Оптимальное планирование с гарантированной точностью калибровочных испытаний измерительных датчиков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, доктор технических наук Ларионов, Владимир Александрович

• Ларионов, Владимир Александрович
• доктор технических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор технических наук Ларионов, Владимир Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ

§1.1. Общие положения.

§1.2. Сравнительный анализ методов приближения обратных функций преобразования датчиков.

§1.2. Обзор литературы по вопросу приближения обратных функций преобразования датчиков.

§1.3. Выводы.

Глава 2. ФИЛЬТРАЦИЯ ШУМА

§2.1. Методы фильтрации шума.

§2.2. Экспериментальное исследование шума.

§2.3. Выводы.

Глава 3. ОПТИМАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ПРИ ГАРАНТИРОВАННОЙ ТОЧНОСТИ КАЛИБРОВОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ДАТЧИКОВ

§3.1. Общие положения.

§3.2. Равномерное приближение обратной функции преобразования.

§3.3. Взвешенное равномерное приближение обратной функции преобразования.

§3.4. Двумерное равномерное приближение обратной функции преобразования.

§3.5. Обработка информации для калибровки датчиков.

§3.6. Равномерное приближение при неточных эталонных сигналах.

§3.7. Выводы.

Глава 4. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ

§4.1. Измерение температуры термопреобразователем сопротивления.

§4.2. Измерение температуры термопарой.

§4.3. Измерение разности двух температур.

§4.4. Выводы.

Глава 5. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ТЕНЗОРЕЗИСТИВНЫХ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

§5.1. Принципы измерения давления.

§5.2. Принципы построения схем электронного преобразователя.

§5.3. Температурная коррекция выходного сигнала сенсора.

§5.4. Обработка информации для калибровки датчиков.

§5.5. Динамические температурные погрешности.

§5.6. Построение тензорезистивного сенсора на основе углеродных нанотрубок.

§5.7. Выводы.

Глава 6. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ УРОВНЯ И ПЛОТНОСТИ

§6.1. Измерение уровня и плотности жидкости в открытых резервуарах.

§6.2. Измерение уровня и плотности жидкости в герметичных резервуарах.

§6.3. Выводы.

Глава 7. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ИНТЕРФЕЙСА 4-20 МА

§7.1. Принципы построения интерфейса.

§7.2. Обработка информации для калибровки интерфейса.

§7.3. Выводы.

Глава 8. ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДАТЧИКОВ НА МЕСТЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

§8.1. Общие принципы обработки информации для контроля метрологического состояния датчиков.

§8.2. Цифровой преобразователь углового положения.

§8.3. Датчики температуры с термопреобразователем сопротивления.

§8.4. Тензорезистивные датчики давления.

§8.5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимальное планирование с гарантированной точностью калибровочных испытаний измерительных датчиков»

Для современных систем управления технологическими процессами характерно использование большого количества датчиков для измерения различных физических величин: температуры, давления, уровня, расхода, углового положения и т.д. Например, диспетчерская система нефтехимического предприятия [1] предназначена для автоматизации функций сбора, хранения и обработки производственной информации предприятия, т.е. текущих параметров и состояний работы технологического оборудования и производственных процессов, включая:

• расходы, температуры, давления потоков в процессах;

• уровня в резервуарах;

• состояния активного оборудования (насосы, компрессоры, электродви гатели и т.д.);

• параметры технологического процесса с датчиков с отсутствующим электронным сигналом (ручной ввод, например, режимного листа);

• алармы - сигнализации (например, превышение уровня взлива резервуара);

• события как в процессе (например, выход параметра за регламентное значение), так и в самой системе (например, авторизованная смена режима регулятора);

• тренды долговременной истории процесса.

Система телемеханики ЭЛТА-\¥РТМ [2] кустов скважин нефтегазодобычи содержит сотни датчиков. Существуют еще значительно более сложные системы: например, информационно - аналитическая система контроля ком плекса переработки жидких радиоактивных отходов Кольской АЭС [3] содержит более 15000 датчиков.

Среди комплекса основных задач (таких, как контроль и оптимизация ка чества продукции, экологический мониторинг, оптимизация запасов продук ции и т.п.), решаемых на нефтехимических производствах для обеспечения их эффективной, бесперебойной и рентабельной деятельности, особое место занимают задачи контроля и учета движения нефтепродуктов. Эффективное решение этих задач является одним из наиболее значимых факторов, от которого зависит общая эффективность управления нефтеперерабатывающим предприятием в целом и минимизация убытков, которые несет предприятий из-за потерь нефтепродуктов. В настоящее время большинство таких автоматизированных систем базируются на западных программно-аппаратных решениях, ориентированных на особенности западных нефтехимических производств и соответствующие технологии нефтепереработки. Одним их главных требований таких систем является максимальная оснащенность объекта автоматизации высокоточной информационно-измерительной техникой [4].

