Delist.ru

Анализ и синтез фазовых датчиков механических величин с бегущим магнитным полем для информационно-измерительных и управляющих систем (07.09.2007)

Автор: ГОРЯЧЕВ ВЛАДИМИР ЯКОВЛЕВИЧ

Таким образом, использование традиционных моделей для анализа систематической погрешности измерительной системы на основе датчиков с бегущим магнитным полем не раскрывает сущности взаимодействия влияющих факторов. Всем требованиям анализа и синтеза измерительных систем на основе датчиков с бегущим магнитным полем удовлетворяет модель погрешности, построенная на базе спектральных характеристик влияющих факторов. Анализ факторных погрешностей измерительной системы можно вести только с помощью виртуальной модели измерительной системы, алгоритм построения которой разработан на основе детального анализа физических процессов. Традиционная модель погрешности, используемая в теории многофакторного эксперимента, не обладает простотой и не учитывает взаимное влияние факторов. Спектральные характеристики абсолютной ошибки отображения фазы от действия факторов имеют различный характер. Использование спектральных характеристик позволяет разложить отклонения фазы на ортогональные составляющие. Использование многомерного векторного пространства позволило математически обосновать теорию взаимозависимости влияющих факторов.

Седьмая глава посвящена синтезу измерительных систем с фазовыми датчиками механических величин.

Синтез измерительных систем с датчиками механических величин подразумевает решение двух задач. Первая задача заключается в определении электрических параметров элементов измерительной системы. Вторая задача заключается в определении параметров элементов измерительной системы, которые обеспечивают заданные метрологические характеристики. В настоящее время решается в основном первая задача, т. е. реализуется определение электрических параметров элементов на основании конкретных условий эксплуатации. Согласование электрических параметров элементов измерительной системы является, несомненно, важной задачей и производится исходя из предположения идеальности характеристик элементов. Для определения параметров генератора, например, достаточно знать напряжение источника питания, входное сопротивление датчика и характер этого сопротивления.

Решению второй основной задачи не уделяется достаточного внимания. Получение измерительной системы с прогнозируемыми метрологическими характеристиками является основной задачей проектирования.

Суммарная дисперсия отклонений фазы при одновременном воздействии всех факторов равна сумме дисперсий:

– дисперсии, обусловленные факторами с учетом их взаимного влияния.

Вычисление стандартных отклонений от однофакторных воздействий можно определить из условия равенства погрешностей. Однако такое решение не является оптимальным.

Более гибким является метод, основанный на перераспределении весов результирующих воздействий отдельных факторов. Изменение веса воздействия фактора не должно привести к изменению результирующей погрешности. Изменение соотношения весов можно осуществить путем введения коэффициентов, зависящих от параметра. В результате получим систему уравнений следующего вида:

– коэффициенты взаимного влияния факторов.

должны выбираться из условия, выраженного уравнением:

– количество влияющих факторов.

Конкретные значения коэффициентов определяются опытом проектировщика.

– коэффициенты уравнения, определяемые экономическим анализом процесса изготовления элементов измерительной системы.

Результирующая стоимость работ, связанных с получением

, то стоимость изделия определится уравнением

Результирующая дисперсия фазы от действия всех факторов с учетом их взаимного влияния выразится уравнением

– результирующая дисперсия, соответствующая заданной погрешности;

– стандартные отклонения однофакторных экспериментов;

– коэффициенты взаимного влияния факторов.

Из условия минимальной стоимости удается получить вектор стандартных отклонений влияющих факторов.

Для анализа систематической погрешности электромагнитной системы на этапе проектирования удобно использовать компьютерную имитационную модель датчиков. Лучшая модель погрешности представляет собой уравнение, полученное на основе анализа спектральных характеристик абсолютных отклонений фазы от действия влияющих факторов. Для синтеза измерительной системы можно решать уравнение погрешности из условия равенства дисперсий с учетом взаимного влияния факторов. Однако такое решение не является оптимальным. Оптимальный результат дает определение допустимых отклонений параметров измерительной системы на основе спектральных характеристик отклонений фазы от действия факторов и минимальной стоимости изделия. Выработаны рекомендации для эффективного проектирования фазовых датчиков с бегущим магнитным полем.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В настоящей работе предложена электромагнитная система, позволившая разработать серию датчиков для измерения параметров линейных и угловых перемещений. Серия фазовых датчиков перекрывает весь спектр механических величин и обладает универсальностью метрологических характеристик.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

Разработана общая теория электромагнитной системы с бегущим неоднородным магнитным полем, основанная на использовании удельных параметров распределенной магнитной линии.

Предложен спектральный метод анализа систематических погрешностей фазовых датчиков с бегущим магнитным полем, и произведен их полный анализ с помощью имитационной модели.

Разработана базовая электромагнитная система с распределенными параметрами, позволившая создать фазовые датчики механических величин угловых и линейных перемещений.

Получена модель систематической погрешности измерительной системы с фазовыми датчиками механических величин на основе спектрального анализа погрешности.

Выработаны основы проектирования измерительных систем с датчиками механических величин. Предлагается производить электрический расчет измерительной системы, расчет характеристик системы и расчет элементов измерительной системы с целью получения системы с заданными метрологическими характеристиками.

Разработана методика согласования характеристик элементов измерительной системы и определения электрических параметров и получения передаточных функций.

Определена степень влияния отдельных факторов на погрешность измерительной системы.

Определена методика анализа статических и динамических характеристик измерительных систем с фазовыми датчиками.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

Горячев, В. Я. Электрические параметры фазовых датчиков линейных и угловых перемещений / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин // Новые промышленные технологии. Вып. 1. – М., 2007. – С. 48–52.

Горячев, В. Я. Влияние конструктивных параметров фазовых датчиков с бегущим магнитным полем на их метрологические характеристики / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин // Датчики и системы.

Вып 12. – М., 2006. – С. 18–22.

Горячев, В. Я. Схема замещения фазовых датчиков линейных перемещений / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин // Известия вузов (Поволжский регион). Технические науки. № 6. – Пенза, 2006. – С. 237–244.

Горячев, В. Я. Фазовые датчики линейных перемещений с бегущим магнитным полем / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин // Новые промышленные технологии. Вып. 1. – М., 2007. – С. 45–48.

Горячев, В. Я. Фазовые датчики угловых перемещений и крутящих моментов с бегущим магнитным полем / В. Я. Горячев, 

загрузка...