Методы и средства построения эффективных измерительных информационных систем для исследования прочности конструкций летательных аппаратов

• Автор: Шевчук, Вячеслав Васильевич
• Шифр специальности: 05.07.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Жуковский
• Количество страниц: 491 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ -20* ВВЕДЕНИЕ

O.A. ОСОБЕННОСТИ ТЕНЗОМЕТРИИ

O.A. 1. Достоинства тензорезисторов

O.A.l.a. Метрологические

O.A.l.b. Эксплуатационные

O.A.l.c. Экономические

О.А.2. Проблемы тензометрии

О.А.2.а. Точностные требования

О.А.2.Ь. Мешающие факторы

O.A.2.с. Электромагнитные помехи

O.A.2.d. Входные измерительные линии

О.В. ОБЗОР ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ
О.В.1. Назначение и особенности ИИС
О.В.2. Основные характеристики
О.В.З. Тензометрические системы СНГ
О.В.4. Тензометрические системы дальнего зарубежья
О.С. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
О.С.1. Актуальность задачи
О.С.2. Цель исследований
О.С.З. Основные задачи исследований
О.С.4. Научная новизна
О.С.5. Практическая ценность и значимость
О.С.6. Типы созданных средств тензометрии
О.С.б.а. Нормирующие преобразователи
О.С.б.Ь. Тензометрическая аппаратура
О.С.б.с. Измерительные информационные системы
О.С.7. Организации использования результатов исследований
О.С.8. Виды использования результатов исследований
О.С.9. Апробация результатов исследований
О.С. 10. Демонстрации на выставках
О.С. 11. Публикации
О.С. 12. Структура и объем работы
О.С.13. Содержание работы
ГЛАВА I ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ
I.A. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ
I.А. 1. Исходные положения
I.A.l.a. Помеха - конечный степенной полином
l.A.l.b. Разделенная разность помехи
I.A.l.b.i. Свойства разделенных разностей
l.A.l.c. Конечная разность помехи
I.A.l.c.i. Свойства конечных разностей
I.A.2. Организация процесса
1.А.2.а. Результаты наблюдений
1.А.2.Ь. Пропорциональные изменения измеряемой величины и помехи
I.A.2.C. Результат измерения
I.A.2.d. Измеряемая величина - постоянна
І.А.2.Є. Условие реализуемости
I.A.2.f. Непропорциональные изменения измеряемой величины
l.A.2.g. Методика способа
I.A.3. Минимизация погрешности измерения
І.А.З.а. Ограничение по уровню Т:
І.А.З.Ь. Ограничение по средней мощности Р:
1.А.З.С. Ограничение по энергии (работе) А:
l.A.3.d. Сопоставительный анализ
I.B. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОМЕХОПОДАВЛЕНИЯ
1.В.1. Помеха - полином произвольной степени
I.B.2. Помеха - гармоническая функция
I.B.3. Помеха и измеряемая величина - гармонические функции
I.B.4. Выводы для регулярных процессов
I.B.5. Помеха и измеряемая величина - случайные функции
I.C. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗУЕМОСТЬ
I.C. 1. Фактический результат измерения
I.C.2. Анализ составляющих погрешностей
I.C.3. Суммарная остаточная погрешность
I.C.4. Помеха - гармоническая функция
I.C.5. Выводы
I.D. ВЫВОДЫ
СОДЕРЖАНИЕ -4ГЛАВА II. ОПТИМИЗАЦИЯ СПОСОБА ИЗМЕРЕНИЯ
И.А. МИНИМИЗАЦИЯ ВРЕМЕНИ ИЗМЕРЕНИЯ
ІІ.А.1. Способ с минимальным временем измерения
II.A.La. Исходные положения и сущность способа
lI.A.I.b. Эффективность помехоподавления
II.A.1.C. Влияние погрешностей выполнения алгоритма
II.A.l.d Помеха - высокочастотная
II.A. Le. Помеха - случайная
II.A. l.f Частотные характеристики по измеряемой величине
IlA.l.g. Конкретные практические примеры
II.A.2. Способ с минимальными энергетическими затратами
П.А.2.а. Исходные положения и сущность способа
II.A.2.b. Эффективность подавления помех
II.A.3. Выводы
II.B. СИНТЕЗ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОМЕХОПОДАВЛЕНИЯ
II.B.1. Способ для равных промежутков времени между отсчетами .„112
ИВ. La. Организация способа и его эффективность
Il.B.l.b. Влияние погрешностей выполнения алгоритма
II.B.2. Способ с минимизацией времени измерения
И.В.З. Выводы
U.C. ИНТЕГРИРУЮЩИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ
II.C.1. Исходные положения и сущность способа
II.C.2. Амплитуда помехи - постоянная
II.C.3. Амплитуда помехи - полиномиальная
II.C.4. Амплитуда помехи - экспоненциальная
II.С.5. Выводы
II.D. ТЕМПЕРАТУРНАЯ АВТОКОМПЕНСАЦИЯ ТЕНЗОДАТЧИКОВ
II. D. 1. Исходные положения
II.D.2. Этапы автокомпенсации
II.D.3. Аналитические соображения
II.D.4. Реальный результат использования
II.D.5. Функциональная реализация
II.D.6. Выводы
II.Е. ВЫВОДЫ

Нетрудно заметить, что:

=1к

/-1 '
ХХАа,
при Iani | = max(|«„,. |), /3ni | = шах(|/?Л[. |)
и sign(anipniynl) = const, т.е. при (ani/3ni)optT = (-1 )аи, где а - любое целое, постоянное для всех п рассматриваемых наблюдений. Тогда:
• Py
цг - (-1)а+‘
При ßni = (-1)с:

a+c+i V я
/=i
где с - целое число, в общем случае зависящее от /.
Для Ат,,,-./ = const при Д, = 1:
(a„,V-= (-!)"*', 2«,АЛ, = 2"-',

г„, = (-1Г,£Ц-, |ж„|
nt / 2, ' я Imin
Следовательно, чтобы получить минимальную абсолютную величину остаточной погрешности необходимо обеспечить, чтобы произведения a„ißni имели максимальный модуль, равный единице, и чередующиеся от наблюдения к наблюдению знаки, что соответствует максимально возможному модулю изменений anißni от наблюдения к наблюдению, равному двум.
Это объясняется тем, что указанная обработка результатов наблюдений, аналогичная операции дифференцирования, уменьшает в полученном результате долю медленноменяющихся величин и увеличивает долю быстроменяющихся, и поэтому проводимые изменения направлены на то, чтобы измеряемую величину сделать максимально быстроменяющейся по отношению к помехе.