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 электрических и магнитных величин

Диссертационная работа:

Шаронов Геннадий Иванович. Разработка средств измерения параметров пассивных двухполюсников в многополюсных электрических цепях на основе алгоритма изменения конфигурации измерительной цепи. : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.05 Л., 1992 206 с. РГБ ОД, 61:92-5/3464-9

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 5

ВВЕДЕНИЕ 7

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ
ДВУХПОЛЮСНИКОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В МНОГОПОЛЮСНОЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ . . . 14

1.1 Сравнительная оценка известных методов измерения
параметров ПКД, расположенных в МЭЦ типа
треугольник и звезда 14

  1. Сущность косвенного метода измерения параметров отдельного ПКД на базе ИЦ с ПДН или ПДТ 22

  2. Анализ погрешности косвенного метода измерения параметров отдельного ПКД от неинформативных

параметров ИЦ на базе ПДН и ПДТ 29

1.4. Постановка задачи исследования . , 92

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ
ЦЕПЕЙ, РЕАЛИЗУЮЩИХ АЛГОРИТМ ИЗМЕНЕНИЯ КОНФИГУРАЦИИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ - 44

2.1. Синтез измерительных цепей для измерения модуля

КП и КС отдельного ПКД ^9

2. 2. Синтез измерительных цепей для измерения модуля

КП и КС ПКД, расположенного в МЭЦ типа П 52

2. 3. Синтез измерительных цепей для измерения модуля

КП и КС ПКД, расположенного в МЭЦ типа Т и Н 60

2. 4. Анализ и синтез измерительных цепей для измерения

составляющих КП и КС исследуемого ПКД* расположенного

в МЭЦ типа П,Т и К об

Амплитудный способ измерения составляющих КП и КС

исследуемого ПКД ЬВ

Фазовый способ измерения составляющих КП и КС

исследуемого ПКД 72

Амплитудно-фазовый способ измерения составляющих

КП и КС исследуемого ПКД 12

Выводы S3

СИНТЕЗ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПКД И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Разработка структурных схем функциональных преобразователей и средств измерения, реализующих

амплитудный способ

Разработка структурных схем функциональных преобразователей и средств измерения, реализующих

фазовый способ 91

Разработка структурных схем функциональных преобразователей и средств измерения, реализующих

амплитудно-фазовый способ 95'

Выводы /OS

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗНАЧЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ РЕЗИСТОРОВ И РЕЗУЛЬТАТЫ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ /09

Выбор ИЦ и разработка структурной схемы измерительного

комплекса І 09

Описание измерительного комплекса и принцип его

работы 1$

Программное обеспечение измерительного комплекса . . . 121 Результаты моделирования точностных характеристик измерительного комплекса ............... 12 1

Выводы ity

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 4Ъ6

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. їЗЗ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акты внедрения результатов

работы в промышленность №и

ПРИЛОЖЕНИЕ Й. Программа и результаты имитационного
моделирования измерительного
комплекса 15$

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Протокол метрологической аттестации

измерительного комплекса для измерения
номинального значения прецизионных
постоянных резисторов с допускаемым
отклонением (0,005,.., ,0,05) % 173

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Программное обеспечение измерительного

комплекса Ї93

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АЛ - амплитудный преобразователь

