Актуальность и цели . Объектом исследования являются фазовые датчики с электромагнитной редукцией, преобразующие вращающий момент в угловое перемещение. Предметом исследования является информационно-измерительная система для измерения крутящих моментов, работоспособная вне зависимости от скорости вращения вала исполнительного механизма. Целью работы является получение результатов исследования информационно-измерительной системы крутящих моментов на базе электромагнитных датчиков с электромагнитной редукцией. Материалы и методы . Для измерения крутящего момента на валу разработана структурная схема информационно-измерительной системы, позволяющей определять фазовый сдвиг напряжений, пропорциональный углу крутящего момента. Результаты . Предложен подход к определению крутящих моментов вне зависимости от скорости вращения вала исполнительного механизма. Реализован макет информационно-измерительной системы на фазовых датчиках угловых перемещений с бегущим магнитным полем. Выводы . Решена задача разработки информационно-измерительной системы, реализованной способом макетирования и экспериментального исследования в статическом режиме. Из полученных результатов следует, что структура данной информационно-измерительной системы может быть использована в реальных условиях эксплуатации.
Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль
2018. — Выпуск 3
Содержание:
Актуальность и цели . Объектом исследования являются средства измерения для параметрических датчиков, представляемых схемой замещения в виде двухполюсной электрической цепи; реализующий способ и алгоритм инвариантного преобразования информативного параметра датчика независимо от неинформативных. Важным при этом является разработка ориентированных на применение современных вычислительных средств алгоритма и схемы измерения на основе способа промежуточного преобразования параметров датчика в интервалы времени, для которых имеются простые и высокоточные меры времени. Целью работы является разработка и исследование основных метрологических характеристик простого в реализации измерительного преобразователя параметров датчиков с улучшенными точностными параметрами; распространение полученных условий инвариантного преобразования на датчики, описываемые многоэлементными схемами замещения. Материалы и методы . Использованные в работе методы аналитического анализа и математического моделирования соответствуют требованиям теории анализа электрических цепей, автоматического управления и математического моделирования. Проведен анализ влияния основных источников погрешностей и представлены возможные пути снижения их влияния на результат измерения. Результаты . Разработаны структурная схема измерительного преобразователя и измерителя параметров датчика в целом, получены математические модели, описывающие алгоритмы инвариантного преобразования, а также математические модели влияния основных погрешностей на результат измерения. Показано, что в измерителях с промежуточным преобразованием в интервалы времени погрешность тренда нуля частично компенсируется и имеется возможность сокращения цикла измерения до одного полупериода генерируемых измерительным преобразователем колебаний по сравнению с известными измерителями на основе преобразователей параметров датчика в частоту (период). Показана применимость разработанного способа для измерения параметров датчиков, представляемых многоэлементной электрической схемой замещения. Выводы . Предложенные решения построения измерителей параметров датчиков позволяют повысить точность за счет снижения числа аналоговых операций для обеспечения инвариантности результата и выполнения их вычислительными средствами, а также за счет алгоритма преобразования, снижающего влияние погрешностей наиболее типичных для данного класса измерителей и возможности применения высокоточных мер времени для измерения длительностей промежуточных унифицированных сигналов. Проведенный анализ предложенного примера схемы средства измерения подтверждает полученные выводы и рекомендации.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования является сравнительная оценка методов восстановления деталей с применением энтропийного алгоритма и на этой основе осуществлять оптимизацию квалиметрии восстановления деталей. Целью работы является получение количественных результатов сравнительной оценке методов восстановления. Материалы и методы. Для сравнительной количественной оценке качества используется ранжирование методов восстановления деталей по отдельным единичным показателям качества, формирующих качество изделия в целом. Результаты . Предложен алгоритм энтропийной функции оценки качества, в котором наилучшее упорядочение системы, её равновесное состояние достигается при максимуме энтропии с учётом заданных ограничений на затраты. Алгоритм энтропийной функции позволяет моделировать, сравнивать альтернативные варианты и на этой основе осуществлять разработку, ранжирование и оптимизацию многосложных структур продукции с неограниченным числом показателей. Выводы . Применение данного алгоритма автоматизировано и реализовано в системе Маthсаd. По результатам его применения дана количественная сравнительная оценка методов восстановления и сформирован вариационный ряд значений энтропийной функции откуда следует, что по технологическим показателям лучшей суммарной результативностью обладают практически два метода: электроконтактная приварка стальной ленты и наплавка под слоем флюса. Таким образом, применение энтропийной функции в ранжировании методов восстановления позволяет объективно принимать управленческое решение в применении конкретного метода и образовывать ожидаемое качество восстановленных деталей.