В сложных системах, объединяющих сотни, а иногда и тысячи датчиков, точность и достоверность информации, получаемой системой от датчиков, часто определяет эффективность работы всей системы, влияет на возможное появление ложных срабатываний сигнализации и простоев или критических состояний производства, опасных для персонала и окружающей среды. С другой стороны улучшение технических характеристик датчиков приводит к увеличению их стоимости, что при большом количестве датчиков приводит к существенному увеличению стоимости всей системы управления.

В тоже время современные датчики сами представляют собой сложную систему. Наличие встроенных в датчики микроконтроллеров позволяет обрабатывать информацию от первичных измерительных преобразователей и таким образом обеспечивать повышение точности и достоверности передаваемой в центральную систему измерительной информации. Представляя современный датчик как систему возможно использование методов системного анализа. Необходимо в комплексе анализировать влияние на технические характеристики датчика таких факторов, как нелинейность характеристик отдельных устройств датчика, внешних условий, помех от электромагнитных полей, шумов в электронных элементах, а также экономические затраты на реализацию методов компенсации этого влияния.

Одним из основных этапов производства датчиков, определяющих их точность, является калибровка. Калибровка современных датчиков, имеющих встроенный микроконтроллер, основана на нахождении математической модели, соответствующей индивидуальной характеристике датчика с определенной погрешностью. Вычислительные возможности современных микроконтроллеров позволяют разрабатывать модель датчиков как модель черного ящика, использовать только входную и выходную информацию датчика, не вникая в его внутреннюю структуру.

Для определения математической модели датчика используется метод эталонных сигналов. Группа калибруемых датчиков помещается в климатическую камеру, где устанавливается определенная температура. На входы исследуемых датчиков подается поочередно ряд эталонных значений входной физической величины. После подачи каждого эталонного сигнала производится несколько его измерений, результаты которых в цифровом виде регистрируются в компьютере. Данная процедура выполняется для нескольких температур в климатической камере.

Для калибровки датчиков необходимо использовать высокоточное эталонное оборудование и климатические камеры, имеющие очень высокую стоимость, что определяет их ограниченное количество на предприятии - изготовителе датчиков. Поэтому время калибровки датчиков, определяемое количеством используемых эталонных сигналов и температур, не только существенно определяет себестоимость датчиков, но и ограничивает объем производства датчиков. Для примерной количественной оценки времени калибровки рассмотрим калибровку датчиков давления. После установки требуемой температуры в климатической камере по нормативным документам необходима временная выдержка в течение не менее 2 часов. После задания очередного эталонного давления тоже необходима выдержка для окончания переходных процессов по давлению и температуре, что, в зависимости от 7 особенностей подводящей давление системы и скорости изменения давления, составляет до 10 минут. Если обычно используется 6 эталонных давлений и 6 температур, то общее время калибровки составит 18 часов. Т.е. сокращение времени калибровки до минимально возможной величины при обеспечении требуемой точности датчиков является актуальной задачей, решение которой позволит уменьшить себестоимость датчиков, что важно для предприятий -изготовителей датчиков.

В качестве математической модели датчиков обычно используется регрессионная модель в виде полинома приближения обратной функции преобразования (ОФП), коэффициенты которого определяются с помощью метода наименьших квадратов (МНК), у которого мерой погрешности приближения полинома к ОФП является среднеквадратичное значение этой погрешности. Существенный вклад в решение вопросов применения МНК для калибровки датчиков внесли работы Грановского В.А., Семенова J1.A., Сирая Т.Н. [5, 6] и др.

Основные метрологические характеристики датчиков нормируются в виде предельных значений. Использование МНК, основанного на интегральном критерии, не обеспечивает нахождение полинома, имеющего минимальную максимальную погрешность приближения. Необходимо использовать теорию равномерного приближения функций, основанной на критерии минимума максимальной погрешности приближения. Становление теории равномерного приближения функций основывается на работах выдающихся математиков: Чебышева П.Л., Вейерштрасса К. и Бернштейна С.Н. [7]. Дальнейшее развитие эта теория получила в работах Ахиезера Н.И. [8], Гончарова B.J1. [9], Дзедык В.К. [10], Коллатц JI. [11], Корнейчука Н.П. [12], Никольского С.М. [13], Ремеза Е.Я. [14] и др.

