Информационно-измерительная система измерения нагрузок, действующих на опоры электродомкратов стартового комплекса

• Автор: Майоров, Артем Владиславович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1 Обоснование необходимости разработки новых составляющих информационно-измерительных систем с улучшенными метрологическими характеристиками
1.1 Обзор задач, которые необходимо решить
1.2 Обзор используемых в настоящее время средств коррекции погрешностей аналого-цифровых преобразователей
1.3 Обзор используемых в настоящее время средств коррекции погрешностей цифро-аналоговых преобразователей
Выводы по главе 1
Глава 2 Разработка новых способов коррекции погрешностей встроенных аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей микроконтроллеров
2.1 Обоснование необходимости разработки новых способов коррекции погрешностей АЦП и ЦАП
2.2 Эксперимент по определению основных погрешностей компонентов ИИС
2.3 Эксперимент по определению дополнительных температурных погрешностей компонентов ИИС
2.4 Коррекция основных и дополнительных температурных погрешностей преобразования встроенных АЦП микроконтроллеров
2.5 Принцип коррекции интегральной нелинейности встроенных аналого-цифровых преобразователей микроконтроллеров
2.6 Коррекция основных и дополнительных температурных погрешностей преобразования ЦАП
Выводы по главе 2
Глава 3 Создание математической модели погрешности преобразования тензорезистивных датчиков силы

3.1 Обоснование необходимости разработки математической модели зависимости погрешности датчиков силы от приложенной нагрузки
3.2 Описание эксперимента по определению функции преобразования датчиков силы, имеющих различные максимальные нагрузки
3.3 Выбор метода интерполяции для построения математической модели погрешности выходного сигнала от приложенной нагрузки
3.4 Определение количества узлов, необходимых для создания интерполяционного полинома
3.5 Создание математической модели зависимости погрешности выходного сигнала от приложенной нагрузки для датчиков силы на нагрузку Юте
3.6 Создание математической модели погрешности выходного сигнала от приложенной нагрузки для датчиков силы на различную величину максимальной нагрузки
Выводы по главе 3
Глава 4 Разработка информационно-измерительной системы измерения нагрузок на опоры электродомкратов стартового комплекса
4.1 Требования к ИИС измерения нагрузок на опоры электродомкратов стартового комплекса
4.2 Разработка датчиков силы
4.3 Разработка блока обработки
4.4 Разработка алгоритмов функционирования и программного обеспечения блоков системы
Выводы по главе 4
Заключение. Основные результаты и выводы по работе
Библиографический список
Приложение А. Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Введение
При подготовке к пуску ракеты-носителя необходимо непрерывно измерять нагрузку, передаваемую от ракеты-носителя на опоры электродомкратов опорных ферм стартового комплекса с целью своевременного обнаружения смещения центра тяжести ракеты-носителя (PH) и возникновения аварийной ситуации в процессе заправки компонентами ракетного топлива. В настоящее время для этого используются информационноизмерительные системы (ИИС) для измерения нагрузки с тензорезистивными датчиками силы (ДС) в качестве первичных преобразователей. Основными требованиями к ИИС подобного рода являются:
- сохранение высоких точностных характеристик при работе в натурных условиях в широком диапазоне изменения внешних дестабилизирующих факторов, в том числе при изменении температуры от минус 50 до +50°С;
- повышенная надежность;
- отсутствие электрорадиоизделий иностранного производства;
- обеспечение заявленных точностных характеристик при большой протяженности линий связи (до 200м между ДС и блоком обработки и до 1000м между блоком обработки и электронной вычислительной машиной);
- ограниченные масса и габариты отдельных блоков системы;
- возможность самодиагностики системы без демонтажа со стартового комплекса.
Указанные особенности ИИС обуславливают необходимость снижения основных и дополнительных погрешностей блоков системы, а именно датчиков силы, аналого-цифровых преобразователей (АЦП), цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).
Наиболее значимые результаты в теории и практике построения ИИС для измерения нагрузок получены коллективами Института точной механики и вычислительной техники им. С.А. Лебедева РАН (г. Москва), НИИ стартовых комплексов им. В. П. Бармина (г. Москва), НИИ физических измерений (г. Пенза), международного института инженеров электротехники и электро-

Одним из способов снижения температурной погрешности АЦП и ЦАП является использование датчика температуры и коэффициентов коррекции, заранее подобранных экспериментальным путем. Недостатком указанного способа является необходимость подбора коэффициентов коррекции для каждого конкретного экземпляра микроконтроллера, что ведет за собой усложнение процесса наладки на этапе производства и снижение надежности устройства вследствие повышения вероятности ошибок субъективного характера на этапе наладки.
2,4 Коррекция основных и дополнительных температурных погрешностей преобразования встроенных АЦП микроконтроллеров
Для коррекции основных и дополнительных температурных погрешностей встроенных АЦП микроконтроллеров автором предлагается использование двух дополнительных внешних высокостабильных источников опорного напряжения с ультранизким температурным дрейфом. Напряжение одного источника должно иметь значение, близкое к началу шкалы АЦП, на основе которого рассчитывается коэффициент коррекции аддитивной составляющей погрешности. Напряжение второго источника должно быть близко к максимальному входному напряжению АЦП для расчета коэффициента коррекции мультипликативной составляющей погрешности.