LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Енергетика → Адаптивні електронні вимірювальні перетворювачі для високоточних імпульсних та фазових лазерних далекомірів

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ







БРАГИНЕЦЬ ІРИНА ОЛЕКСАНДРІВНА



УДК 621.317.087.92:531.719.24



АДАПТИВНІ ЕЛЕКТРОННІ ВИМІРЮВАЛЬНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ДЛЯ ВИСОКОТОЧНИХ ІМПУЛЬСНИХ ТА ФАЗОВИХ

ЛАЗЕРНИХ ДАЛЕКОМІРІВ




Спеціальність 05.11.05 – Прилади та методи вимірювання електричних

та магнітних величин



А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук





Київ-2005

Дисертацією є рукопис.


Роботу виконано у відділі електричних та магнітних вимірювань Інституту електродинаміки НАН України, м. Київ.


Науковий керівник

доктор технічних наук, професор Ніженський Анатолій Данилович, Інститут електродинаміки НАН України, провідний науковий співробітник відділу електричних та магнітних вимірювань.




Офіційні опоненти

доктор технічних наук, професор Кадук Борис Григорович, Національний науково-дослідний центр оборонних технологій і воєнної безпеки України Міноборони України, головний науковий співробітник;





доктор технічних наук, професор Скрипник Юрій Олексійович, Київський національний університет технологій та дизайну МОН України, професор кафедри автоматизації та комп'ютерних систем.




Повідна установа

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" (кафедра автоматизації експеримен-тальних досліджень) МОН України, м. Київ.


Захист дисертації відбудеться " 22 " березня 2005 року о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.187.02 в Інституті електродинаміки НАН України за адресою: 03680, м. Київ-57, просп. Перемоги, 56, тел. 456-91-15.


З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту електродинаміки НАН України (03680, м. Київ-57, просп. Перемоги, 56).


Автореферат розіслано " 18 " лютого 2005 року.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Тесик Ю.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Лазерні технології є критично важливими для багатьох галузей економіки. Без широкого використання лазерної техніки і лазерного обладнання жодна країна не може мати систему телекомунікацій, промисловість, медичне обслуговування населення і багато чого іншого, яка б відповідала сьогоднішнім міжнародним нормам. Не менше значення для сучасної економіки має застосування лазерів в обробці матеріалів (при різанні, свердлінні, зварюванні та ін.), у космічній техніці, геодезії, будівництві, а також при створенні спецтехніки (лазерні далекоміри, приціли, гіроскопи та ін.).

Високоточні лазерні вимірювачі відстані до дифузно-відбиваючих об'єктів знаходять широке застосування в системах автоматизації вимірювань і контролю параметрів технологічних процесів у металургії, машинобудуванні, гірничодобувній та інших областях промисловості. У ряді випадків такі прилади поряд з високою точністю вимірювань повинні мати високу швидкодію. Так, наприклад, у металургійній промисловості існує задача безконтактного контролю форми внутрішньої поверхні конверторів і ковшів. Наявність такого контролю значно зменшує імовірність аварійних ситуацій і фінансові витрати, пов'язані з передчасною зупинкою печі на ремонт. Ці вимірювання з бажаною ефективністю можуть бути виконані за допомогою високоточних і швидкодіючих лазерних вимірювачів відстані до дифузно-відбиваючих об'єктів. Такі прилади випускаються закордонними фірмами. Серед них можна виділити Leica Disto Classic (лазерна рулетка, вимірювані відстані 0,2...30 м з похибкою – 3...5 мм, час вимірювання – 0,5...4 с) виробництва Швейцарія, LaCam-систему для вимірювань зносу футерівки в металургійних конвертерах і транспортних ковшах (дальність – 2...20 м, похибка вимірювання – ±5 мм, час вимірювання – 20 с) німецької фірми Ferrotron Technologies з імпульсним лазерним далекоміром і вимірювальна система IMS 1600 (дальність – 50 м, похибка вимірювання – 5 мм, час вимірювання – 3...10 с) шведської фірми Geotronics з фазовим лазерним далекоміром.

Перспективним є використання лазерних вимірювачів відстані в якості органів технічного зору в прохідницьких і вугільних комбайнах. Це дозволяє підвищити надійність систем контролю місця розташування прохідницьких і вуглевидобувних машин і механізмів. Таким чином, створення сучасних вимірювальних оптоелектронних засобів для систем контролю і керування обладнанням є досить актуальною задачею. Якщо у вищезгаданих сферах застосування лазерних далекомірів відстані не перевищують 30 м, що дозволяє використовувати фазові далекоміри, то в останньому випадку максимальні відстані можуть досягати 200...300 м. Ця обставина припускає використання імпульсних лазерних далекомірів з досить високими метрологічними характеристиками, як, наприклад, імпульсний далекомір швейцарського виробництва Leica DI3000S/ DIOR3002S, що дозволяє вимірювати відстані до 300 м з похибкою 5...10 мм, час вимірювання – 3,5 с.

В Україні високоточні і швидкодіючі лазерні далекоміри, призначені для вимірювання відстані до дифузно-відбиваючих об'єктів, серійно не випускаються, хоча потреба в них є. Використання закордонних приладів аналогічного призначення вимагає значних фінансових витрат (вартість згаданих приладів складає від 1,5 тис. до декількох десятків тисяч доларів).

Створення високоточних і швидкодіючих електронних вимірювальних перетворювачів для лазерних далекомірів представляє складну технічну задачу, оскільки має місце значна кількість дестабілізуючих факторів, що обмежують метрологічні характеристики таких приладів (низьке відношення сигнал/шум, широкий динамічний діапазон зміни амплітуди сигналу і її короткочасна нестабільність та інші). Рішення цієї задачі потребує застосування методів і засобів оптимальної фільтрації і створення систем корекції специфічних похибок цих пристроїв. Показником якості розроблювальних систем корекції, з огляду на їхню складність і велике число складових похибки вимірювання, виступає відношення середньоквадратичних значень випадкових похибок при відсутності коригувального впливу і при його введенні (при високій ефективності корекції систематичних похибок). В ідеальному випадку цей показник дорівнює одиниці. Такий підхід є характерним для адаптивних систем, в яких штучно створюється ефект пристосування до умов, що змінюються. Це має місце у вимірювальних самокорегованих системах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Напрямок дисертаційних досліджень пов'язаний з загальним напрямком наукової праці відділу електричних і магнітних вимірювань Інституту електродинаміки НАН України, а також з науково-дослідними роботами по темах: "Тріада" – "Розробити принципи побудови і створити мультиплексорні вимірювальні системи контролю і діагностики стану енергетичних об'єктів на основі електромагнітних, акустичних і оптоелектронних датчиків" (№ ДР 0197U013529), роль автора при виконанні НДР полягає в технічній підготовці і проведенні експериментальних досліджень, обробці й узагальненні результатів досліджень, оформленні звітної документації; "Метрологія" – "Розробка наукових основ незалежної метрологічної бази України в області електричних і магнітних вимірювань і проведення відповідних теоретичних і експериментальних досліджень" (№ ДР 0198U007502), роль автора при виконанні НДР полягає в аналізі похибок розроблювального пристрою, оформленні звітної документації; "Метрономика" – "Методи підвищення точності і швидкодії електромагнітних, оптоелектронних і віброакустичних перетворювачів і створення на цій основі