+
Прогнозирование динамических характеристик термопар с тонкопроволочными чувствительными элементами
стр.83-92
Сафина И. А., Артемьева С. А.
Прогнозирование динамических характеристик термопар является одним из актуальных направлений в области динамических измерений нестационарных температур жидких и газообразных сред. Прогнозирование динамических характеристик термопар позволяет обеспечить эффективную непрерывную коррекцию в системах автоматического управления нестационарной температурой. Целью данной работы являлась разработка теоретически обоснованного соотношения, связывающего текущую или ожидаемую постоянную времени тонкопроволочных термопар, с известной постоянной времени, установленной при известных параметрах жидких и газообразных сред.Выведено выражение, связывающее постоянную времени тонкопроволочных термопар с условиями теплообмена с измеряемой средой и теплофизическими характеристиками чувствительных элементов термопар. Получена также приближённая формула для расчёта внутреннего сопротивления проволочных чувствительных элементов термопар, которое необходимо учитывать при вычислении постоянной времени термопары. С учётом полученных выражений сформировано многопараметрическое соотношение, связывающее текущую или ожидаемую постоянную времени тонкопроволочных термопар, с известной постоянной времени, установленной при известных параметрах измеряемых сред.Сформированное многопараметрическое соотношение предложено упростить и сделать зависимым, например, от комплекса «ожидаемая скорость измеряемой среды × ожидаемая плотность измеряемой среды» (Vm2 ρm2 ). Для воздушного потока при различных температурах, давлении и скорости получены упрощённые соотношения в виде гиперболических функций с постоянными параметрами и аргументом в форме комплекса Vm2 ρm2.На примере воздушного потока показано, что сложное многопараметрическое соотношение,связывающее ожидаемую и известную постоянные времени термопар, можно упростить до гиперболической зависимости, где аргументом может выступить комплекс Vm2 ρm2. Причём степень приближения гиперболических зависимостей к точным значениям многопараметрического соотношения может достигать по критерию R-square = 0.9592.Предложено точное с точки зрения теории теплообмена и теплопроводности многопараметрическое соотношение, связывающее известную постоянную времени термопары с ожидаемой или текущей постоянной времени этой же термопары при иных параметрах измеряемой среды. Предложенное соотношение может быть использовано в системах автоматического управления нестационарной температурой различных жидких или газообразных сред для обеспечения непрерывной коррекции динамических характеристик термопар. В зависимости от числа измеряемых параметров среды предложенное многопараметрическое соотношение может быть заменено упрощёнными измеряемой соотношениями с другими комплексами, содержащими, например, плотность, скорость, расход и давление среды.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Спектрофотометры диффузного отражения на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA Hamamatsu
стр.93-104
Фираго B. А., Левкович Н. В., Шулико К. И.
Спектроскопия диффузного отражения с пространственным разрешением – перспективное направление неразрушающего контроля свойств ряда рассеивающих мелкодисперсных материалов, в том числе и продуктов питания. Она может найти широкое практическое применение только при наличии компактной, простой в применении и недорогой спектрофотометрической техники. Цель статьи – исследование возможности создания портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu, которые работают в комплексе с современными вычислительными средствами.Рассмотрены схемы подключения мини-спектрометров C12880MA и C11708MA к портативным вычислительным устройствам. Показана целесообразность использования малогабаритной микропроцессорной платы ARM STM32F103C8T6 (Blue pill) на чипе STM32F103C8T6. Её использование в схеме подключения позволило упростить обмен данными с управляющим компьютером по USB интерфейсу и формирование всех сигналов, которые необходимы для управления работой мини-спектрометра.Созданы два экспериментальных образца спектрофотометров на основе мини-спектрометров C12880MA и C11708MA и микропроцессоров STM32 и исследованы их характеристики. Приведены методика градуировки и особенности программного обеспечения этих спектрофотометров. Описанные особенности обеспечивают оперативность модификации программного обеспечения под решаемую спектрофотометрическую задачу. Выявлено наличие искажений регистрируемых спектров в коротковолновом участке спектрального диапазона C12880MA. Они возникают за счёт фокусировки вогнутой дифракционной решеткой части рассеиваемого ей излучения в нулевой порядок.Апробация созданных портативных спектрофотометров на основе мини-спектрометров Hamamatsu указывает на возможность их применения в портативной спектрофотометрической технике и устройствах спектрального контроля оптических свойств рассеивающих материалов. Описанная методика градуировки позволяет определять диапазон спектра, в котором искажения регистрируемых спектров минимальны. Предлагаемые решения позволяют существенно снизить стоимость устройств спектроскопии диффузного отражения с пространственным разрешением и расширить возможности их использования в различных отраслях науки и производства.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Система устранения аварийных сбросов в сточные воды предприятий с использованием относительного описания спектров веществ
стр.105-111
Алексеев В. А., Юран С. И., Усольцев В. П., Шульмин Д. Н.