АДЇЇ - аналого-цифровой преобразователь

ВС - блок сопряжения

ГИ - генератор импульсов

ИГС - источник гармонического сигнала

ЙМЭЦ - исследуемая многополюсная электрическая цепь

ИН - источник напряжения

ИПТ - источник постоянного тока

ИП ПКД - измеритель параметров пассивных комплексных двухпо
люсников

ИТ - источник тока

Щ - измерительная цепь

ИЭ - источник энергии

КС - комплексное сопротивление

КП - комплексная проводимость

К - ключ

КМИЦ - компенсационно-мостовая измерительная цепь

МЭД - многополюсная электрическая цепь

Щ - мультиплексор данных

МИД - мостовая измерительная цепь

МПТ - мост переменного тока

Н - МЭД типа звезда с двумя недоступными узлами

ОМЭД - образцовая многополюсная электрическая цепь

П - МЭЦ типа треугольник

ПКД - пассивный комплексный двухполюсник

ПЙЦ - пассивная измерительная цепь

ПДН - пассивный делитель напряжения

\

* t

ПДГ - пассивный делитель тока

Iffi - преобразователь напряжения

ГЗТ - преобразователь тока

РУС - регистр управляющих сигналов

СИ ГЩ - средство измерения параметров пассивных

комплексных двухполюсников
Т - МЭЦ типа звезда с одним недоступным узлом

ФЇЇ - функциональный преобразователь

ФЦП - фазо-цифровой преобразователь
ФЧВ - фазочувствительный выпрямитель
ВДГП - цифровой измерительный прибор
Э - экран

Введение к работе:

Актуальность темы. Представление электрических цепей в виде двухполюсников, расположенных в многополюсной электрической цепи (МЭЦ), образованной соединением двухполюсников в замкнутую структуру типа треугольник СП типа) или разомкнутую структуру типа звезда (Т и Н типа ), успешно применяется в радиоэлектронике, электросвязи, электрохимии, медицине, биологии, для контроля параметров и диагностики устройств, а также при получении информации от параметрических датчиков.

Большой вклад в разработку методов и средств измерения параметров пассивных комплексных двухполюсников внесли научные коллективы, руководимые Т. М. Алиевым, JL И. Волгиным, Ф. Б. Гриневичем, М. А. Гаврилюком, В. С. Гутниковым, М. А. Земельманом, С. л. Млюковичем, К. Б. Карандеевым, В. JCL Кнеллером, Б. Я. Лихтциндером, А. К Мелик-Шахназаровым, А. И. Мартяшиным, П. В. Новицким, П. IL Орнатским, А. ф. Прокун-цевым, іа А. Скрипником, М. їй Тузом, Б. И. Швецким, В. М. Шляндиным, Г. А. ііїгамбергером и другими.

Повышение требований к точности и быстродействию измерения параметров пассивных комплексных двухполюсников (ПКД), совершенствование цифровых средств измерения и измерительных информационных систем, внедрение микропроцессорной техники позволило в последнее десятилетие расширить использование косвенных, совокупных и совместных измерений. Для реализации этих измерений можно применять выпускаемые промышленностью высокоточные узлы цифровых приборов для измерения напряжения, тока, фазы. Однако широкое использование совокупных и совместных измерений сдерживается отсутствием методики анализа и синтеза измерительных цепей (ИЦ) с заранее прогнозируемыми свойствами.

Актуальность исследований по созданию методики анализа и синтеза измерительных цепей, алгоритмов инвариантного измерения параметров отдельного ПКД и ПКД, расположенного в исследуемой МЭЦ, отмечена на различных научно-технических конференциях.

Целью работы является разработка средств измерения параметров пассивных двухполюсников, расположенных в многополюсных электрических цепях, на основе алгоритма изменения конфигурации измерительной цепи, без нарушения целостности исследуемой МЭЦ.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

осуществлен анализ методов построения измерителей параметров как отдельного ПКД, так и ПКД, расположенного в МЭЦ типа треугольник и звезда;

обоснована целесообразность использования совокупного и совместного измерения параметров ПКД на основе алгоритма изменения конфигурации измерительной цепи, содержащей пассивные делители напряжения (ПДН) или тока (ПДТ) ;

разработана методика анализа и синтеза Щ, которая позволила синтезировать структурные схемы Щ с ПДН и ПДТ и на их основе реализовать амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый способы измерений параметров ПКД;

разработаны структурные схемы одноканальных и двухканаль-ных функциональных преобразователей, двухканальных измерителей параметров отдельного ПКД и ПКД, расположенного в исследуемой МЭЦ;

разработан и экспериментально исследован многопредельный измерительный комплекс для измерения значения сопротивления прецизионных резисторов.

методы исследования. Б работе использованы основные положения теории функции комплексного переменного, теории линейных электрических цепей, теории матриц и ненаправленных графов, с использованием методов имитационного моделирования на ЭВМ.

