура Ю. (Україна, Вінниця), Овчинников К. (Україна, Львів)

СИНТЕЗ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ВИМІРЮВАЛЬНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЕРТАЛЬНИХ РУХІВ

Вимоги які висуваються до вимірювальних систем, і зокрема до вимірювальних перетворювачів як до засобів отримання інформації про значення фізичних величин сьогодні є досить жорсткими. Враховуючи те, що характеристики вимірювальної системи в значній мірі визначаються можливостями первинних вимірювальних перетворювачів, такі перетворювачі повинні забезпечувати високу точність вимірювання, мати високі показники надійності та відповідати принципу багатофункціональності. Отже переважним напрямком вдосконалення вимірювальних систем є розробка та впровадження високоточних і надійних вимірювальних перетворювачів.

Для повноцінного використання вимірювальних перетворювачів, зокрема перетворювачів обертальних рухів необхідно здійснити синтез математичної моделі і провести її дослідження. Теоретично визначити та оцінити найважливіші статичні і динамічні характеристики.

Вимірювальний перетворювач для визначення параметрів обертальних рухів побудовано за принципом просторової модуляції світлового потоку. Модулятор світлового потоку виконаний у вигляді комбінації світловідбиваючої (активної) та світлопоглинаючої поверхонь радіально розташованих на поверхні валу. Плоский промінь світла утворений джерелом світла та діафрагмою з щільовим отвором, відбиваючись від активного шару модулятора потрапляє на фоточутливий шар фотоприймача. Форма світловідбиваючої поверхні модулятора обумовлена задачею отримання на виході фотоприймача при обертанні валу періодичних імпульсів, нахил переднього фронту яких був би пропорційним швидкості обертання.

Математична модель вимірювального перетворювача представлена у вигляді рівняння яке описує залежність вихідної величини від вимірювального параметра і має наступний вигляд:

(1)

де - напруга на виході фотоприймача, - кутова швидкість обертання валу, - коефіцієнт пропорційності, - радіус вала, - ширина модулятора, - кут під яким видно проекцію меншої сторони щільового отвору діафрагми на поверхню валу, з центру вала (в радіанах), - поточний кут повороту вала відносно діафрагми.

Для оцінки основних статичних метрологічних характеристик застосовано розклад функції перетворення (1) в ряд Тейлора приймаючи до уваги, що на перетворення суттєво впливають величини та . Отримано аналітичні залежності для адитивної та мультиплікативної складових похибки.

Розглянутий варіант вимірювального перетворювача має аналоговий вихід, що не дозволяє використовувати його безпосередньо без додаткових засобів перетворення сигналу в системах які оперують цифровими даними тому пропонується вдосконалити вимірювальний перетворювач шляхом заміни інтегрального фотоприймача на фотолінійку, вихідний сигнал якої є цифровим кодом, що визначається кількістю засвічених фотоелементів, отже значення коду на виході фотолінійки буде пропорційним не величині площі проекції відбитої частини світлового потоку, а висоті рівня засвічування. Це дозволить отримати цілий ряд переваг. Зокрема функція перетворення такого вимірювального перетворювача суттєво спрощується.


УДК 535.361


Петрук В., Васильківський І., Кватернюк С. (Україна, Вінниця)

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧНИЙ КОНТРОЛЬ ДИСПЕРСНОСТІ ДОМІШОК У НЕОДНОРІДНИХ ВОДНИХ СЕРЕДОВИЩАХ

При падінні кванта світла частоти ? на водне середовище останнє може поглинути його, прийнявши тим самим додаткову енергію h?. Оскільки енергетичний спектр водної системи суцільний, то можливе поглинання фотонів будь-якої частоти ?. Щоправда, ймовірність переходу системи з одного енергетичного стану в інший за рахунок поглинання фотонів різні. Тому і спектр поглинання світла водою хоча і є суцільним, але не нейтральним. В залежності від співвідношення між довжиною хвилі світла ? і лінійними розмірами оптичної неоднорідності d інтенсивність розсіювання може бути різна. Природа оптичних неоднорідностей різноманітна. В одних випадках неоднорідності виникають за рахунок сторонніх тіл, що є в середовищі (частки, пухирці повітря у воді). В інших випадках середовище може не містити сторонніх включень, однак внаслідок флуктуації густини речовини й орієнтації молекул у ній створюються "згустки" і "розрідження" діелектричної проникності (або показника заломлення n). Виникаюче на таких неоднорідностях розсіювання є молекулярним. Власне, вода і її компоненти (солі, розчинені органічні речовини, суспензії) відіграють різну роль у загальних процесах поглинання і розсіювання. Тому доцільно з’ясувати значення первинних гідрооптичних характеристик самої води й окремих її складових, зокрема дисперсних домішок, до яких відносяться різні види забруднень. Якщо частки дисперсних домішок набагато менші довжини хвилі і не поглинають світло, то показник розсіювання одиниці об’єму середовища, зумовлений тільки сторонніми вкрапленнями, буде мати вигляд:

, (1)

де N – число часток в одиниці об’єму. Звідси видно, що величина потоку розсіяної радіації пропорційна ?-4. Оскільки у воді присутні частки різних розмірів, то практично в залежності (?ср - середній параметр дифракції для даного розподілу часток по розмірах) можна очікувати тільки перший максимум і потім асимптотичне наближення до величини . Показник ослаблення для полідисперсного середовища, мікроструктура якого описується функцією розподілу часток по розмірах f(r), дорівнює:

, (2)

де ?*-фактор ослаблення світла часткою; (kв - показник поглинання речовини частки).

На практиці часто відомо не число часток в одиниці об’єму, а вагова (об’ємна) концентрація диспергованої речовини. Тому доцільно перейти до об’ємної концентрації часток, що розсіюють, cв. Тоді

. (3)

Вираз для показника розсіювання ?ч і показника поглинання kч записуються аналогічно.