Серьёзной экологической проблемой являются залповые аварийные сбросы вредных веществ в сточные воды предприятий, которые, как правило, представляют сгустки определённой длительности. Образованные сгустки могут попасть в естественные водоёмы при сбросе сточных вод. Поэтому актуальна задача обнаружения указанных сгустков в реальном масштабе времени.Для решения данной задачи предлагается вариант построения автоматизированной системы фиксации и идентификации аварийных сбросов вредных веществ в сточные воды промышленного предприятия при запроектных авариях. Отличие системы заключается в использовании лазерного зондирования сточных вод одновременно на нескольких длинах волн излучения в реальном масштабе времени.Идентификация аварийных сбросов производится на основании анализа спектров пропускания веществ с использованием оригинального описания цифровых сигналов регистрируемых спектров веществ. Используется относительное описание на составляющих решетчатой функции спектра аварийных сбросов, построенное с использованием отношения порядка между составляющими решетчатой функции. Идентификация аварийного сброса осуществляется путём сравнения относительного описания спектра аварийного сброса с эталонами спектров возможных вредных веществ для данного предприятия, причём эталоны спектров этих веществ представлены в виде относительного описания с использованием отношения «больше»–«меньше».Приведена структурная схема системы устранения аварийных сбросов, описана её работа и назначение отдельных элементов системы. Система содержит устройство идентификации аварийных сгустков, устройство обработки регистрируемых спектров и хранения эталонов спектров вредных веществ и устройство управления задвижками в системе сточных вод. За счёт установки источников лазерного излучения по периметру трубы, по которой движется жидкость, обеспечивается одновременное лазерное воздействие на проходящий по трубе аварийный сгусток вредных веществ. Анализ проходящего по сточной трубе сгустка позволяет проводить открытие задвижек для каждого из прогнозируемых аварийных сгустков при получении команды от устройства управления и отвести появившийся сгусток в соответствующий отстойник.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Влияние габаритных параметров цилиндрического экрана на эффективность экранирования
стр.112-116
Канафьев О. Д., Труханов А. В., Зубарь Т. И., Грабчиков С. С., Панасюк М. И., Котельникова А. Н., Федькин В. А., Федосюк В. М.
Изучение влияния габаритных параметров на экранирующие свойства цилиндрических экранов позволит оптимизировать процесс синтеза, а также снизить затраты на производство, за счёт уменьшения используемого материала. Целью данной работы было сравнение результатов теоретического расчёта эффективности экранирования бесконечного цилиндрического экрана и данных, полученных в реальных условиях.Методом электрохимического осаждения был синтезирован цилиндрический экран Ni-Fe, длина которого составила 32 см, диаметр 4,5 см, толщина экранирующего покрытия составила≈ 100 мкм. Затем длина цилиндра уменьшалась от 30 до 6 см с шагом в 4 см, для каждой длины цилиндра была измерена эффективность экранирования с помощью полеобразующей системы трёхкоординатных катушек Гельмгольца.Результаты измерений показали, что расчёт эффективности экранирования бесконечного цилиндрического экрана справедлив при длине цилиндра l ≥ 18–20 см. При значениях l ˂ 15 см эффективность экранирования заметно снижается.Анализ полученных данных позволил сделать вывод о необходимости определения поправочного коэффициента при расчётах эффективности экранирования цилиндрического экрана.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Подход к контролю магнитных параметров сердцевин цепочки шаров. Диагностика разных по длине цепочки и радиусу сердцевин
стр.117-127
Сандуляк А. А., Сандуляк Д. А., Горпиненко Ю. О., Сандуляк А. В., Ершова В. А.