Научная новизна. Новыми являются следующие результаты диссертационной работы :

предложена методика на базе анализа матриц и ненаправленных графов известных ИЦ, позволяющая создать матрицы и графы для синтеза новых ИЦ;

получены аналитические выражения амплитудного, фазового и амллитудно-фазового способов совокупного и совместного измерений параметров исследуемого ВДД;

синтезированы обобщенные структурные схемы измерителей параметров ПКД, расположенных в исследуемой МЭЦ;

синтезирована структурная схема двухканального комплекса для'измерения значения сопротивлений прецизионных резисторов.

Практическая ценность работы

Разработанная методика анализа и синтеза ИЦ позволила повысить эффективность проектирования широкодиапазонных измерителей параметров ІЩ, расположенных в МЭЦ.

Созданные универсальные структурные схемы измерителей параметров ПКД обеспечивают независимость результатов измерений от параметров ПКД, расположенных в других ветвях исследуемой МЭЦ, параметров ИЦ и тракта преобразования сигналов. Они ориентированы на использование как существующих, так и вновь осваиваемых промышленностью, цифровых вольтметров, амперметров, фазометров, мини-и микро- ЭВМ,

Разработанный широкодиапазонный измерительный комплекс для дистанционного измерения сопротивления прецизионных резисторов обеспечивает независимость результата измерений от изменения переходных сопротивлений зажимов, сопротивлений жил и изоляции экранированных кабелей, параметров ключей, внутреннего сопротивления источника энергии, входных сопротивлений амперметров.

Основные научные результаты, выносимые на защиту:

методика анализа и синтеза измерительных цепей, реализующих на базе алгоритма изменения конфигурации ИЦ, совокупные и совместные измерения параметров ПКД, расположенного в МЭЦ типа треугольник и звезда;

новые структурные схемы измерителей параметров ПКД, реализующие амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый способы измерения, обеспечивающие инвариантность результата измерения к параметрам ПКД, расположенных в других ветвях исследуемой МЭЦ, ИЦ и тракта преобразования сигналов;

структурная схема двухканального измерительного комплекса для дистанционного измерения значений сопротивлений прецизионных резисторов на базе цифровых амперметров и мини-ЭВМ.

Реализация результатов работы. Полученные в диссертационной работе результаты использовались при разработке:

измерительных цепей, структур, алгоритмов и принципиальных схем вторичных преобразователей приборов измерения параметров движения в НИИФИ г. Пензы;

измерительного комплекса для измерения действительного значения сопротивления прецизионных постоянных резисторов с допускаемым отклонением (0,005,... ,0,05)% в НИЙЭМП г. Пензы.

Полученный экономический эффект от внедрения результатов

диссертационной работы составил в НИШИ и НЙИЭМП, соответственно, 83 тыс. руб. и 49 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения проведенных исследований были доложены и обсуждены на 14-ой, 15-ой, 16-ой, 17-ой и 18-ой научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Пензенского завода-втуза при заводе ВЭМ, филиала ПЛИ (г. Пенза, 1983,... ,1986г.), научно-технической конференции "Проектирование и эксплуатация информационно-вычислительных комплексов" (г. Пенза, 1983г.), областном семинаре "Математические методы и задачи исследования сложных систем" (г. Пенза, 1984г.), 5-ой Всесоюзной конференции " Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации " (г. Москва, Л984г.)» 4-ой научно-технической конференции КамАЗ-КамПИ " Научно-производственные и социально-экономические проблемы производства автомобиля "(г. Набережные Челны, 1988г.).

Публикации. Основные результаты работы освещены в 12 публикациях; среди которых 4 статьи, 3 тезиса докладов на научно-технических конференциях, 1 зарегистрированный отчет по НИР, 4 авторских свидетельства на изобретения.

диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка, насчитывающего 107 наименований, и четырех приложений. Основной текст (без библиографического списка и приложений) содержит 137 страниц, включая 52 рисунка и 8 таблиц.

