Двухкоординатные вихретоковые преобразователи механических величин с микропроцессорной коррекцией функции преобразования

• Автор: Ухлинов, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 198 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ДВУХКООРДИНАТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ.

1.1. Классификация двухкоординатных преобразователей перемещений.

1.2. Двухкоординатные преобразователи с механическим разложением перемещений.

1.3. Двухкоординатные преобразователи перемещений со сферическим подвижным элементом.

1.4. Двухкоординатные преобразователи перемещений со стержневым подвижным элементом.

1.5. Планшетный двух координатный преобразователь перемещений

1.6. Двухкоординатный преобразователь перемещений с подвижным элементом конусообразной формы
Выводы.
2. АНАЛИЗ ВИХРЕТОКОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАКЛАДНОЙ
КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ С НАКЛОННЫМИ
ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ.
2.1. Влияние на вносимое напряжение угла взаимного наклона плоскости электропроводящего элемента и катушки
накладного датчика.
2.2. Анализ зависимости вносимого напряжения от угла наклона для датчика угловых перемещений.
2.3. Сравнение достоверности результатов расчетов с известным решением электродинамических задач
2.4. Влияние на вносимое напряжение радиуса кривизны цилиндрического электропроводящего элемента.
2.5. Влияние на вносимое напряжение угла наклона оси цилиндрического электропроводящего элемента относительно плоскости катушки накладного вихретокового датчика.
2.6. Влияние на вносимое напряжение угла наклона конусообразного электропроводящего элемента
2.7. Влияние на вносимое напряжение азимутального углового смещения конусообразного электропроводящего элемента.
Выводы.
АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВП
С ПОДВИЖНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ КОНУСНОЙ ФОРМЫ.
3.1. Зависимость суммарного угла наклона подвижного элемента от углов наклона и поворота.
3.2. Зависимость вносимого напряжения от суммарного угла наклона
3.3. Статическая характеристика ДВП угловых перемещений
с конусным подвижным элементом.
3.4. Годограф вносимых напряжений при двухкоординатном угловом перемещении подвижного элемента.
3.5. Конструктивнотехнологическая линеаризация статической характеристики ДВП перемещений
АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДВП С
ПОМОЩЬЮ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО КОРРЕКТИРУЮЩЕГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.
4.1. Способ автоматической коррекции выходных сигналов ДВП
4.2. Алгоритм программы работы микропроцессорного корректирующего преобразователя.
4.3. Функциональная схема интерфейса корректирующего преобразователя.
4.4. Алгоритмы программы ожидания и асинхронной загрузки данных
4.5. Оценка погрешности преобразования в микропроцессорном устройстве
4.6. Принципиальная схема микропроцессорного корректирующего преобразователя.
Ф Выводы.
5. ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ ДВП С МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ ХАРАКТЕРИСТИК.
5.1. Влияние нестабильности частоты следования импульсов в измерительной цепи импульсногармонического преобразователя.
5.2. Влияние нестабильности мкости конденсатора в колебательном ф контуре измерительной цепи импульсногармонического
преобразователя.
5.3. Влияние нестабильности удельной электрической проводимости материала подвижного элемента в электромеханической
части ДВП.
5.4. Амплитудный способ термостабилизации применительно к
импульсногармоническому преобразователю
5.5. Методика настройки термостабилизирующей части импульсногармонического преобразователя
ф 5.6. Экспериментальная установка для исследования статических
характеристик конусного ДВП.
5.7. Анализ результатов экспериментальных исследований ДВП с микропроцессорным автокорректирующим устройством.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Л ЛИТЕРАТУРА.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
ПЛ. Программа ожидания и асинхронной загрузки данных XI и У1 в
порт РО
П.2. Программа вычисления текущего радиуса г1 и коэффициентов
коррекции к1 и к
П.З. Программа преобразования десятичного представления
коэффициентов коррекции к1 и к2 в шестнадцатеричное