Равномерное приближение ОФП по сути является интерполяцией по расчетным точкам - узлам интерполяции, т.е. сложность математической модели датчиков при равномерном приближении строго определяет количество узлов интерполяции. При заданном пределе погрешности приближения ОФП

§ равномерное приближение позволяет использовать минимально возможное количество эталонных сигналов и температур (узлов интерполяции). Однако, для эффективного применения теории равномерного приближения функций, получения оценки ОФП в реальных производственных условиях для решения задачи калибровки, необходимо учесть следующие факторы и решить связанные с ними проблемы:

1) наличие случайной составляющей в цифровых выходных сигналах датчика;

2) наличие систематической погрешности задания эталонных сигналов;

3)то, что предельные погрешности датчиков нормированы пропорционально измеряемой величине и температуре;

4) необходимость учета влияния погрешностей эталонных сигналов в узлах интерполяции и вынужденных отклонений узлов интерполяции от расчетных значений на максимальную погрешность равномерного приближения.

С учетом перечисленных производственных факторов решение задачи оптимального планирования при гарантированной точности калибровочных испытаний датчиков является сложной и нетривиальной проблемой, не решенной в известной литературе.

Наличие случайной составляющей в цифровых выходных сигналах датчика приводит к необходимости дополнительно к методам теории равномерного приближения функций использовать методы фильтрации шума. Фундаментальный вклад в теорию оптимальной дискретной фильтрации внесли работы Калмана Р.Э., Бьюси Р., Пугачева B.C. [15, 16] и др. Работа датчиков с реальным шумом, имеющим сложный характер, требует разработки методов фильтрации шума, не соответствующего нормальному закону распределения. К тому же данные методы должны быть адаптированы к решению задачи минимизации времени калибровочных испытаний.

Наличие погрешности задания эталонных сигналов приводит к необходимости установки определенных пределов на пути уменьшения максимальной погрешности приближения ОФП за счет увеличения сложности матема9 тической модели. Одним из таких пределов является предел погрешности задания эталонных сигналов. Другим пределом является наличие случайной составляющей в погрешности задания эталонных сигналов. Для определения оптимальной сложности модели на фоне случайных сигналов необходимо использовать принцип внешнего дополнения [17], основанный на том, что для оптимизации любого процесса необходимо иметь дополнительную информацию, получаемую вне данного процесса. Значительный вклад в решение задачи определения оптимальной сложности математических моделей на фоне помех внесли работы Ивахненко А.Г. [18, 19]. Но задача определения оптимальной сложности математических моделей на фоне систематических погрешностей эталонных сигналов еще требует своего решения. К тому же необходимо определить единую сложность математических моделей для всех датчиков определенного типа (модели).

Для определения узлов интерполяции математических моделей любой сложности может быть, например, использован один из алгоритмов Ремеза, но для его корректного применения необходима предварительная обработка опытных данных, полученных в результате метода эталонных сигналов.

Для решения остальных проблем требуется проведение оригинальных теоретических исследований и разработка дополнительного математического аппарата, так как ранее эти проблемы не рассматривались.

Для решения этого комплекса взаимосвязанных проблем необходимо разработать определенную методологию по обработке информации, полученной по результатам метода эталонных сигналов.

В измерительных системах, использующих несколько датчиков и предназначенных для измерения, например, потребленного тепла или уровня и плотности жидкости в резервуарах, точность системы определяется точностью используемых датчиков. Разработка методов обработки информации для калибровки систем датчиков позволит снизить требования к точности отдельных датчиков, что в свою очередь позволит в разрабатываемой методологии обработки информации уменьшить сложность математической модели

10 датчиков, количество узлов интерполяции и тем самым уменьшить время калибровочных испытаний и соответственно уменьшить себестоимость датчиков.

После проведения калибровки на предприятии - изготовителе датчики на месте эксплуатации подвергаются разнообразным воздействиям внешних условий и времени эксплуатации, что приводит к несоответствию математической модели, полученной при калибровке, действительной характеристике датчика. Для определения достоверности измерительной информации, передаваемой датчиками в систему управления, необходим контроль изменения метрологического состояния датчиков. Метрологический самоконтроль датчиков на месте эксплуатации открывает возможности:

• контролировать изменение погрешности конкретного датчика и тем самым оценивать достоверность передаваемой датчиком информации;

• прогнозировать его метрологический отказ и производить замену перед началом проведения ответственных работ, во время проведения которых отказ датчика может привести к большим материальным и финансовым затратам.

