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
Информационно-измерительные системы

Диссертационная работа:

Чикуров Тимофей Георгиевич. Исследование и разработка многофункциональной диэлькометрической информационно-измерительной системы : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.16 : Ижевск, 2004 153 c. РГБ ОД, 61:04-5/1974

смотреть введение
Введение к работе:

Объектом исследования являются методы и средства измерения диэлектрических характеристик гетерогенных диссипативных диэлектриков.

Предметом исследования является изучение методов формирования измерительной информации при контроле физических и технологических характеристик дисперсных систем и разработка на этой основе многофункциональных диэлькометрических средств.

Актуальность темы. Производство современных высококачественных материалов невозможно без совершенствования технологии. Для этого в технологических процессах стремятся повысить достоверность контроля и увеличить число контролируемых свойств продукта. Так, в ходе производства многокомпонентных материалов, наиболее полная характеристика объекта достигается при контроле концентрации составляющих, характеристик, отражающих динамику процессов массопереноса и особенностей химического взаимодействия компонентов, дефектов структуры и других параметров. Применение экстенсивного подхода, при котором для измерения каждого из параметров используются отдельные специализированные средства, нерационально. Более эффективно, применение "интенсивных" автоматизированных методов, основанных на способах наиболее полного использования получаемой информации, что требует принципиально новых подходов к её получению.

Учитывая тот факт, что результат каждого измерительного преобразования обусловлен совокупностью факторов - свойств объекта, рационально для построения систем технологического контроля использовать многофункциональные измерительные системы.

В многофункциональной системе информационный поток содержит сведения о нескольких контролируемых технологических параметрах. В итоге количество подсистем в такой системе контроля значительно снижено, но их информационная насыщенность повышена. Для выделения в информационном потоке составляющей, обусловленной мешающими факторами, и получения в чистом виде полезной информации, позволяющей принимать верные решения, применяются интеллектуальные системы обработки данных.

Особенно важно для контроля состава и свойств гетерогенных материалов обеспечить применение многофункциональных диэлькометрических систем, базирующихся на измерении составляющих комплексной диэлектрической проницаемости. Принципиально их использование для контроля параметров такого класса материалов, как дисперсные системы, широко распространенных в агропромышленном комплексе, химической индустрии, легкой промышленности и т.д. При этом многофункциональная диэлькомет-

cnettftYft ,аЛ

рия обеспечивает неразрушающий анализ, что позволяет встраивать измерительные модули на её основе непосредственно в технологический процесс и, при непрерывном контроле продукции, оперативно корректировать его параметры.

Физический принцип диэлькометрического преобразования обеспечивает высокую чувствительность к различным факторам микро- и макроструктуры. Его применение для контроля объектов органической природы, обладающих спектром неоднородностей и, являющихся в этом плане высокоинформативными объектами, наиболее эффективно. В этом случае системы контроля на основе многофункционального диэлькометрического преобразования, за счет совместной обработки информации с нескольких измерительных каналов, позволяют, из комплексного воздействия на диэлектрические характеристики, выделить влияние отдельных компонентов и свойств объекта.

Однако внедрение многофункциональных диэлькометрических систем контроля тормозится отсутствием единого подхода к их созданию и организации. Поэтому задача разработки многофункциональных диэлькометрических методов и средств контроля дисперсных систем в целом и объектов органической природы, в частности, весьма актуальна.

Исследования выполнены в соответствии с планом обучения в аспирантуре по теме "Исследование и разработка многофункциональной диэлько-метрической системы", в течение 3-х лет с 1997г. по 2000г., а также научным планом работы кафедры КиПР СПИ с 1997 по 2003 г "Разработка анализаторов состава и свойств гетерогенных материалов".

Цель работы — исследование способов формирования измерительной информации при диэлькометрии дисперсных систем и разработка многофункциональных диэлькометрических средств контроля органических материалов.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

  1. Теоретическое исследование феноменологии проявлений физических и физико-химических факторов и свойств объектов живой природы в их макроскопических электрофизических параметрах. .

  2. Исследование процессов формирования измерительной информации при диэлькометрическом контроле биологических объектов.

  3. Исследование и разработка способов реализации измерительных цепей для многофункциональной диэлькометрической системы.-

  4. Создание методологии проектирования и метрологического обеспечения многофункциональных диэлькометрических систем.

  5. Разработка структурных и алгоритмических методов выделения информации о параметрах объектов живой природы при многофункциональном преобразовании.

Методы исследований. В работе использовались: методы теории информации для исследования процессов формирования информационных потоков, методы корреляционного анализа для выявления возможности построения многофункциональных систем, методы математического моделирования эквивалентных CG-двухполюсников, как средство повышения разрешающей способности традиционных средств измерений, экспериментальные исследования модельных систем и оптимизация на их основе алгоритма обработки измерительной информации, методы проектирования средств многофункционального диэлькометрического контроля.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждена использованием современных научно-обоснованных методов обработки информации, применением калибровочных образцов и эталонов, поверенных средств измерений, независимой экспертизой и апробацией основных материалов исследования на производстве и в учебной практике.

