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
Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Диссертационная работа:

Гасанов Айдын Сардар оглы. Разработка и исследование устройств преобразования и оперативной обработки термометрических данных в системах автоматизации научного эксперимента : ил РГБ ОД 61:85-5/3529

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

стр.

введение 4

глава і. подшстеш преобразования и ввода результатов
тбрмоизмерений в системах автоматизации
научного эксперимента ::. 9

  1. Общие вопросы построения подсистем ввода и преобразования результатов термоизмерений 9

  2. Классификация термопреобразователей и структурные схемы подсистем аналогового ввода 14

  3. Методы повышения быстродействия устройств преобразования и оперативной обработки термометрических данных (УПОТД) ... 24

  4. Постановка задачи разработки и исследования УПОТД. 30 Выводы 32

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ УВЕЛИЧЕНИЯ СКОРОСТИ ОБРАБОТКИ
СИГНАЛОВ ТЕРМОЭДС ПРИ УПРОЩЕНИИ ВХОДНОГО ЗВЕНА
УПОТД 33

  1. Методы определения динамических характеристик термопреобразователей.. 33

  2. Метод повышения быстродействия УПОТД путем экстраполяции переходной характеристики термопреобразователя ... 41

  3. Способ компенсации температуры холодного спая и расчет термокомпенсирующей схемы входного

звена УПОТД 51

Выводы 57

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ УПОТД, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ МИНИМАЛЬНУЮ Д0П0Л-

НИТЕШУЮ ПОГРЕПНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ 58

3.1. Факторы, влияющие на величину погрешности УПОТД... 58

  1. Метод расчета дополнительной методической погрешности УПОТД 64

  2. Математическая модель УПОТД 69

  3. Оптимизация характеристик УПОТД при условии минимальной абсолютной погрешности измерений...... .. 73

Выводы 79

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СХЕМ УПОТД 80

  1. Особенности построения входного звена УПОТД 81

  2. Повышение помехоустойчивости и коэффициента кратности УПОТД 84

  3. Уменьшение погрешности измерения температуры

УПОТД 91

Выводы 102

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УПОТД И ВОПРОСЫ .

ИХ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ 103

5.1. Экспериментальные исследования входного

звена УПОТД. 103

  1. Экспериментальные исследования тракта преобразования входного сигнала УПОТД 116

  2. Вопросы практического применения УПОТД и его узлов. 124 Выводы 137

Заключение 138

Литература 140

Приложение I. Пример решения задачи оптимизации одного

из вариантов УПОТД 151

Приложение 2. Акты о внедрении результатов, справки 156

Приложение 3. Расчет экономического эффекта... 168

_ 4 -

Введение к работе:

В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" в разделе "Развитие науки и ускорение технического прогресса" указывается на необходимость совершенствования средств и систем сбора, передачи и обработки информации. Указанные средства находят широкое применение в системах автоматизации научного эксперимента (САНЭ), в частности, при автоматизации термометрических исследований, используясь при изучении прочности и долговечности узлов и элементов двигателей летательных аппаратов, при анализе надежности механизмов и узлов, работающих в экстремальных климатических условиях и т.д. При этом необходимо отметить, что повышение оперативности получения и эффективности обработки термометрической информации существенно влияет на сроки проводимых исследований при проектировании и испытании новых машин и механизмов.

Часть задач, возникающих при автоматизации термометрических исследований, заключается в выборе методики измерения действительных мгновенных значений нестационарной температуры объекта с термопреобразователями, обладающими инерционностью, и в определении состава и структуры соответствующих технических средств. Недостаточное внимание к этим задачам приводит к ухудшению точности термометрических исследований, к разбросу паспортных данных при исследовании теплофизических свойств материалов, а при экспресс-анализе - к искажению действительных характеристик.

Основным звеном, определяющим быстродействие и точность термометрических исследований, являются устройства преобразо-

вания и оперативной обработки термометрических данных (УПОТД), информация от которых поступает для дальнейшей обработки в ЭВМ. Выбранный для этих целей тип вычислительных средств должен обеспечивать съем и обработку информации в реальном масштабе времени, а также возможность активного влияния на ход эксперимента с целью изменения условий его проведения и компенсации погрешностей, вызванных инерционностью процессов измерения. При этом необходимое быстродействие и производительность систем автоматизации термометрических исследований может быть обеспечена за очет измерения температуры только на начальном участке переходных процессов, а невысокая стоимость таких систем - за счет применения в качестве согласующих вычислительных средств элементов с высокой степенью интеграции.

Исследованию общих принципов построения систем автоматизации научных экспериментов в различных областях техники посвящен ряд фундаментальных работ, в частности работы В.М.Глушкова /32/, Б.Н.Малиновского /59/, Ю.Н.Нестерихина /62/, В.Т.Трощенко /65/, Э.А.Якубайтиса /102/, В.А.Виттиха /18/, А.Н.Выставкина /20/, В.М.Египко /39/ и др.

Крупный вклад в развитие конкретных методов измерения температуры и создание схем на их основе внесли Г.М.Кондратьев /52/1 А.Н.Гордов /35/, Н.А.Ярышев /104/, Г.Н.Дульнев /38/ и др.