Вопросам метрологического самоконтроля посвящены работы М. Генри, Тайманова Р.Е, Сапожниковой К.В [20-25] и др.

В целом, комплексное решение задачи оптимального планирования при гарантированной точности калибровочных испытаний датчиков с учетом всех производственных факторов является актуальной, недостаточно исследованной проблемой.

Цель исследований состоит в разработке методологии оптимального планирования при гарантированной точности калибровочных испытаний датчиков, позволяющей определить для всех датчиков определенного типа (модели) по критерию минимальной сложности математические модели и единый набор эталонных сигналов и температур (узлов интерполяции), обеспечивающих заданную точность датчиков после проведения калибровочных испытаний, а также разработке методов обработки информации для калиб

11 ровки систем датчиков, позволяющих снизить требования по точности отдельных датчиков, и методов контроля точности датчиков на месте эксплуатации.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Анализ состояния проблемы и обоснование практической целесообразности применения теории равномерного приближения функций к задаче оптимального планирования калибровочных испытаний.

2. Разработка методов дискретной фильтрации шумов в датчиках, ориентированных на особенности проведения калибровочных испытаний.

3. Разработка методов равномерного приближения ОФП датчиков технологических процессов и определения оптимальных узлов интерполяции.

4. Нахождение оценок влияния погрешностей эталонных сигналов в узлах интерполяции и вынужденных отклонений узлов интерполяции от расчетных значений на максимальную погрешность равномерного приближения.

5. Разработка методологии оптимального планирования при гарантированной точности калибровочных испытаний датчиков.

6. Разработка принципов построения автоматизированных стендов для калибровочных испытаний (АСКИ) и программного обеспечения, обеспечивающих реализацию разрабатываемой методологии обработки информации.

7. Разработка инженерных методик обработки информации для определения оптимальной сложности математических моделей датчиков и узлов интерполяции на основе предложенной методологии оптимального планирования калибровочных испытаний.

8. Разработка методов обработки информации для калибровки систем датчиков, позволяющих снизить требования по точности используемых датчиков при обеспечении требуемой точности всей системы.

9. Разработка методов обработки информации для контроля соответствия параметров математических моделей датчиков их действительным характеристикам на месте эксплуатации.

10. Проведение экспериментальных исследований и промышленная апробация разработанной методологии и методов обработки информации для калибровки датчиков технологических процессов.

Научная новизна результатов диссертационной работы

1. Разработана методология оптимального планирования при гарантированной точности калибровочных испытаний измерительных датчиков, сочетающая комплексное использование принципа внешнего дополнения, теории равномерного приближения функций и оптимальной дискретной фильтрации.

2. В рамках проблемы использования теории равномерного приближения функций для получения оценок ОФП датчиков технологических процессов и узлов интерполяции разработан дополнительный математический аппарат:

• аналитические выражения для базовых функций взвешенного равномерного (пропорционального) приближения;

• рекурсивный алгоритм определения полиномов пропорционального приближения ОФП;

• аналитические выражения для базовых функций двумерного равномерного приближения.

3. Разработано программное обеспечение для экспериментального исследования шумов в датчиках и предложено при проведении калибровочных испытаний включать в дискретный фильтр Калмана робастные методы программной фильтрации. Это позволяет обеспечить эффективную работу фильтра при шумах, распределение которых отлично от нормального.

4. Предложен и теоретически обоснован критерий для принципа внешнего дополнения, позволяющий определить оптимальную сложность математических моделей датчиков на фоне сильно коррелированных погрешностей эталонных сигналов.

5. Получены количественные оценки предельного увеличения максимальной погрешности равномерного приближения ОФП датчиков, связанно

13 го с наличием погрешности эталонных сигналов в узлах интерполяции и с вынужденным отклонением узлов интерполяции от расчетных значений.

6. Получены теоретические оценки оптимального количества эталонных сигналов и температур (точек), необходимых для получения минимума максимальной погрешности приближения ОФП по МНК, причем данный минимум всегда больше максимальной погрешности равномерного приближения. Результаты сравнительного анализа показали, что данные оценки существенно (более чем в 2 раза) превышают количество точек, используемых при равномерном приближении ОФП.

7. Разработаны и опробованы на практике инженерные методики обработки экспериментальных данных, основанные на предложенной методологии и позволяющие определить минимально возможную сложность математической модели датчиков определенного типа (модели) при условии нахождения единых узлов интерполяции для всех этих датчиков и обеспечения требуемой точности датчиков.