Якщо частки великі, то ?* ? 2 і

(4)

З (4) випливає, що показник ослаблення для системи великих часток не залежить від модального розміру і однозначно визначається величиною середнього параметра дифракції. Коли частки разів у 10 більші довжини хвилі, то залежність показника розсіювання від ? поступово зникає. Однак, коли вони співрозмірні, то виникає суперпозиція інтерферованого і дифрагованого світла.


УДК 629.114


Петрук В., Васильківський І., Турчик П. (Україна, Вінниця)

ПристРій для визначення об’єму газових викидів Двигунами внутрішнього згорання

Забруднення повітря небезпечними викидами автомобілів на рубежі ХХ-ХХІ століть стало однієї з глобальних екологічних проблем. Шкідливі викиди автотранспорту в Україні у декілька разів перевищують забруднення повітря промисловими підприємствами. З відпрацьованими га­зами (ВГ) до атмосфери потрапляють мільйони тон оксидів вуглецю та азоту, вуглеводнів, тисячі тон високотоксичних сполук свинцю. Важливим залишається і той факт, що транспортний сектор – основне джерело викидів парникових газів [1].

Серед багатьох методів зниження екологічної небезпеки автотранспорту для навколишнього середовища найкращим все ж видається – запровадження плати за реально здійснений газовий викид. З огляду на це, виникає необхідність у створенні пристою для визначення об’єму газових викидів двигунів внутрішнього згорання (ДВЗ), що встановлюється на автотранспортні засоби. Розроблюваний пристрій, загальна структурна схема якого наведена на рис. 1, призначений для здійснення контролю об’єму викиду від процесу спалювання органічного палива під час роботи ДВЗ.



Рисунок 1 – Загальна структурна схема пристрою для визначення об’єму газових викидів ДВЗ


В якості первинного перетворювача, який відслідковує роботу ДВЗ, використаний давач Холла, що працює по принципу перетворення енергії магнітного поля, яке створюється постій­ним магнітом, в електричний імпульс. Даний давач є високочастотним пристроєм, який дозволяє відслідковувати роботу двигуна на всіх режимах експлуатації. Блок управ­ління здійснює обробку, підрахунок, зберігання та вивід на індикатор результатів вимірювань. В даний блок входять: мікроконтролер та енергонезалежна Flash-пам’ять.

Принцип роботи мікроконтролера в даному блоці полягає в наступному:

  • підрахунок імпульсної послідовності, створеної давачем Холла;

  • періодичний запис підрахованих даних в енергонезалежну Flash-пам’ять для їх довготрива­лого зберігання;

  • постійний вивід результатів підрахунку на індикатор;

  • у разі аварійної ситуації мікроконтролер дає можливість зчитування необхідної інформа­ції з енергонезалежної Flash-пам’яті.

Flash-пам’ять забезпечує надійне зберігання та вивід записаної інформації у випадку аварійного перезапуску мікроконтролера. Також даний пристрій містить блок захисту від статичних розрядів (гальванорозв’язка) та монітор-супервізор схеми живлення.

На передній панелі приладів авто­мобіля встановлюється індикатор, на який виводиться число, що відповідає кількості умовних робочих тактів ДВЗ за визначений інтервал часу і пропорційне кількості шкідливих речовин у ВГ.

Література

  1. Марков В.А., Баширов Р.М., Габитов И.И. Токсичность отработавших газов дизелей. – 2.изд., перераб. и доп. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. – 375с.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Схожі:

2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconПаспорт спеціальності 05. 11. 13 – прилади І методи контролю та визначення складу речовин
Прилади і методи контролю та визначення складу речовин – галузь науки і техніки, яка створює досконалі методи і засоби визначення...
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconОписи модулів назва модуля
Вимірювання витрати методом змінного перепаду тиску. Вимірювання рівня рідин та сипких матеріалів. Методи та прилади для вимірювання...
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconНазва модуля: Методи та засоби захисту інформації Код модуля
Аналізатори спектру. Селективні мікровольтметри. Програмно-апаратні І спеціальні комплекси контролю. Засоби контролю провідних ліній....
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconНазва модуля: Електричні та магнітні вимірювання Код модуля
Основні поняття метрології та вимірювальної техніки. Вимірювальні прилади І методи вимірювань. Похибки вимірювань. Системи електровимірювальних...
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconФормат опису модуля
Знати основні методи, алгоритми І засоби забезпечення конфіденційності, цілісності І справжності інформації в інформаційно-комунікаційних...
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconФормат опису модуля
Знати основні методи, алгоритми І засоби забезпечення конфіденційності, цілісності І справжності інформації в інформаційних І комунікаційних...
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconФормат опису модуля
Знати основні методи, алгоритми І засоби забезпечення конфіденційності, цілісності І справжності інформації в інформаційно-комунікаційних...
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconКлючове слово для тематичного покажчика
Назва розробки. Електронний навчальний посібник з дисципліни “Методи та засоби митного контролю”
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconІнформаційна картка про інноваційну розробку
Назва розробки. Електронний навчальний посібник з дисципліни “Методи та засоби митного контролю”
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconМетодичні вказівки до виконання завдань та контрольної роботи з курсів "Економічний ризик І методи його вимірювання"
Економічний ризик І методи його вимірювання” для студентів спеціальностей 050106 “Економіка підприємства”, 050200 “Менеджмент організацій”...
2 Методи та засоби вимірювання та контролю в складних системах iconРозділ контрольно-вимірювальні прилади та засоби автоматизації
Вимірювання бувають прямі, непрямі й сукупні. Для технологічних процесів систем вп та вв використовують прямі вимірювання таких параметрів:...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи