Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы измерения механических величин

Диссертационная работа:

Измайлов Акрам Мехти оглы. Прецизионный частотно-временной датчик скорости звука и гидрологические средства измерения на его основе : ил РГБ ОД 61:85-5/2866

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВВДЕНИЕ 4

В.-I. Актуальность выбранного направления 4

В.-2. Общая характеристика работы 7

В. -3. Выносимые на защиту положения 15

ГЛАВА I. Современное состояние и развитие средств ,измерения гидрологических параметров океана 17

1.1. Общая характеристика гидрологических параметров океана 17

1.2. Анализ современного состояния и перспективы развития средств измерения гидрологических параметров океана 20

1.3. Выводы анализа современного состояния развития средств измерения гидрологических параметров 25

ГЛАВА 2. Системотехнические основы построения прецизионных ультразвуковых гидрологических ,средств измерения 28

2.1. Предлагаемые принципа построения средств измерения гидрологических параметров океана 28

2.2. Сравнительный анализ методов и средств измерения скорости звука 32

ГЛАВА 3. Первичный измерительный преобразователь 44

3.1. Особенности работы первичного измерительного преобразователя 45

ГЛАВА 4. Промежуточный измерительный преобразователь. 86

4.1. Калибровка частотно-временного датчика скорости ультразвуковых колебаний 133

ГЛАВА 5. Вторичные информационно-измерительные преобразователи к частотно-временным ультразвуковым ,гидрологическим средствам измерения 138

5.1. Аналоговые измерительные преобразователи 139

5.2. Цифровые преобразователи 1

5.2.1. Электронные цифровые счетные устройства 147

5.2.2. Электромеханические цифровые счетные устройства 161

ГЛАВА 6. Некоторые примеры построения ультразвуковых средств измерения частотно-временного принципа

для научных исследований и промышленного назначения 169

6.1. Частотно-временной ультразвуковой датчик скорости океанических течений 169

6.2. Магнитный компас с ультразвуковым съемом измерительной информации 175

6.3. Частотно-временные ультразвуковые промышленные датчики расхода, счетчики и дозаторы 178

7. ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 181

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 185

8. Приложение. Акт об использовании диссертационной работы Измайлова A.M. "Прецизионный частотно-временной датчик скорости звука и гидрологические средства измерения на

его основе" 192 

Введение к работе:

Проблема фундаментального и всестороннего исследования и освоения Мирового океана (МО) выдвигает задачу получения оперативной и достоверной измерительной информации (ИИ) о параметрах водной среды и гидрофизических процессов.

Задача получения такой информации в настоящее время весьма актуальна и объясняется необходимостью:

- дальнейшей разработки и совершенствования фундаментальных и прикладных аспектов физики моря и активно взаимодействующей с ним атмосферы;

- изучения океана в качестве одного из основных факторов, формирующих погоду и климат большинства стран нашей планеты;

- планомерного и научно обоснованного освоения огромных пищевых, минеральных и энергетических ресурсов океана;

- проведения оперативного контроля за состоянием мирового океана и разработки методов и технических средств его защиты от загрязнения;

- рациональной организации экономически выгодных и безопасных международных и внутренних путей сообщения;

- оптимального выбора места строительства морских инженерно-технических сооружений;

- решения многих других научно-технических и прикладных вопросов, связанных с океаном.

Важную роль в успешном решении поставленной задачи призваны сыграть гидрологические средства измерения (СГЙ), представляющие собой интенсивно развивающуюся и перспективную ветвь отечественного научного приборостроения, и созданные основе океанологические информационно-измерительные комплексы (ШИК).

За последние годы в практике океанологического приборостроения достигнут определенный прогресс созданы и находятся в стадии разработки отдельные средства измерения с достаточно высокими метрологическими и динамическими характеристиками /1 7/, применение которых уже сегодня позволяет успешно реализовать многие национальные и международные программы исследования океана. Вместе с тем следует отметить, что в сфере разработки и изготовления гидрологических средств измерения пока еще имеется ряд нерешенных задач научного, технического и организационного характера. В частности, выполненный по данным /1 7/ анализ современного состояния и перспектив развития таких средств показывает:

- разрабатываемые и изготавливаемые специализированными предприятиями средства измерения, в основном, ориентированы на решение узкоцелевых задач, определяемых научными и практическими интересами создателей океанологической аппаратуры;

- используемые в практике океанологических исследований средства измерения имеют неоправданно большое количество типов и модификаций, отличающихся принципами измерения, схемотехническими и конструкторско-технологическими решениями, видами выходных сигналов, параметрами напряжения питания и т.д.;

- номенклатура нормируемых метрологических и динамических характеристик гидрологических средств измерения, а также способы их представления, в основном, не соответствуют требованиям действующих нормативно-технических документов (ГОСТ,ОСТ);

- разрабатываемые и находящиеся в эксплуатации гидрологические средства измерениям основном, не обладают информативной, метрологической, энергетической и эксплуатационной совместимостью с изделиями Государственной системы приборов (ГСП);

- в практике океанологических работ все еще применяются средства измерения с индивидуальными, градуировочныии характеристиками.

Именно сложившееся и действующее в сфере разработки и эксплуатации океанологической аппаратуры состояние способствует увеличению парка применяемых гидрологических средств измерения и устройств отображения и обработки результатов измерения, требует привлечения большого количества квалифицированных специалистов для их обслуживания и ремонта, создает сложности в оперативном применении гидрологической информации, полученной разнотипными средствами измерения в отдельных районах мирового океана, затрудняет разработку единых нормативно-технических документов на методы и технические средства поверки последних при выпуске из производства и в процессе эксплуатации и т.д.

Очевидно, что все перечисленное, в конечном итоге, снижает Эффективность и качество проводимых исследований Мирового океана, приводит в большим непроизводительным затратам и препятствует освоению и промышленному выпуску средств измерения, отвечающих современному уровню приборостроения.

Совокупность задач в сфере океанологического приборостроения предлагается решать путем создания унифицированного ряда ультразвуковых (УЗ) гидрологических средств измерения на основе принципиально нового и впервые предложенного в практике океанологических исследований /8 10 / частотно-временного (433) датчика скорости звука (ДС), позволяющего построение средств измерения (СИ) с характеристиками, практически охватывающими диапазон и динамику изменчивости гидрологических параметров (Ш) океана, объединенных единством принципа измерения и отвечающих повременным требованиям измерительной техники, вместо практикуемой в настоящее время разработки гидрологических средств измерения узкоцелевого назначения.

Таким образом, актуальность поставленной задачи и технические и экономические преимущества предлагаемого подхода очевидны.

Поставленная задача выдвигает необходимость разработки физико-технических, научно-исследовательских и конструкторско-технологических принципов построения ультразвуковых частотно-временных гидрологических средств измерения.

В.-2. Общая характеристика работы

В настоящей диссертации обобщены результаты выполненных соискателем теоретических, научно-исследовательских, экспериментальных и опытно-конструкторских работ в сфере создания средств измерения гидрологических параметров океана, расхода, количества и дозирования жидких сред и навигации. Перечисленные работы были выполнены в Институте космических исследований природных ресурсов Академии наук Азербайджанской ССР и в Специальном конструкторском бюро "Нефтехимприбор" шинприбора СССР.

В целом, полученные результаты работ положены в основу принципов построения унифицированного ряда ультразвуковых частотно-временных гидрологических оредств измерения с позиций:

- достижения единства принципа измерения гидрологических параметров;

- обеспечения высоких метрологических и динамических показателей, а также эксплуатационной надежности средств измерения;

- максимальной унификации схемотехнических и конструкторс-ко-технологических решений функциональных измерительных преобразователей (ЙН) и блоков средств измерения на основе принципов агрегатирования Государственной системы приборов;

- разработки нормативно-технической документации на методы и ,технические средства поверки гидрологических средств измерения ,при выпуске их из производства и в процессе эксплуатации;

- создания технических средств поверки и их утверждения органами Госстандарта;

- обеспечения информационной, метрологической, энергетической и эксплуатационной совместимости создаваемых средств измерения с Государственной системой приборов.

Эффективность предлагаемого подхода подтверждена рядом положительных результатов теоретических, научно—исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию средств измерения гидрологических параметров океана, расхода, количества и дозирования жидких сред, а также средств навигации - компасов на основе частотно-временного датчика скорости звука, применяемого в качестве "базового ядра" создаваемых средств измерения.

Внедрение предлагаемых принципов построения гидрологических средетв измерения позволит наиболее полно обеспечить потребности ученых и практиков, занимавшихся вопросами исследования и освоения океана, получить значительный экономический эффект за счет применения унифицированных функциональных измерительных преобразователей и блоков, и улучшения технологичности.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка и исследование принципиально нового прецизионного ультразвукового частотно-временного датчика скорости звука в морской воде и создание на его основе унифицированного ряда ультразвуковых средств измерения гидрологических параметров океана и навигации.

Научная новизна. Научная новизна настоящей диссертационной работы состоит в обосновании и реализации теоретических и технических аспектов создания ультразвукового частотно-временного датчика скорости звука в морской воде. При этом получены следующие новые результаты:

- впервые в отечественной и зарубежной практике океанологических работ разработан и исследован ультразвуковой частотно-временной датчик скорости звука, сочетающий высокую точность и чувствительность измерения (диапазон измерения 1400 - 1600 м/с, выходной сигнал - частотный, изменяющийся в указанном диапазоне от 140000 Гц до 160000 Гц, чувствительность 100 Гц/м/с, систематическая погрешность не более + 0,03 %, длина акустической базы-- 0,08 м, "паразитное" время задержки в акустических и электрических преобразователях датчика порядка 4 10 гс);

- предложена структура частотно-временного датчика скорости звука и получены аналитические зависимости, определяющие в структуре информационные и динамические процессы;

- получены соотношения и практические рекомендации для расчета и построения для импульсных ультразвуковых средств измерения "базовой модели" пьезоэлектрического преобразователя, обеспечивающего приемный сигнал, не искаженный акустическими шумами, малой длительности и высокой крутизны и имеющий высокую эксплуатационную надежность и долговечность;

- получены алгоритмы для оценки составляющих погрешности частотно-временного датчика скорости звука с учетом внешних воздействующих факторов и рекомендована минимальная совокупность характеристик измерительных преобразователей и блоков для описания погрешности датчика;

- предложена схема прецизионного измерительного преобразователя частоты в унифи і дарованные сигналы постоянного напряжения и тока (линейность преобразования не хуже + 0,05$)) и предложены принципы построения цифровых преобразователей, исходя из требуемых условий быстродействия, помехозащищенности, сохранения информации при кратковременных (до 10 мин) и длительных (сутки и более) выключениях напряжения питания;

- на основе частотно-временного датчика скорости звука ("базового ядра") разработаны ряд средств измерения и навигации (датчик скорости и направления океанических течений, расходомеры и счетчики жидких сред, магнитный компас и т.д.). 

Практическая ценность. Практическая ценность работы заключат, ется в подтверждении результатов теоретических и экспериментальных исследований в создании прецизионного частотно-временного датчика скорости звука в морской воде и разработке на его основе ряда унифицированных средств измерения гидрологических параметров океана, расхода, количества и дозирования жидких сред, а также навигации. Практические результаты, полученные в диссертационной работе используются в настоящее время в ШО Космических исследований (Ж Азербайджанской ССР) для построения гидрометеорологического информационно-измерительного комплекса. При этом частотно-временнной датчик скорости звука используется в качестве "базового ядра", создаваемого унифицированного ряда ультразвуковых средств измерения гидрометеорологических параметров (датчик скорости и направления воздушных течений, датчики температуры морской воды и воздуха, датчик атмосферного давления и датчик относительной влажности приводного слоя атмосферы),

- II а также средств навигации - компасов. Разработанные вторичные информационно-измерительные преобразователи используются в качестве устройств отображения, регистрации и хранения гидрометеорологической информации. Разработаны, прошли Государственные приемочные испытания и серийно выпускаются расходомеры и дозаторы жидких сред типа "Марс-I" и "Марс-3".

Методика выполнения исследований. Методика исследований базируется на основе теорий информационно-измерительной техники, линейной акустики и погрешности с последующей экспериментальной, конструкторской и промышленной проверкой результатов работ.

Приведенные в работе алгоритмы получены путем аналитического исследования и решения частных задач, из которых каждая последующая обобщает предыдущую.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 144 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками и таблицами на 37 страницах и состоит из введения и 6 глав, заключения и списка литературы из 81 наименования. 

Подобные работы
Жарков Владислав Владимирович
Разработка и исследование методов и средств диагностики электрических машин на основе измерения их полей рассеяния
Марусина Мария Яковлевна
Повышение качества измерений на основе теоретико-группового анализа и синтеза измерительных систем
Мясникова Мария Геннадьевна
Измерение параметров электрических сигналов на основе метода Прони
Цыпин Владимир Борисович
Вторичные преобразователи для измерителей перемещения на основе трансформаторных растровых датчиков
Бирюков Сергей Владимирович
Методы и средства измерения напряженности электрических полей, обеспечивающие уменьшение погрешности и расширение пространственного диапазона измерения
Кузнецова Елизавета Петровна
Разработка методики и средств измерения давления под движителями сельскохозяйственной техники
Кострикина Инна Анатольевна
Методы и средства измерений электрических параметров материалов для оценивания влажности
Бабаев Сергей Сергеевич
Разработка координатного метода и средства измерения угла и параметров отклолнений формы конических поверхностей деталей машин
Писарев Аркадий Петрович
Моделирование взаимодействия объекта и средства измерения для совершенствования тонометров и термометров
Нефедьев Дмитрий Иванович
Методы и средства измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей в электроэнергетике

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net