8. Разработан метод обработки информации для калибровки теплосчетчиков, использующих два канала для измерения разности температур, обеспечивающий высший класс точности теплосчетчиков при снижении требований к точности отдельных сенсоров температуры, что позволяет отказаться от применения парных платиновых термопреобразователей сопротивления и тем самым уменьшить стоимость теплосчетчиков.

9. Предложен метод калибровки систем измерения уровня и плотности жидкости в периодически опустошаемых резервуарах, содержащих два или три датчика давления, обеспечивающий практическую независимость результата измерения уровня от погрешностей используемых датчиков давления при одинаковой температуре жидкости и воздуха над жидкостью. Показано, что погрешность измерения плотности жидкости и погрешность измерения уровня, возникающая при разнице температур жидкости и воздуха над жидкостью, определяется погрешностями сенсоров давлений в определенных точках. Это приводит к возможности снижения требований по точности дат

14 чиков давлений за счет использования методов пропорционального приближения ОФП.

10. Разработаны методы обработки информации для контроля метрологического состояния датчиков углового положения, температуры и давления на месте эксплуатации, позволяющие контролировать изменение соответствия параметров математических моделей датчиков, полученных при калибровке, действительным характеристикам датчиков на данный момент времени.

Научная значимость работы

Разработана методология оптимального планирования при гарантированной точности калибровочных испытаний датчиков, позволяющая определить для всех датчиков определенного типа (модели) по критерию минимальной сложности математические модели и единый набор эталонных сигналов и температур (узлов интерполяции), обеспечивающие заданную точность датчиков после проведения калибровочных испытаний.

Практическая ценность работы

Предложенная методология обработки информации, как показывает практика, позволяет в 1,5-2 раза уменьшить количество используемых при калибровке эталонных сигналов и температур и тем самым уменьшить время проведения калибровочных испытаний датчиков при обеспечении их точности, что важно для предприятий, занимающихся серийным изготовлением датчиков технологических процессов.

Разработанные методы обработки информации для калибровки измерительных систем, предназначенных для измерения потребленного тепла, уровня и плотности жидкости в резервуарах, позволяют снизить требования к точности отдельных датчиков при заданной точности всей системы, что приводит к уменьшению стоимости датчиков и соответственно к уменьшению стоимости всей системы.

Метрологический самоконтроль датчиков на месте эксплуатации открывает возможность контролировать изменение погрешности конкретного датчика и тем самым оценивать достоверность передаваемой датчиком информации, прогнозировать его метрологический отказ и производить замену перед началом проведения ответственных работ, во время проведения которых отказ датчика может привести к большим материальным и финансовым затратам.

Практическая полезность и научная новизна полученных результатов подтверждены 9 авторскими свидетельствами и 8 патентами РФ на изобретения, 2 свидетельствами на полезную модель и актами внедрения.

Основные положения, выносимые на защиту

Методология оптимального планирования при гарантированной точности калибровочных испытаний измерительных датчиков, сочетающая комплексное использование принципа внешнего дополнения, теории равномерного приближения функций и оптимальной дискретной фильтрации.

Методы программной фильтрации шумов в датчиках.

Дополнительный к теории равномерного приближения функций полиномами математический аппарат:

• аналитические выражения для базовых функций взвешенного равномерного (пропорционального) приближения;

• рекурсивный алгоритм определения полиномов пропорционального приближения ОФП;

• аналитические выражения для базовых функций двумерного равномерного приближения.

Критерий для принципа внешнего дополнения, позволяющий определить оптимальную сложность математических моделей датчиков на фоне сильно коррелированных систематических погрешностей эталонных сигналов.

Метод определения единых узлов интерполяции для математических моделей датчиков определенного типа (модели) при заданной точности датчиков.

Методы обработки информации для калибровки систем датчиков, предназначенных для измерения потребленного тепла, уровня и плотности жидкости.

Методы обработки информации для контроля метрологического состояния датчиков углового положения, температуры и давления.

Методы исследования

Исследования, включенные в диссертацию, базируются на использовании методов системного анализа, теории приближения функций, теории фильтрации дискретных сигналов, теории измерений, теории вероятностей и математической статистики, вычислительной математики, а также на накопленном опыте и результатах работы в области проектирования цифровых измерительных устройств при выполнении научно-исследовательских и хоздоговорных работ на базе кафедры «Информационно-измерительная техника» Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) и ведущих промышленных и научно-исследовательских организаций.

