Разработка методов оценки и повышения метрологической надежности средств неразрушающего контроля теплофизических свойств объектов с учетом условий эксплуатации

• Автор: Нистратов, Михаил Игоревич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ОЦЕНКИ И ПОВЫШЕНИЯ

МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО РЕСУРСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Общая характеристика проблемы обеспечения метрологической надежности

1.2 Математическое моделирование изменения во времени метрологических характеристик измерительных средств
1.3 Краткий обзор и анализ путей решения задачи оценки метрологической надежности измерительных средств
1.4 Краткий обзор способов решения задачи повышения метрологической надежности измерительных средств
1.5 Постановка задачи оценки и повышения метрологической надежности СНК ТФС объектов с учетом внешних влияющих факторов
Выводы
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ
МЕТОДОВ ОЦЕНКИ И ПОВЫШЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ
НАДЕЖНОСТИ СНК ТФС ОБЪЕКТОВ С УЧЕТОМ УСЛОВИЙ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
2.1 Математическое моделирование параметров элементной базы СНК ТФС объектов
2.2 Оценка метрологической надежности СНК ТФС объектов с учетом условий эксплуатации
2.3 Метод оценки параметров метрологической надежности СЕЖ ТФС объектов с учетом температуры и влажности окружающей

среды
2.4 Метод повышения метрологического ресурса СНК ТФС
объектов с учетом влияния параметров окружающей среды
Выводы
3 ОБОБЩЕННАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ И ПОВЫШЕНИЯ
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ СНК ТФС ОБЪЕКТОВ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
3.1 Общие положения
3.2 Оценка и прогнозирование состояния метрологических характеристик блоков СНК ТФС объектов
3.3 Повышение метрологической надежности СНК ТФС объектов .. 87 Выводы
4 ПОВЫШЕНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ СНК ТФС
ОБЪЕКТОВ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ
4.1 Оценка параметров метрологической надежности аналогового блока
4.2 Повышение метрологического ресурса аналогового блока
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А Текст программы статистического моделирования
реализаций метрологической характеристики
Приложение Б Экспериментальные данные
Приложение В Материалы по внедрению

Перечень наиболее часто употребляемых обозначений
5 - метрологическая характеристика; т - математическое ожидание; а - среднеквадратическое отклонение;
|/ - функция, определяющая границы отклонений метрологической характеристики Б от ее математического ожидания т;
? - время;
Т], Тг- области контроля и прогноза соответственно; у - выходной параметр; х - входной параметр;
£, - вектор параметров комплектующих элементов; ф - вектор внешних возмущающих воздействий;
Т - температура окружающей среды, К Р - относительная влажность К - коэффициент передачи;
3 - основная относительная погрешность;
ИС -измерительное средство;
МН - метрологическая надежность;
МХ - метрологическая характеристика;
ПНЧ - преобразователь напряжение-частота.
СНК - средство неразрушающего контроля
ТКС - температурный коэффициент сопротивления;
ТКЕ — температурный коэффициент емкости;
ТФС - теплофизическое свойство

где еап/1({) - временной дрейф МХ; а, г - случайное изменение МХ вследствие г-го влияющего фактора; «(/) - число случайных воздействий; евор - погрешность калибровки.
Здесь функция изменения во времени МХ представлена линейной зависимостью:
£иг,/,(() = Ы ’ С1-21)
где Ь - некоторый коэффициент, г - время, прошедшее с момента калибровки. Метод компенсации влияния временного дрейфа состоит в нахождении коэффициента Ъ и расчете соответствующего значения поправки.
Повышение метрологического ресурса схемотехническими методами часто сопряжено с усложнением принципиальной электрической схемы и применением дорогостоящей стабильной элементной базы. В то же время современные СНК ТФС объектов характеризуются большим числом встроенных функций регулирования, контроля и диагностики, а также высокими требованиями к точности измерения. Это предъявляет высокие требования к надежности и точности измерительных каналов исследуемых ИС. Преобладание метрологических отказов в общем потоке возникновения неисправностей ИС связано с тем, что именно компоненты измерительных каналов - чувствительные элементы, первичные преобразователи, каналы питания работают в наиболее тяжелых условиях эксплуатации и подвержены повышенным климатическим нагрузкам. Аппаратурные средства контроля исправности измерительных каналов во многих случаях позволяют выявить лишь катастрофические отказы, но и для такого контроля аппаратура может быть достаточно громоздкой, как, например, для обнаружения короткого замыкания в цепи термопары.
Использование встроенных моделей СНК ТФС объектов, работающих в реальном времени, позволяют получить целый ряд дополнительных возможностей по повышению качества измерения и эксплуатационных характеристик разрабатываемого ИС [39]:
- адаптация ИС к условиям эксплуатации;