Базовыми структурными элементами намагничиваемой гранулированной среды (эффективно используемой, в частности, в устройствах для тонкой магнитной сепарации) являются цепочки гранул (согласно поканальной модели), в связи с чем возникает необходимость в детализации особенностей их намагничивания. Цель работы – разработка и реализация подхода к измерениям магнитных (микро) потоков по сердцевинам разного радиуса r в цепочке гранул при помощи специально разработанного (по технологии печатных плат) датчика, используя доступные для таких измерений шары повышенного радиуса R (15 и 20 мм).По данным измерений магнитных (микро)потоков получены данные средней индукции в каждой из квазисплошных сердцевин цепочки шаров, а также данные магнитной проницаемости и восприимчивости этих сердцевин, их намагниченности для разных значений напряжённости намагничивающего поля. Показано, что зависимости указанных магнитных параметров от числа шаров n в цепочке обобщаются по r /R для разных R.Эти зависимости, возрастая по мере увеличения n вследствие уменьшения размагничивающего фактора N любой из сердцевин и цепочки в целом, демонстрируют достижение индивидуально предельных значений магнитных параметров и соответствующих автомодельных областей, где N→0. При этом переход к каждой из этих областей, проявляющийся практически независимо от r /R и напряжённости, приходится на значение n = 10–12 = [n]. Тем самым такое, по сути критериальное, значение [n] разграничивает цепочки на достаточно «длинные» – когда n ≥ [n] и «короткие» – когда 2 ≤ n ˂ [n]. Получены и феноменологически описаны данные размагничивающего фактора для разных сердцевин «коротких» цепочек шаров.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Спектральное представление измерительных одиночных и квазипериодических сигналов
стр.128-138
Суходолов Ю. B., Исаев А. В., Шейников А. А.
Решение задач по спектральной обработке одиночных и квазипериодических сигналов в системах измерения и диагностики непосредственно связанно с их выделением на фоне внешних помех или шумов. Целью работы являлось исследование одиночных и квазипериодических сигналов, т. е. сигналов, ограниченных во времени, представленных в виде отдельных компонент; разработка математического аппарата, связывающего отдельные компоненты исходного, ограниченного во времени сигнала, со спектральными характеристиками периодического, который получен из исходного путём его периодизации.В работе проведён анализ спектра квазипериодического сигнала, который представлен из участков спектральной плотности, разделённых спектральными составляющими с нулевой амплитудой. Рассмотрен процесс периодизации сигнала на примере однополярных прямоугольных импульсов. Выбрано представление анализируемого сложного одиночного сигнала в виде линейной комбинации заданных функций, ограниченных по времени длительностью рассматриваемого сигнала. Определено, что наиболее логично и эффективно в качестве линейной комбинации заданных функций использовать радиоимпульсы. Представлена спектральная плотность исследуемого сигнала в виде суммы спектральных плотностей радиоимпульсов той же длительности с изменяющейся несущей частотой. Исходный сигнал представлен как сумма составляющих компонент (радиоимпульсов), которые формируют ограниченный во времени частотный спектр – квастр. В результате показана корреляция рассматриваемого квазипериодического сигнала с параметрами периодического сигнала (амплитудой, периодом и начальной фазой).Разработан формат представления ограниченных во времени сигналов в виде компонент, связанных со спектральными характеристиками периодического сигнала, который получен из исходного путём его периодизации. Сформированный математический аппарат позволяет упростить алгоритмическое обеспечение измерительных систем за счёт исключения корреляционной обработки сигнала.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Вероятность ошибочной регистрации данных в однофотонном канале связи стирающего типа с приёмником на основе счётчика фотонов