Достоверность и обоснованность полученных в диссертационной работе научных результатов обеспечивается корректным использованием применяемого математического аппарата и методов математического моделирования исследуемых объектов. Достоверность и работоспособность предложенных методов обработки информации для калибровки датчиков подтверждена результатами компьютерного моделирования, экспериментальных исследований и практикой проведения калибровочных испытаний на ведущих промышленных и научно-исследовательских организациях.

Реализация результатов работы

Разработанная методология оптимального планирования калибровочных испытаний при гарантированной точности измерительных датчиков, методы обработки информации для калибровки систем датчиков и методы контроля метрологического состояния датчиков нашли практическое применение:

- при калибровке датчиков давления «Метран -43», «Метран - 100», «Метран - 22», «Метран - 49», производимых промышленной группой (ПГ) «Метран»;

- в счетчиках тепла «Метран - 400» и «Метран - 421»;

- в имитаторах расхода «Метран - 551ИР»;

- при разработке автоматизированного стенда для калибровки датчиков давления, производимых ПГ «Метран»;

- в теплосчетчиках «Малахит» (сертификат типа средства измерения № 16347, свид. на пол. модель [23]);

- при калибровке ряда измерительных устройств, входящих в состав контрольно - проверочных аппаратур «Трапеция», «Трапеция - М», «Куб», «Резистор»;

- в многофункциональных импедансных мониторах «Кентавр-1» и «Кентавр-2»;

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Информационно-измерительная техника» ЮУрГУ.

Апробация работы

Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на 3 областной научно-технической конференции (Челябинск, 1985), отраслевой научно - технической конференции «Состояние и перспективы развития радиотехнических систем управления полетами, ближней навигацией и посадки» (Челябинск, НИИИТД987), семинаре «Системы управления, следящие приводы и их элементы» (Москва, ЦНИИТЭИ, 1990), симпозиуме «Место импедансометрии в современных клинических методах исследования, в физиологии и спортивной медицине» (Ижевск, 1991), 3 Всесоюзном совещании молодых ученых и специалистов с участием зарубежных ученых «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» (Москва, 1991), Уральской научно-практической конференции по метрологии (Екатеринбург, 1998), научных конференциях ЮУрГУ 1998-2012 гг., VI международном симпозиуме по фундаментальным и прикладным проблемам науки (Непряхино Челябинской обл., 2011), международной научно - практической конференции «Измерения: состояние, перспективы развития» (Челябинск, ЮУрГУ, 2012).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 47 работ, в том числе 9 статей в изданиях по списку ВАК, 9 авторских свидетельств и 8 патентов на изобретения, 2 свидетельства на полезную модель, а также монография «Автоматизация калибровки и контроля интеллектуальных датчиков технологических производств» (Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2011. - 119 с.) и монография «Калибровка интеллектуальных датчиков технологических производств» ( Saarbrucken, Germany: LAMBERT Academic Publishing, 2012. -130 c.).

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка литературы, шести приложений и содержит 299 страниц машинописного текста.

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Ларионов, Владимир Александрович

§8.5 Выводы

1 Разработанные методы метрологического самоконтроля электронного преобразователя ЦПУ позволяют не только выявить изменения в характеристике ЦПУ, но и откорректировать эти изменения.

2 Предложенные методы метрологического самоконтроля датчиков температуры и давления позволяют выявить происходящие изменения в характеристике сенсоров от времени в виде изменения функции диагностики.

3 Для количественной оценки параметров функций диагностики необходимо при ускоренных испытаниях максимально увеличить точность и чувствительность датчиков, что возможно при условии использования предложенной в данной работе методологии обработки информации для калибровки датчиков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения диссертационной работы получены следующие основные выводы и результаты:

1. Решение задачи оптимального планирования при гарантированной точности калибровочных испытаний датчиков технологических процессов с учетом производственных факторов требует разработки методологии обработки информации, основанной на комплексном использовании принципа внешнего дополнения, теории равномерного приближения функций и оптимальной дискретной фильтрации.

2. В работе предложена методология оптимального планирования при гарантированной точности калибровочных испытаний датчиков, позволяющая определить для датчиков определенного типа по критерию минимальной сложности математические модели и единый набор эталонных сигналов и температур, обеспечивающих заданную точность датчиков после проведения калибровочных испытаний. Предложен и теоретически обоснован критерий для принципа внешнего дополнения, позволяющий определить оптимальную оценку ОФП датчиков на фоне сильно коррелированных погрешностей эталонных сигналов.

3. Разработано программное обеспечение для экспериментального исследования шумов в датчиках и предложено при проведении калибровочных испытаний включать в дискретный фильтр Калмана робастные методы программной фильтрации. Это позволило обеспечить эффективную работу фильтра при шумах, распределение которых отлично от нормального.

