Введение к работе
Актуальность темы. Измерение и контроль параметров двухэлементных электрических цепей (ДЭЦ), является одним из важнейших разделов современной информационно-измерительной техники, так как двухэлементная схема замещения наиболее часто используется как эквивалентная схема различных датчиков, элементов радиоэлектронного оборудования, в биологических, медицинских исследованиях и т.п.
К началу данной работы для получения информации о параметрах ДЭЦ использовались различные виды пассивных измерительных цепей (ИЦ). С появлением в 70-х годах операционных усиилителей (ОУ), пассивные ИЦ были вытеснены активными ИЦ. Активная ИЦ позволяет наиболее просто получить раздельную информацию о каждом измеряемом параметре ДЭЦ, при использовании полигармонического входного воздействия.
Однако большое количество разнообразных задач, решаемых с помощью исследования ДЭЦ, не позволяет создать схемы унифицированного измерительного преобразователя (ИП). Поэтому в каждом случае встают вопросы повышения чувствительности, помехоустойчивости, точности и т.д. нового преобразователя. Такие работы постоянно проводятся как в странах СНГ так и за рубежем, что подтверждает актуальность задачи.
Основания для работы. Работа выполнена автором в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории автоматизации электрических измерений и контроля (ОНИЛАИ) Пензенского политехнического института, реорганизованного в 1993 году в Пензенский государственный технический университет. Работа проводилась в течение 20 лет, в процессе выполнения ряда НИР по хоздоговорам с различными организациями страны. Все ИП, представленные в данной работе являются оригинальными, защищены авторскими свидетельствами и внедрены в производство. Результаты исследований этих ИП опубликованы.
Цель работы. Создание простых ИП параметров ДЭЦ в унифицированные сигналы, обладающих повышенной точностью, помехоустойчивостью, чувствительностью с увеличенным диапазоном измеряемых параметров ДЭЦ и расширенными функциональными возможностями.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели использовались структурные методы совершенствования схем ИП, основанные на преобразовании ИЦ входных воздействий сложной формы и обработке выходных сигналов.
Методы исследований базируются на использовании теории электрических цепей, теории систем автоматического регулирования, математического моделирования и математическом анализе.
Научная новизна работы. Развиты структурные методы построения ИП параметров ДЭЦ в унифицированные сигналы, в результате пего получены простые ИП параметров ДЭЦ:
- в среднее и амплитудное значения напряжений;
с раздельным выбором пределов по активной и реактивной составляющей;
с токовой ИЦ, повышенной помехоустойчивости;
компенсационного типа с ЦАП в цепи обратной связи, повышенной точности;
для емкостных датчиков, использующих жидкие электролиты, повышенной термостабильности;
в частоту, с двумя параллельными каналами.
Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждена расчетами, совпадением результатов экспериментов и теоретических исследований, внедрением и практическим использованием разработанных ИП в производстве.
Практическая ценность. Разработанные подходы к методам построения параметров ДЭЦ в унифицированные сигналы позволяют значительно упростить структурные схемы ИП, снизить требования к их узлам, повысить помехоустойчивость при одновременном сохранении или повышении точности. *
Реализация и внедрение результатов р а б о т ы. Результаты работы в виде приборов и отдельных преобразователей, защищенных а.с.СССР, внедрены на следующих предприятиях СССР и РФ:
завод "Электроизмеритель" г. Житомир [11];
ПО "Пенздизельмаш" г. Пенза [34,35];
Институт "Психологии" АН СССР г. Москва [32];
- Пензенское областное отделение общества психологов АН СССР [26];
-п/яГ4141 [11, 17,19,25];
- институт "Биосистемных и социологических исследований" АН СССР
г. Пенза [22, 39];
-в/ч64176 [15];
Пензенское высшее артиллерийское инженерное училище им. Н.Н.Воронова [28,11];
-п/яА-3808 [20,23];
- СКВ "Турбостроение" г. Пенза [39];
Вес узлы входящие в ИП хорошо известны, погрешность их исследована (см например А.Е.Морозов. Разработка и исследование принципов построения преобразователей параметров электрических цепей и сигналов для систем контроля и измерения . / Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Пенза . Пенз. политех, ин-т, 1976). Повышение точности разработанных ИП происходит за счет упрощения их структур и уменьшения числа узлов , испол-зуемых в ИП.
- КНИТИВТ г. Казань [13,19,27,29].
Разработанные приборы неоднократно демонстрировались на ВДИХ СССР и награждены двумя серебряными медалями и дипломом лауреата НТТМ.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на V Всесоюзной конференции по ИИС (г. Львов 1981г.); II Всесоюзной научно-технической конференции "Методы и средства аналого-цифрового преобразования параметров электрических сигналов и цепей" (г. Москва 1981 г.); VI Всесоюзной научно-технической конференции по ИИС (г. Куйбышев в 1983 г.); Всесоюзной конференции "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления" (г. Пенза 1986); зональном семинаре "Интегрируюшие частотные время-импульсные преобразователи и цифровые средства измерения на их основе" (г. Пенза 1987 г.); зональном семинаре "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления" (г. Пенза 1988 г.); Всесоюзной конференции "Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления" (г. Пенза 1992 г.).
Личный, вклад. Основная часть теоретических исследований и практических разработок выполнены автором самостоятельно во время работы в ОНИЛАИ ПІТИ. Определяющим является вклад автора в исследовании и разработке большинства ИП приведенных в докладе, служащих развитию структурных методов совершенствования ИП параметров ДЭЦ в унифицированные сигналы, в их теоретическом обосновании.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 75 работ, в том числе получено 38 авторских свидетельств СССР на изобретения.
На защиту выносятся: структурные методы совершенствования характеристик ИП параметров ДЭЦ в унифицированные сигналы.