В первом разделе, на основе проведенного анализа алгоритмов измерения параметров как отдельного ПКД, так и ПКД, расположенного в МЭЦ типа треугольник и звезда, выявлена перспективность косвенного, совокупного и совместного измерений. Реализация этих алгоритмов, при использовании микропроцессорной техники, не вызыва-

1-і

ет больших затруднений и обеспечивает независимость результата
измерения от изменений параметров источника тока с внутренней
комплексной проводимостью 1U или источника напряжения lq с
внутренним комплексным сопротивлением / и . В основу построения
комплекса для измерения параметров ПКД положен принцип двухка-
нальности, когда фиксируются напряжение на зажимах источника тока
Iq и падение напряжения на элементах ПДН или ток источника нап
ряжения Гд и ток через элементы ПДТ. Информация об измеряемом
параметре исследуемого ПКД определяется как отношение этих напря
жений или токов . Для обеспечения инвариантности результата
измерения к параметрам ИЦ ( ненулевым значениям входных комплек
сных проводимостей преобразователей напряжения или вход
ных комплексных сопротивлений 1ІЛ2 преобразователей тока и их
коэффициентов передачи Н{> /) используется алгоритм изменения
конфигурации ИЦ.

Во втором разделе представлена методика анализа и синтеза структурных схем ИД, которые реализуют, на базе алгоритма изменения конфигурации ИЦ с ПДН и ПДТ, совокупное или совместное измерение параметров ПКД.

Третий раздел посвящен вопросам разработки структурных схем измерителей параметров ПКД и функциональных преобразователей.

В четвертом разделе работы рассматриваются вопросы практической реализации разработанных алгоритмов и структурной схемы измерительного комплекса, предназначенного для дистанционного (от 10 до 100 м) измерения сопротивления прецизионных резисторов в диапазоне от 10 Ом до 100 кОм в условиях реального производства.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В приложении 1 представлены документы, подтверждающие внедрение в практику результатов работы.

В приложении 2 приведены программа и результаты имитационного моделирования измерительного комплекса.

В приложении 3 приведен протокол метрологической аттестации измерительного комплекса для измерения номинального значения прецизионных постоянных резисторов с допускаемым отклонением (0,005,... , 0,05)%.

В приложении 4 приведено программное обеспечение измерительного комплекса.

Исследования, выполненные в диссертационной работе, является частью научно-исследовательских работ, проводимых по темам НИР N 860 N ГР77032114, N 1055 N ГР79075707, N 93/84-034 N ГР01840030974, N 20-02 N ГР01880039867, N 0-05 N ГР01900065783.

Подобные работы
Абрамов Геннадий Николаевич
Разработка методов и средств цифрового измерения амплитудно-временных параметров одиночных и редкоповторяющихся импульсных сигналов
Першенков Петр Петрович
Разработка и исследование измерительных преобразователей параметров переменных сигналов и цифровых средств измерения на их основе
Кутлуяров Георгий Халифович
Разработка и исследование методов построения преобразователей сопротивления резистивного датчика для малопроводных средств измерения параметров технологических процессов в нефтяной промышленности
Павленко Евгений Сергеевич
Разработка методов и образцовых средств измерений электрического сопротивления (10 в 4-ой степени - 10 в 12-ой степени Ом)
Линов Александр Михайлович
Разработка принципов построения и создание судовых средств измерения напряженности электростатического поля аэрозольных сред
Тюленев Константин Викторович
Исследование принципов построения и разработка генераторов гауссовских случайных процессов для метрологического обеспечения средств статистических измерений
Ташлинский Александр Григорьевич
Методы и средства измерения амплитудно-временных параметров наносекундных импульсных сигналов цифровых ИС
Шаповалов Виктор Григорьевич
Исследование и разработка методов и средств контроля промышленных сред гидрометаллургических процессов
Новиков Виктор Александрович
Исследование и разработка методов и средств обеспечения метрологической надежности прецизионных микропроцессорных мультиметров
Палубабкин Юрий Викторович
Разработка и исследование методов и средств прямого преобразования мгновенного значения напряжения в код

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