4. В рамках проблемы использования теории равномерного приближения функций для получения оценок ОФП датчиков технологических процессов и узлов интерполяции разработан дополнительный математический аппарат:

• аналитические выражения для базовых функций взвешенного равномерного (пропорционального) приближения;

• рекурсивный алгоритм определения полиномов пропорционального приближения ОФП;

• аналитические выражения для базовых функций двумерного равномерного приближения.

5. Получены количественные оценки предельного увеличения максимальной погрешности равномерного приближения ОФП датчиков, связанного с наличием погрешности эталонных сигналов в узлах интерполяции и с вынужденным отклонением узлов интерполяции от расчетных значений. Эти оценки позволяют обоснованно уменьшить сложность математических моделей датчиков определенного типа до значения, гарантирующего требуемую точность датчиков при единых для всех этих датчиков узлах интерполяции.

6. На основе предложенной методологии разработаны и экспериментально апробированы инженерные методики обработки информации для калибровки датчиков температуры, давления, интерфейса 4-20 мА, позволяющие уменьшить количество эталонных сигналов и температур по сравнению с МНК в 2 и более раза, что соответствует полученным в данной работе теоретическим оценкам.

7. Разработаны методы обработки информации для калибровки измерительных систем, использующих несколько датчиков и предназначенных для измерения потребленного тепла, уровня и плотности жидкости в резервуарах, позволяющие снизить требования к точности отдельных датчиков при заданной точности всей системы, что приведет к уменьшению стоимости датчиков и соответственно к уменьшению стоимости всей системы.

8. Предложены методы обработки информации для контроля метрологического состояния датчиков углового положения, температуры и давления на месте эксплуатации, позволяющие контролировать изменение точности датчиков, а в отдельных случаях и корректировать это изменение.

9. Основные научные результаты диссертационной работы нашли практическое применение в ряде измерительных устройств и приборов, произведенными научно - исследовательскими и промышленными предприятиями.

273

Разработан и внедрен в ПГ «Метран» принцип построения автоматизированного стенда для калибровки датчиков, обеспечивающий реализацию предложенной методологии обработки информации для калибровки датчиков. Данная методология позволила уменьшить в 1,5 - 2 раза количество эталонных давлений и температур, используемых при калибровке датчиков давления, производимых ПГ «Метран».

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Ларионов, Владимир Александрович, 2012 год

1. Диспетчерская система нефтехимического предприятия / Stins Сотап Corporation // www.stinscoman. com.

2. Система телемеханики ЭЛТА-WPTM кустов скважин нефтегазодобычи / Системы технологической связи и АСУ ТП // www. elcomplus. ru.

3. Информационно аналитическая система контроля комплекса переработки жидких радиоактивных отходов Кольской АЭС / www.datasolution.ru.

4. Андриевский, А.Л. Разработка системы контроля движения нефтепродуктов нефтехимического предприятия (на примере Ангарской нефтехимической компании): дис. . канд. техн. наук /А.Л. Андриевский. Москва, 2004,- 177 с.

5. Семенов, Л.А. Методы построения градуировочных характеристик средств измерений // Л.А. Семенов, Т.Н. Сирая. М.: Изд-во стандартов, 1986. -127 с.

6. Грановский, В.А. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях / В.А. Грановский, Т.Н. Сирая. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

7. Бернштейн, С.Н. Собрание сочинений / С.Н. Бернштейн. М.: Изд-во академии наук СССР, 1952.-т. 1.-581 е., т.2. - 627 с.

8. Ахиезер, Н.И. Лекции по теории аппроксимации / Н.И. Ахиезер. М.: Наука, 1965.-407 с.

9. Гончаров, В.Л. Теория интерполирования и приближения функций / В.Л. Гончаров. М.: Изд-во технико - теоретической литературы, 1954. - 327 с.

10. Дзядык, В. К. Введение в теорию равномерного приближения функций полиномами / В.К. Дзядык. М.: Наука, 1977. - 511 с.

11. Коллатц, Л. Теория приближений. Чебышевские приближения / Л. Коллатц, В. Крабе. М.: Наука, 1978. - 271 с.

12. Корнейчук, Н.П. Экстремальные задачи теории приближения / Н.П. Корнейчук. М.: Наука, 1976. - 320 с.

13. З.Никольский, С.М. Приближение функций многих переменных и теоремы вложения / С.М. Никольский. М.: Наука, 1977. - 456 с.