стр.139-146
При измерении маломощных оптических сигналов, передаваемых в каналах однофотонной связи, приёмные модули должны обеспечивать наибольшую достоверность принятых данных.В этой связи целесообразно использовать счётчики фотонов, которые являются высокочувствительными, однако характеризуются ошибками регистрации данных. Поэтому цель работы– исследовать влияние интенсивности регистрируемого оптического излучения J0 при передаче двоичных символов «0» на вероятность регистрации на выходе канала связи символов «1» при наличии символов «0» на его входе P(1/0).На основе методики уменьшения потерь информации определены статистические распределения смеси числа темновых и сигнальных импульсов на выходе счётчика фотонов при регистрации двоичных символов «0» Pst0 (N ), при которых вероятность P(1/0) минимальная.Определены вероятности P(1/0) для канала связи, содержащего в качестве приёмного модуля счётчик фотонов при различных значениях напряжения питания лавинного фотоприёмника Uпит и интенсивности оптического сигнала, используемого для передачи двоичных символов «0» J0 .Экспериментальные результаты показали, что с увеличением интенсивности оптического сигнала J0 зависимости P(1/0) от J0 вначале практически не изменяются и сохраняют постоянную величину. Однако при дальнейшем увеличении J0 имеет место линейно возрастающий характер зависимостей P(1/0) от J0 . Причём при прочих равных параметрах приёма такой характер зависимостей P(1/0) от J0 начинает проявляться при бо́льших интенсивностях оптического сигнала J0 с увеличением напряжения питания лавинного фотоприёмника.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Структуроскопия витков пружин после высокотемпературной механической обработки на основе измерения скорости рэлеевских волн
стр.147-154
Муравьев В. B., Гущина Л. В.
Для изготовления рессорных пружин подвижного состава (вагонов, локомотивов, автомобилей) применяют прутки из пружинных сталей. При высокотемпературной механической обработке при навивке пружин и их закалке возникает различие в скоростях охлаждения внутренней и наружной сторон витков пружины, что приводит к различию в структурном состоянии и сказывается на долговечности пружин. Цель работы – исследование влияния структурных изменений в наружной и внутренней поверхности витков пружин рессорной стали после операций навивки и высокотемпературной механической обработки на измеряемые характеристики рэлеевских акустических волн.Исследованы скорости распространения рэлеевских волн в рессорно-пружинной стали 60С2А после операций навивки и высокотемпературной механической обработки. Для исследований использованы теневой метод и метод автоциркуляции с пьезоэлектрическими преобразователями ЦТС-19 частотой 5 МГц с конструкцией специального блока. Преобразователи обеспечивают ввод и приём рэлеевской волны по внутренней и наружной образующей поверхности пружины. Показано, что метод сравнения результатов измерения скорости рэлеевских волн на фиксированной базе по образующей витка на внутренней и внешней поверхностях пружины чувствителен к нарушениям в структуре материала и появлениям дефектов. Найдена однозначная связь структурных состояний на внешней и внутренней стороне пружины со скоростью рэлеевской волны.В результате проведённых измерений сделан вывод о значимой чувствительности рэлеевских волн к структурному состоянию исследуемой стали. Обнаружен рост скорости волны на внутренней поверхности витка в зоне контакта с оправкой относительно внешней стороны витка, сигнализирующий о неполной закалке стали в этой зоне в процессе высокотемпературной механической обработки. Относительная разница скоростей в разных образцах пружин составляет приблизительно до 1 % (≈ 30 м/c), что является значительной величиной для оценки качества высокотемпературной механической обработки.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
