Матричный фотоэлектрический преобразователь встроенного контроля параметров дисперсной фазы технологических жидкостей

• Автор: Корнилин, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ДИАГНОСТИКЕ ГИДРОСИСТЕМ
1.1 Механизмы износа и параметры частиц дисперсной фазы
1.2 Методы и средства контроля параметров частиц износа
1.3 Контроль параметров частиц износа в рабочих жидкостях гидросистем на основе фотоэлектрического метода
1.4 Обзор схем построения фотоэлектрических преобразователей для определения параметров дисперсной фазы
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МАТРИЧНОГО ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ВСТРОЕННОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

2.1 Обобщенная математическая модель матричного фотоэлектрического преобразователя
встроенного контроля
2.2 Двумерная математическая модель
2.3 Формирование выходного сигнала матричным фотоприемником от частицы, размером’ менее размера пикселя
2.3.1 Повышение чувствительности ФЭП за счет специальной обработки сигнала матричного фотоприемника
2.3.2 Влияние дифракции на работу ФЭП встроенного контроля
ГЛАВА 3 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ.С ПОМОЩЬЮ ОБРАБОТКИ ДВУМЕРНЫХ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ

3.1 Методы определения размеров частиц
3.1.1 Определение размеров частиц «пороговым» методом
3.1.2 Определение размеров частиц фотометрическим методом
3.1.3 Определение размеров частиц менее размера пикселя комбинированным методом
3.1.4 Определение размеров частиц более размера пикселя комбинированным методом

3.2 Определение счетной концентрации частиц
3.3 Определение времени анализа
3.3.1 Определение времени анализа ФЭП встроенного контроля на основе одиночного фотоприемника
3.3.2 Определение времени анализа матричным ФЭП встроенного контроля параметров дисперсной фазы
3.4 Определение коэффициента формы
ГЛАВА 4 ПОГРЕШНОСТИ МАТРИЧНОГО ФЭП ВСТРОЕННОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ

4.1 Погрешность определения размеров частиц

4.1.1 Погрешность оптического тракта
4.1.2 Погрешность определения расстояния, на которое переместилась частица за время экспозиции
4.1.3 Погрешность определения размера частицы, вызываемая ошибкой квантования АЦП матричного фотоприемника
4.1.4 Погрешность определения размера частицы, вызываемая конечным размером пикселя матрицы
4.2 Оценка погрешности определения счетной концентрации

4.2.1 Погрешность определения времени анализа и объема проанализированной жидкости
4.2.2 Погрешность определения счетной концентрации и размеров частиц из-за совпадения частиц в измерительном объеме
4.3 Определение доверительной вероятности и доверительного интервала погрешности определения размеров частиц

ГЛАВА 5 МАТРИЧНЫЙ ФЭП ВСТРОЕННОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ
ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ
5.1 Оценка энергетических характеристик матричного ФЭП встроенного контроля
параметров дисперсной фазы
5.2 Экспериментальное исследование матричного ФЭП встроенного контроля параметров дисперсной фазы

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время к надежности аэрокосмической техники предъявляются высокие требования, что связано с особенностями ее эксплуатации в жестких условиях и риском катастрофы в случае неисправности или отказа бортовых систем. Одним из эффективных средств, повышения-надежности эксплуатации является своевременное проведение контроля технического состояния объектов [1, 2, 3]. Качественное выполнение диагностики позволяет как прогнозировать приближающийся1 отказ, так и продлить использование агрегатов с истекшим сроком эксплуатации, но-еще не выработавших технический ресурс, перейдя к эксплуатации по фактическому состоянию [4, 5]. Особенно высокие требования предъявляются к средствам контроля и диагностики технического состояния изделий аэрокосмического назначения [6, 7]. С целью обеспечения
оперативности и своевременности определения технического ресурса гидросистем- необходимо использовать в ОСНОВНОМ’ методы и средства неразрушающего контроля, позволяющие проводить диагностику автоматически и в реальном масштабе времени [8, 9; 10, 11].
В . качестве исполнительных агрегатов и контуров-систем управления, в аэрокосмической технике широко применяются гидросистемы-[12, 13]. Одним из наиболее эффективных методов диагностики гидросистем является анализ параметров частиц износа (дисперсной.фазы рабочей жидкости), генерируемых гидроагрегатами [14, 15]. При- этом размер, концентрация, форма,
распределение частиц по размерам являются- источниками ценной диагностической информации о состоянии пар трения, а также о состоянии рабочей жидкости [16, 14, 17]. Например; наличие в гидрожидкости частиц, соизмеримых с зазорами между трущимися поверхностями говорит о нормальных процессах износа [18], в то же время появление большого числа крупных частиц может являться предвестником разрушения поверхностей

источника энергии (светодиод или лампа) поток электромагнитных колебаний попадает на изучаемую среду в измерительный объем жидкости с оптическими неоднородностями - примесями; в результате чего возникает взаимодействие между ними. Специальное приемное-устройство (фотоприемник) анализирует реакцию среды на возбуждение (взаимодействие), которое проявляется в изменении амплитуды, фазы, степени поляризации электромагнитной волны, в появлении флуктуаций в сигнале. В данном случае изучаемой средой является жидкость с частицами загрязнений.
При, попадании частиц (неоднородностей) в ограниченный измерительный объем датчика они подвергаются воздействию падающей радиации (излучения) некоторого интервала длин* волн. Изменение характеристик прошедшего через дисперсную систему излучения фиксируется фотоприемником (ФД), преобразующим его в электрический сигнал. После обработки сигнала с выхода фотоприемника в специальном радиоэлектронном устройстве (анализаторе) результаты измерения параметров частиц предъявляются потребителю.
Размер частицы определяется-на основании заранее установленной связи с ее оптическими свойствами. Например, рассеяние света достаточно большими частицами не зависит от длины волны и может анализироваться- с позиций-геометрической- оптики [61, 62, 63]. Пространственное распределение
рассеянного-частицей света характеризуется индикатрисой рассеяния (рисунок 1.13) - потоком, рассеянным в единичном телесном угле в данном направлении, отнесенным к полному потоку излучения, рассеянному частицей [61, 64].
Известно [61, 64, 65, 66, 67], что интенсивность света, рассеянного частицей, является сложной функцией размера и формы частицы, угла рассеяния (0), длины волны падающей радиации (А,) и комплексного коэффициента преломления т (материала частицы).