Однако ряду вопросов разработки и исследования УПОТД в САНЭ не уделялось должного внимания. Так, до настоящего времени остаются недостаточно исследованными алгоритмы оптимизации УПОТД с точки зрения получения минимальной погрешности измерений, вопросы увеличения скорости обработки сигналов термоЭДС и некоторые другие. Более того, разработанные к настоящему времени способы коррекции динамической характеристики термопреобразователя /12,

97/ (согласно ГОСТ 16263-70 первичный измерительный преобразователь температуры в термоЭДС именуется в дальнейшем для краткости термопреобразователем Тп) и соответствующие приборы /13, 91/ по своим параметрам ограничивают эффективное использование их в составе технических средств САНЭ.

Следует отметить, что характерной особенностью рассмотренных выше работ, применительно к УПОТД, является отсутствие системного подхода к их проектированию. Поэтому анализ современного состояния общей теории методов и средств проектирования УПОТД САНЭ позволяет следующим образом формулировать главную научную задачу, решаемую в диссертационной работе: разработать и исследовать УПОТД, позволяющие повысить быстродействие и точность преобразования термоЭДС в цифровое значение за счет снижения инерционности термопар. Поставленная проблема предполагает целесообразным: проведение анализа методов повышения быстродействия и точности УПОТД, на основе которых разработать УПОТД с требуемыми параметрами и характеристиками; в зависимости от области применения разработать метод оптимизации параметров УПОТД по критерию быстродействия и провести экспериментальное исследование разработанных УПОТД.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: I) при постоянной времени термопары 2,5 с и, соответственно, времени, необходимом для измерения температуры 7,5 -- 12,5 с повышено быстродействие УПОТД в 5 - 10 раз, что обеспечивает измерение температуры в среднем за 2 с ; 2) при стандартной погрешности температуры в I % погрешность проводимых измерений удалось довести до 0,5 %, тем самым уменьшить последнюю в 2 раза; 3) следствием пунктов I и 2 явилось расшире-

ниє области исследуемых термических процессов; 4) определена область применения УПОТД на основе анализа требований к их показателям точности и быстродействия; предложен подход к выбору структуры УПОТД в соответствии с выбранными критериями качества их функционирования; 6) разработаны аппаратные средства УПОТД.

Практическая ценность результатов работы и их реализация в промышленности заключается в разработке опытного образца УПОТД для подсистем аналогового ввода термометрической информации в САНЭ (система СЕКТОР /60/), блок усилителей термопар УТпОТ7 которого в настоящее время выпускается опытным заводом ИК АН УССР, а также в построении ряда оригинальных устройств измерения температуры, подтвержденных авторскими свидетельствами Госкомизобретений. Результаты представленных в диссертационной работе научных исследований были использованы при создании автоматизированной системы прочностных исследований в Институте проблем прочности АН УССР /46/, а также внедрены в виде действующих опытных образцов и рекомендаций в академических институтах и на предприятиях ряда министерств и ведомств, что подтверждено соответствующими актами.

Экономический эффект от внедрения результатов исследования составил 35 тыс.рублей. Ожидаемый экономический эффект при мелкосерийном производстве составит 125 тыс.рублей.

Работа выполнена по плану комплексных исследований, проводимых Институтом проблем прочности АН УССР и Институтом кибернетики имени В.М.Глушкова АН УССР в области создания средств автоматизации научно-технических экспериментов в рамках научно-исследовательской темы 0.80.16.09.04 (Постановление ГК НТ СМ СССР № 390 от 05.11.76 г.); по хоздоговорным работам, проводи-

мым Специальным конотрукторско-технологическим бюро Отделения химии поверхности АН УССР и Специальным конструкторским бюро кабельной промышленности г.Каменец-Подольский "Разработка устройства согласования хлорсеребряных электродов с самопишущими приборами"; ИК АН УССР "Разработка системы обработки сигналов в комплексе с первичными измерительными преобразователями"; Институтом технической теплофизики АН УССР "Разработка и изготовление микропроцессорного устройства обработки сигналов от матричных первичных преобразователей концентрации агрессивных газов".

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников и приложений.

Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность Б.Н.Малиновскому, 0.В.Бабаку, В.П.Соловьеву, В.Б.Реутову за постоянное внимание и поддержку при выполнении работы.

Подобные работы
Слик Асад Али
Исследование и разработка устройства адаптивного сжатия данных на основе динамической реконфигурации программируемых логических интегральных схем
Батырев Юрий Павлович
Разработка и исследование устройств контроля механических параметров вращающихся валов на базе электромагнитных датчиков
Сидоров Евгений Александрович
Исследование и разработка высокопроизводительных устройств коммуникационной среды для создания параллельных ЭВМ индустриального применения
Лейпунский Михаил Михайлович
Исследование и разработка электронных устройств и систем управления энергообеспечением автономных объектов
Павлов Денис Дмитриевич
Исследование и разработка интеллектуального устройства искробезопасности для систем автоматики
Со Лин Аунг
Исследование и разработка автоматических устройств управления замкнутыми шаговыми электроприводами с внутришаговой дискретной коррекцией скорости вращения
Асатрян Эдик Хачикович
Исследование и разработка метода и устройств переобразования массового расхода на основе информационных свойств поступательно-вращательных потоков
Фомичев Борис Евгеньевич
Исследование и разработка время-импульсных устройств для анализа частотных характеристик механических конструкций
Баранчиков Алексей Иванович
Разработка и исследование цифро-частотных вычислительных устройств для систем контроля и настройки электропривода
Семенов Михаил Юрьевич
Исследование и разработка методологии проектирования основных вычислительных узлов для устройств цифровой обработки сигналов в модулярной арифметике

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