Исследование и развитие методов измерительного преобразования параметров струнных датчиков

• Автор: Петров, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 177 с. : ил.

1 Обзор технологий преобразования параметров струнных датчиков
1.1 Исследование конструктивных и функциональных особенностей струнных датчиков
1.1.1 Методы преобразования колебаний струны
1.1.2 Методы возбуждения
1.2 Обзор методов измерения параметров струнных датчиков
1.2.1 Анализ методов измерения частотно-временных параметров
1.2.2 Анализ принципов измерительного преобразования активного сопротивления
1.2.3 Анализ характеристик затухания колебаний
1.3 Сравнительный анализ приборов для работы со струнными датчиками

1.3.1 Классификация и характеристики приборов
1.3.2 Обзор измерительных приборов для струнных датчиков
1.3.3 Обобщение результатов обзора приборов для работы со струнными датчиками
2 Анализ теоретических положений для решения задач преобразования
параметров струнных датчиков
2.1 Оптимизация спектрального распределения энергии колебаний струны
в процессе возбуждения
2.1.1 Оптимизация импульсного возбуждающего воздействия для формирования моногармонического колебания струны
2.1.2 Исследование спектрального состава колебаний струны при различных формах импульса возбуждения
2.1.3 Заключение по результатам исследований
2.1.4 Анализ путей совершенствования методов преобразования параметров струнных датчиков
2.2 Разработка и анализ метода повышения точности измерения частоты с использованием технологий спектрального анализа
2.2.1 Обоснование возможности искусственного улучшения разрешающей способности метода
2.2.2 Исследование способов повышения разрешающей способности метода и анализ погрешностей
2.3 Разработка и совершенствование методов измерения декремента затухания
2.3.1 Анализ погрешности метода измерения по амплитудным значениям
2.3.2 Анализ погрешности метода измерения коэффициента затухания по среднеквадратическим значениям
2.3.3 Анализ погрешности метода измерения коэффициента затухания по средневыпрямленным значениям
2.3.4 Сравнение рассмотренных методов измерения параметров затухания

2.3.5 Расчет усредняющего фильтра для измерения относительного изменения амплитуды сигнала датчика
2.3.6 Сравнительный анализ погрешности методов измерения коэффициента затухания
2.4 Заключение
3 Разработка и анализ программно-аппаратных структур современных
измерительных систем для струнных датчиков
3.1 Построение обобщённых структурных реализаций измерительной аппаратуры для струнных датчиков
3.1.1 Анализ требуемых характеристик элементов измерительных систем для струнных датчиков
3.1.2 Построение структурной схемы измерительного устройства для струнных датчиков
3.2 Исследование и разработка программных технологий обработки сигналов струнных датчиков для микроконтроллерных устройств
3.2.1 Оптимизация процедуры измерения периода с помощью счётноимпульсных методов

3.2.2 Исследование и оптимизация алгоритма измерения частоты с помощью спектрального метода
3.2.3 Сравнительный анализ методов измерения частоты по результатам экспериментальных исследований
3.2.4 Анализ результатов реализации и экспериментальных исследований метода измерения коэффициента затухания
3.2.5 Структурная реализация канала измерения активного сопротивления

3.3 Заключение
4 Практическая реализация систем сбора данных с использованием
струнных датчиков
4.1 Система оперативного контроля деформаций плотины Бурейской ГЭС на базе автономного вторичного преобразователя для струнных датчиков (ВПСД)
4.1.1 Структурная схема ВПСД и его основные узлы
4.1.2 Результаты испытаний и эксплуатации
4.2 Автоматизированная распределённая система оперативного контроля деформаций железо-бетонных конструкций
4.2.1 Структурная схема системы и её основные узлы
4.2.2 Результаты испытаний и эксплуатации
Заключение
Литература
Список приложений
Список использованных сокращений
Поскольку коэффициенты Фи и х¥п определяются начальными условиями, то и спектральный состав колебаний струны, исходя из (2-8), будет зависеть от начального отклонения <р(х) и скорости (//(х) струны. В простейшем случае один из компонентов, например Я(х,0 = 2 ф„ ■ МП (кп ■ х) ■ е-5'' ■ СОБ (й>„ • I). (2-Ю)

В результате возникают только нечётные гармоники колебаний струны (рис. 2-2).
О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Рис. 2-2. Диаграмма гармонических составляющих колебаний струны
при у/{х)
В реальности управление начальными условиями практически невозможно, а смещение и ускорение струны всегда близки к нулю, за исключением малых смещений, вызванных случайными вибрациями. Поэтому единственным за-