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Рассматривается применение метода Прони для анализа нелинейных сигналов. Отдельно рассмотрено применение метода для сигналов с различными видами нелинейности - нелинейность типа нечувствительность, нелинейность типа насыщение, комбинированная нелинейность. Материалы и методы . Исследования проводились на модельных сигналах путем математического моделирования алгоритмов обработки в пакетах прикладных программ. Результаты . Исследованы погрешности измерения амплитудных и частотных параметров при использовании метода Прони для нелинейных сигналов. Для каждого из рассмотренных в статье видов нелинейности приведен алгоритм обработки сигнала, позволяющий повысить точность измерения параметров. Выводы . При всех рассмотренных видах нелинейности возможно применение метода Прони для измерения параметров сигналов. Погрешность определения параметров может быть уменьшена за счет увеличения порядка модели и использования коррекции по линейным участкам.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Датчиковая аппаратура, устанавливаемая на космических аппаратах, предназначена для обеспечения заданных условий внутри космического аппарата и характеристик его движения, а также для решения специальных задач, связанных с достижением конечных целей полета. Цель исследования - разработка унифицированного ряда датчиков, входящих в состав системы для регистрации внешних воздействий космического пространства. Материалы и методы . Объектом исследования является система измерения и архивирования характеристик космического пространства. Предметом исследования являются датчиковая аппаратура, а именно: датчик ударных воздействий, сигнализатор солнечного воздействия и датчик мощного радиочастотного воздействия. В процессе работы рассмотрен ряд схемотехнических решений, используемых при проектировании аналогичных изделий, применены методы математического моделирования. Выводы. При разработке датчиковой аппаратуры предложены принципы построения датчика ударных воздействий, структура сигнализатора солнечного излучения, структура построения датчика мощного радиочастотного излучения. Представлены результаты проектирования ДА, конкретные схемотехнические решения, проведено математическое моделирование.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Обосновывается необходимость дальнейшего развития классической теории планирования эксперимента на интервальных переменных, что позволяет иметь корректный математический инструмент решения задач измерений и метрологии. Материалы и методы. Планирование эксперимента на интервальных данных гарантированного нахождения результата измерений с использованием таких важных свойств интервала, как монотонность по включению, двусторонняя аппроксимация, сужение интервальной функции наиболее адаптировано для решения задач измерений и метрологии. Способ основан на построении интерполяционной функции внутри интервала ее гарантированного нахождения; значения функции в узлах интерполяции совпадают с робастными, эффективными и состоятельными оценками полученных результатов измерений, а в точках, удаленных от узлов, посредством сжимающего оператора внутренней аппроксимации стремятся к значениям, полученным МНК внутри гарантированного интервала. Результаты. Развитие GUМ-подхода построением регрессионной кривой на интервальных переменных. Выводы. Переход на интервальные переменные позволяет преодолеть некоторые недостатки, указанные в самом GUМ.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Рассмотрена задача расчета магнитных полей магнитострикционных преобразователей (МП), в частности магнитострикционных преобразователей уровня численными методами с применением SDN-сетей. Материалы и методы. Подобные расчеты приводят к необходимости численного решения систем линейных алгебраических уравнений с большим числом неизвестных. При этом значительно упростить и повысить эффективность решения можно путем предварительной LU-факторизации матрицы коэффициентов системы. Существующие алгоритмы LU-факторизации обладают рядом недостатков и не могут быть эффективно использованы для расчета магнитных полей МП. Результаты . Описано применение модифицированного алгоритма LU-факторизации, рассчитанного на работу в SDN-сети, и показана его эффективность. Выводы . Предложенный алгоритм характеризуется простотой, универсальностью и может быть легко модифицирован для исследования других измерительных устройств, где передача информации осуществляется посредством параметров магнитного поля.