П.4. Программа умножения коэффициентов коррекции к1 и к2
П.5. Программа уменьшения порядка результирующего числа.
АКТ ВНЕДРЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Многообразие возможных конструкций ДКП создает трудности при анализе их информационноэнергетических характеристик, что вызывает необходимость поиска базовых вариантов ДКП 4, определяющих обобщенные входные и выходные характеристики. Классификация по принципам действия чувствительных элементов ЧЭ, используемых в ДКП, приводится на рис. Разнообразие различных по физической природе ЧЭ и способов формирования выходных сигналов ДКП позволяет получить широкий диапазон информационнометрологических характеристик. ДКП с механическим разложением двухкоордииатного перемещения на два однокоординатных, имеют существенный недостаток заключающийся в том, что в этом случае требуется прецизионное исполнение механических узлов, которые в процессе эксплуатации подвергаются механическому износу, вибрационному воздействию, приводящих к снижению эксплуатационной надежности ДКП. Из приведенной классификации 6, 7, 9, , видно, что наиболее обширную группу составляют параметрические ЧЭ, среди которых электромагнитные ЧЭ имеют доминирующее значение. Рисунок 1. Рисунок 1. Вихретоковые ДКП обладают всеми перечисленными выше достоинствами и, кроме того, имеют малые массогабаритные показатели, позволяющие осуществлять многократное резервирование. Наиболее характерным представителем ДКП с механическим разложением перемещений ,, является датчик угловых перемещений рис. Он содержит звено механической связи с объектом перемещения, которое выполняется в виде стержня 1 либо в виде троса, имеющего возможность перемещения в двух взаимноортогональных плоскостях относительно неподвижного центра, находящегося на пересечении осей вращения двух взаимноперпендикулярных дуг 2 и 3. Дуги 2 и 3 закреплены в неподвижных подшипниковых опорах в двух взаимноперпендикулярных плоскостях и предназначены для разложения двухкоординатного перемещения стержня 1 по направлениям а и 3 в два однокоординатных перемещений. Для этого в дугах выполнены продольные сквозные пазы 4, 5, сквозь которые проходит стержень 1. При перемещении стержня 1 по направлению а происходит поворот дуги 2, а дуга 3 остается неподвижной. При перемещении стержня 1 по направлению р происходит поворот дуги 3 вокруг ее оси, а дуга 2 остается неподвижной. При одновременном двухкоординатном перемещении стержня 1 по двум направлениям аир происходит одновременное перемещение обеих дуг на соответствующий угол относительно начального положения. Валы, на которых закреплены дуги 2 и 3, жестко связаны с валами подвижных элементов двух потенциометров 6 и 7, корпуса которых неподвижны. Рисунок 1. При повороте соответствующей дуги происходит поворот подвижной части одного из потенциометров. Поворот подвижной части потенциометра приводит к пропорциональному изменению выходного напряжения этого потенциометра при питании его от источника стабильного напряжения. Такая конструкция ДКП применяется во многих изделиях авиационной и космической техники, а также в системах электродистанционного управления наземными и водными транспортными средствами . Механическая часть ДКП выполняется средствами точной механики, имеет высокую стоимость, ограниченную надежность и не позволяет реализовать резервирование. Надежность механической части ДКП снижается по мере уменьшения габаритов ДКП. Износ механической части ДКП в процессе эксплуатации не только снижает надежность, но и ухудшает метрологические характеристики ДКП. Наличие перечисленных недостатков ДКП с механическим разложением перемещений является одной из основных причин для разработки бесконтактных вариантов ДКП. Анализ литературных источников ,, показывает, что ДКП с механическим разложением перемещений составляют довольно обширную группу преобразователей и позволяют преобразовывать как линейные, так и угловые перемещения. Их технические характеристики определяются как конструкцией узла механического разложения, так и применяемым типом однокоординатных преобразователей . В качестве последних могут быть использованы электроконтактные, потенциометрические, индукционные, индуктивные, емкостные, фотоэлектрические, электронные и электролитические, как индивидуального, так и серийного производства.