Характеристика основних методів підвищення вірогідності контролю і розширення діапазону вимірювань параметрів обертального руху. Визначення особливостей оптико-електронних засобів на основі розробленого безконтактного методу просторової модуляції.
Аннотация к работе
До таких параметрів відносять і параметри обертального руху: кутове положення, кутова швидкість, биття. Для досягнення цієї мети у роботі вирішені такі задачі: зроблено огляд оптико-електронних вимірювальних перетворювачів параметрів ОР та наведено їх класифікацію; розроблено метод просторової модуляції та узагальнену структуру оптико-електронного ВП параметрів ОР на основі цього методу для безконтактного вимірювання параметрів обертального руху; розроблено математичну модель перетворення випромінювання в оптичній системі, математичну модель просторово-оптичного модулятора та математичну модель вимірювання параметрів ОР в динамічному режимі, досліджено вплив на процес перетворення неінформативних параметрів; розроблено засіб контролю параметрів обертального руху, виведено рівняння перетворення кута повороту, кутової швидкості та биття в цифровий код; отримано аналітичні залежності для оцінювання основних статичних метрологічних характеристик засобу контролю та аналітичні залежності для оцінки вірогідності контролю кута повороту, кутової швидкості та биття; розроблено методику інженерного проектування оптико-електронних засобів контролю на основі методу просторової модуляції та створено експериментальний зразок засобу контролю параметрів обертального руху; виконано експериментальні дослідження і підтверджено адекватність результатів фізичного і математичного моделювання. В основу дисертаційної роботи покладено порівняльний аналіз існуючих вимірювальних перетворювачів параметрів ОР та методи теорії їх вимірювального перетворення, теорія вимірювального перетворення неелектричних величин, методи математичного і фізичного моделювання, теорія похибок вимірювань і контролю, теорія ймовірності і випадкових процесів, методи математичної статистики при обробці результатів вимірювань, теорія диференціальних рівнянь. Практичне використання результатів роботи полягає в розробці інженерної методики проектування оптико-електронного засобу контролю параметрів обертального руху, на основі якої розроблено структурні, функціональні, схеми електричні принципові засобу контролю, використання яких дозволяє знизити нижню межу вимірювання кутової швидкості до 0,16 рад/с та підвищити швидкодію процесу контролю кутового положення. Окремі результати отримані в співавторстві, у цих випадках особистий внесок автора у патентах на винахід, статтях та тезах доповідей такий: [2] - виведені аналітичні залежності для оцінювання основних статичних метрологічних характеристик вимірювальних каналів; [3] - отримано функцію перетворення биття в зміщення відбитого світлового променя та досліджено функції чутливості впливних величин на результати вимірювання; [4] - розроблено узагальнену структурну схему засобу вимірювання параметрів обертального руху, проаналізовано її застосування; [5] - розроблено метод просторової модуляції, структурну схему імпульсного вимірювального перетворювача кута повороту та отримано функцію перетворення кута повороту в зміщення світлового відбитого променя; [6] - розроблено просторово-оптичний модулятор у формі Архімедової спіралі та структурну схему мікропроцесорного засобу контролю параметрів обертального руху; [7] - розроблено алгоритми та програмне забезпечення для обробки результатів вимірювання кута повороту, кутової швидкості; [8] - виведено функції перетворення кута повороту, кутової швидкості в цифровий код для оптико-електронного засобу вимірювань кутових параметрів; [9] - розроблено структурну схему пристрою для вимірювання кутової швидкості на основі методу просторової модуляції; [10] - розроблено структурну схему пристрою для вимірювання дисбалансу роторів; [11] - розроблено структурну схему пристрою для вимірювання кутової швидкості та прискорення з використанням цифрових перетворювачів положення; [12] - розроблено структурну схему пристрою для вимірювання амплітуди малих лінійних переміщень; [13] - розроблено математичну модель вимірювального перетворення параметрів обертального руху в значення струму на виході позиційно-чутливого елементу; [14] - виведені аналітичні залежності для оцінювання основних статичних і динамічних властивостей оптико-електронних засобів контролю кута повороту та кутової швидкості.Встановлено, що чільне місце серед них посідають оптичні та оптико-електронні засоби контролю, які забезпечують високу швидкодію, точність і безконтактність вимірювань, а також мають ряд інших переваг. Встановлено, що розглянуті оптико-електронні засоби контролю мають такі недоліки, як інерційні властивості, що призводять до виникнення динамічної похибки, похибку ексцентриситету, зумовлену незбіжністю осей обєкта та вимірювального перетворювача, та обмеженість діапазону вимірювання, що для кутової швидкості не перевищує 800 рад/с. Суть методу така: для здійснення операції безконтактного контролю параметри обертального руху попередньо перетворюють за допомогою просторового модулятора і оптичної системи у лінійне переміщення світлової плями на вході позиційно-чутливого елементу з наступним перетворенням п