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Целью работы является разработка модели стабилизации вихретоковых датчиков перемещения в составе схемы электрической принципиальной генератора частоты за счет автоматической регулировки параметров устройства. Материалы и методы. Схемотехнические решения отработаны в симуляторе РSрiсе (МiсrоСАР). На основе полученных экспериментальных данных разработана модель стабилизации параметров вихретоковых датчиков перемещения с помощью обратной связи в цепи генератора и автоматической регулировки параметров схемы в зависимости от режимов работы устройства. Результаты. Рассмотрены канонические схемы генераторов частоты применительно к вихретоковым датчикам перемещения. Определены границы надежного запуска и работы генераторов частоты. Разработана модель генератора частоты на основе дифференциальной схемы усилителя. Выводы. Рассмотрены вопросы повышения стабильности частоты генератора при прочих равных условиях, вопросы повышения устойчивости запуска генераторов в режиме автоколебаний, регулирование параметров работы в условиях внешних воздействующих факторов. Проведено моделирование ключевых моментов работы схемы.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Исследована возможность определения параметров многоэлементных электрических цепей с использованием совокупного метода измерений. Материалы и методы. Выполнено математическое моделирование измерительных схем. Оценка случайной погрешности результатов измерений параметров четырехэлементной электрической цепи получена путем моделирования методом Монте-Карло. Результаты . Приведены расчетные соотношения для определения параметров элементов четырехэлементной RС -цепи. Даны оценки методической и случайной составляющих погрешностей измерений параметров элементов цепи. Сформулированы требования к средствам получения отсчетов выходного напряжения измерительной схемы в фиксированные моменты времени. Выводы . Подтверждена возможность совокупных измерений параметров многоэлементных электрических цепей с погрешностью не более 1 %.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Индуктивные датчики (ИД) можно использовать в устройствах измерения состава жидких сред, влажности сыпучих и твердых материалов и обеспечивают ряд преимуществ перед более распространенными кондуктометрическими датчиками, например, позволяют осуществить более точные измерения движущихся материалов или находящихся в ампулах агрессивных и токсичных сред. Меньшее распространение индуктивные датчики получили из-за сложности конструкции и появления резонансных эффектов в совокупности с емкостью ИД. Материалы и методы . Анализ погрешностей измерительных схем проведен для четырехэлементной схемы замещения ИД с учетом реальных параметров, используемых в многоканальном преобразователе параметров электрофизических свойств веществ методом теории направленных графов. Результаты . Составлены операторные уравнения выходных напряжений активных измерительных схем, несущих информацию о всех параметрах ИД. Переход от операторной формы уравнений во временную и анализ погрешностей осуществлен с использованием символьного преобразования в программном продукте Марlе. Представлены графики рассчитанных погрешностей. Выводы . Проведенный анализ погрешностей позволил определить требования и выбрать тип операционного усилителя ОУ. По значениям погрешности инвариантности были определены диапазоны допустимых измерений значений неинформативных параметров индуктивных датчиков, обеспечивающих заданную погрешность.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Рассматривается задача повышения информативности электрокардиографических обследований путем реконструкции параметров эквивалентного электрического генератора сердца (ЭЭГС). Предложена обработка электрокардиосигналов многоканальных кардиоотведений с учетом известных координат электродов и геометрических параметров торса человека, что позволяет получить временную динамику изменений координат и вектора дипольного момента эквивалентного электрического генератора дипольного типа в течение кардиоцикла. Материалы и методы . С целью повышения устойчивости результатов реконструкции рассмотрен способ регуляризации алгоритма реконструкции с автоматическим определением коэффициента регуляризации. Результаты . Представлены примеры расчета коэффициента регуляризации. Предложена оценка устойчивости результатов реконструкции с помощью конечных разностей первого порядка. Рассмотрено влияние масштабного уровня регуляризации на устойчивость временной динамики координат ЭЭГС и на относительную погрешность аппроксимации электрокардиосигналов модельным источником. Выводы . Представленнные примеры работы регуляризированного алгоритма показывают возможность наблюдения устойчивой временной динамики параметров ЭЭГС. Алгоритм предназначен для повышения эффективности диагностики в электрокардиологии, в том числе диагностики преходящей ишемии миокарда.