На защиту выносятся результаты исследований по созданию многофункциональной диэлькометрической системы, включающие следующее:

  1. Теоретическое решение задачи по определению способа оценки информативности диэлькометрии;

  2. Способ обеспечения информативности диэлькометрической системы путем замены сканирующих широкополосных устройств несколькими узкополосными, выбираемых путем оценки их корреляционных свойств в разных частотных диапазонах;

  3. Способ повышения помехоустойчивости системы за счет применения измерительных цепей, совмещающих функции измерительного преобразования и формирования частотного или импульсного выходного сигнала;

  4. Способ построения высокочастотного диэлькометрического параметрического автоматического измерительного модуля на основе автогенератора с источником переменного тока;

  5. Способ построения низкочастотного диэлькометрического параметрического автоматического измерительного модуля на основе измерения времени релаксации;

  6. Способ выбора частот и числа измерительных каналов в структуре многофункциональной диэлькометрической системы, основанный на оценке степени корреляции диэлектрических спектров;

  7. Алгоритм метрологического обеспечения многофункциональной диэлькометрической системы, обеспечивающий учет ненормированной на разных частотах индуктивности первичного преобразователя;

  8. Алгоритмы обработки результатов измерений, обеспечивающие повышение их точности и выделение дополнительной измерительной

информации об объекте, основанные на последовательном учете модулирующих и аддитивных факторов в результатах измерений и корреляционном анализе измеряемых характеристик и свойств материала;

9. Экспериментальные данные о диэлектрических свойствах материал лов органического происхождения, в частности свежих и после года хранения сушеных хлебопекарных дрожжей.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты

  1. Разработан способ определения информативности диэлькометрии, дана ее* оценка и определены пути еб повышения.

  2. Показана возможность замены непрерывной частотной развертки диэлькометрических характеристик сканированием по ограниченному числу точек.

  3. Разработаны системо- и схемотехнические аспекты построения измерительных цепей, реализующих диэлькометрическое параметрическое автоматическое измерительное преобразование и обеспечивающих инвариантное преобразование параметров CG двухполюсников в сигналы, легко преобразуемые в цифровую форму.

  4. Разработан способ выбора оптимальных частот и числа измерительных каналов.

  5. Созданы научные основы проектирования диэлькометрических многофункциональных анализаторов с каналами измерений на дискретных частотах.

  1. Разработаны алгоритмы, обеспечивающие повышение точности измерительного преобразования и выделение измерительной информации о параметрах материала.

  2. Получены диэлектрические спектры и предложена физическая модель сушеных хлебопекарных дрожжей.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты исследований использовались при создании диэлькометрической установки нового поколения, отличающейся от известных тем, что широкополосное непрерывно сканирующее преобразование заменено несколькими узкополосными, оптимально разнесенными по частоте.

На основе предложенного принципа построения узкополосных автоматически перестраиваемых диэлькометрических измерительных преобразователей созданы практические конструкции измерительных модулей для разных частотных диапазонов.

Созданные средства измерения позволяют контролировать влажность, подъемную силу и степень деградации сушеных хлебопекарных дрожжей. У

нефтепродуктов - влажность и динамические характеристики структуры: расслоение и седиментацию.

Предложенные алгоритмические способы снижения влияния неинформативных фоновых факторов позволили снизить погрешность измерения исследованных органических материалов до уровня, соответствующего стандартам.

Результаты экспериментальных исследований позволяют формировать градуировочные характеристики технологических средств измерений, которые могут быть использованы разработчиками при опытно-конструкторской разработке и серийном производстве комплекса измерительных средств.

Разработана многофункциональная система измерения влажности и подъемной силы сушеных хлебопекарных дрожжей с учетом неравномерности заполнения объема измерительного преобразователя, а также отклонений в химическом составе материала. Разработки внедрены на Сарапульском дрожжепивоваренном заводе.

Теоретические результаты работы используются в учебном процессе Сарапульского политехнического института по специальностям "Конструирование и производство радиоаппаратуры", "Вычислительные системы, сети и комплексы".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на конференциях: XXXI научно-техническая конференция Ижевск, ИжГТУ, 1998 г.; вторая международная научно-техническая конференция Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук РФ, Екатеринбург, УГТУ, 2000 г.; Шестая Международная Научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Москва, МЭИ, 2000 г.; Ш международная научно-техническая конференция, Ижевск, ИжГТУ, 2001 г.; IV Международная научно-практическая конференция, Москва, МГАПИ, 2001 г.; V Международная научно-практическая конференция, Москва, МГАПИ, 2002 г. IV международная научно-техническая конференция, Ижевск, ИжГТУ, 2003 г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 10 научных публикациях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, 4 главы и заключение на 132 страницах машинописного текста. В работу включены 43 рисунка, 3 таблицы, список литературы из 121 наименования и приложение.

Подобные работы
Максимов Николай Васильевич
Разработка и исследование автоматизированной системы испытаний низкочастотных многоканальных информационно-измерительных систем
Андреев Сергей Викторович
Исследование и разработка человеко-машинных систем управления автомобилем с использованием аппарата нечеткой логики
Артеменко Юрий Николаевич
Исследование и разработка информационно-измерительной системы радиотелескопа миллиметрового диапазона РТ-70
Братцев Кирилл Евгеньевич
Разработка и исследование информационно-измерительных систем параметров двухполюсных электрических цепей
Муратов Ирек Мугазамович
Разработка и исследование информационно-измерительных систем контроля конвейерного оборудования
Краячич Александр Валерьевич
Исследование и разработка информационно-измерительной системы для непрерывного мониторинга состояния прочности сложных механических конструкций
Полозов Станислав Валерьевич
Разработка и исследование информационно-измерительной системы поддержки принятия решений при диагностике и прогнозировании
Агальцов Андрей Геннадиевич
Разработка и исследование лазерного преобразователя информации для системы непрерывного автоматического контроля точек росы
Ключников Андрей Иванович
Исследование и разработка проблемно-ориентированных информационно-измерительных систем для определения расхода нефти и газа
Дробков Владимир Петрович
Разработка и исследование ультразвуковых методов и информационно-измерительной системы измерения расхода нефтеводогазового потока

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