14. Ремез, Е.Я. Основы численных методов Чебышевского приближения / Е.Я. Ремез. Киев: Наукова думка, 1969. - 624 с.

15. Браммер, К. Фильтр Калмана Бьюси / К. Браммер, Г. Зиффлинг. - М.: Наука, 1982.-200 с.

16. Синицын, H.H. Фильтры Калмана и Пугачева: Учеб. пособие / И.Н. Сини-цын. М.: Университетская книга, Логос, 2006. - 640 с.

17. Бир, С. Кибернетика и управление производством/ С. Бир. М.: Наука, 1965.-391 с.

18. Ивахненко, А.Г. Помехоустойчивость моделирования/ А.Г. Ивахненко, B.C. Степашко. Киев: Наук, думка, 1985.-216с.

19. Ивахненко, А.Г. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным /А.Г. Ивахненко, Ю.П. Юрачковский. М.:Радио и связь, 1987. -120 с.

20. Генри, М. Самоаттестующиеся датчики / М. Генри //Датчики и системы. -2002. -№1. С. 51-60.

21. Тайманов, P.E. Проблемы создания нового поколения интеллектуальных датчиков / P.E. Тайманов, К.В. Сапожникова // Датчики и системы. 2004. -№11.-С. 50-58.

22. Сапожникова, К.В. Потребность в стандартах по самодиагностируемой и самоаттестуемой аппаратуре / К.В. Сапожникова, М. Генри (Великобритания), P.E. Тайманов // Датчики и системы. 2006. - №6. - С. 51-57.

23. Пронин, А.Н. Контроль достоверности информации, поступающей от датчиков /А.Н. Пронин, К.В. Сапожникова, P.E. Тайманов // Датчики и системы. 2008. - №8. - С. 58-63.

24. Тайманов, P.E. Метрологический самоконтроль датчиков / P.E. Тайманов, К.В. Сапожникова // Датчики и системы. 2011. - №2. - С. 58-66.

25. Бакшеева, Ю.В. Резистивные датчики температуры с метрологическим самоконтролем // Ю.В. Бакшеева, К.В. Сапожникова, P.E. Тайманов // Датчики и системы. 2011. - №4. - С. 62-70.

26. Кочетков, Е.С. Метод наименьших квадратов: Учеб. пособие / Е.С. Кочетков. М.: Изд-во МАИ, 1993. - 43 с.

27. Данилов, Ю. А. Многочлены Чебышева / Ю.А. Данилов. Минск: Вышзй-шая школа, 1984. - 157 с.

28. Бахвалов, Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков. 4-е изд. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 636 с.

29. Грановский, В.А. Проблема адекватности моделей в измерениях / В.А. Грановский, Т.Н. Сирая // Датчики и системы. 2007. - № 10 . - С. 52-62.

30. Левин, С.Ф. Обеспечение единства измерений при градуировке измерительных преобразователей / С.Ф. Левин // Измерительная техника. 2006. -№7. - С. 8-14.

31. ЗТЗыбов, В.Н. Моделирование функции преобразования первичного преобразователя в задачах многофакторных измерений / В.Н. Зыбов // Измерительная техника. 2006. - №4. - С. 26-31.

32. Чекушкин, В.В. Совершенствование полиномиальных методов воспроизведения функциональных зависимостей/ В.В. Чекушкин // Измерительная техника. 2002 . - № 12 . - С. 17-21.

33. Чекушкин, В.В. Совершенствование полиномиальных методов приближения функций / В.В. Чекушкин //Метрология. 2004 . - № 2 . - С. 3-13.

34. Чекушкин, В.В. Реализация вычислительных процессов в информационно-измерительных системах: монография / В.В. Чекушкин, О.В. Юрин, В.В. Булкин. Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2005. - 158 с.

35. Чекушкин, В.В. Повышение точности измерительных систем с нестабильными параметрами / В.В. Чекушкин, В.В. Булкин // Измерительная техника. -2006 .-№4 .-С. 7-11.

36. Зб.Чекушкин, В.В. Коррекция погрешностей в измерительных приборах / В.В. Чекушкин, Л.Г. Алексеева // Приборы и системы. 2008. - №5. - С. 38-43.

37. Абдуллаев, А.А. Алгоритмическое обеспечение ИИС количественного учета нефтепродуктов/ А.А. Абдуллаев, Ч.М. Гаджиев // Измерительная техника.-1993. №9. - С. 16-18.

38. Гаджиев, Ч.М. Вопросы обработки результатов измерений в ИИС определения массы нефтепродуктов по гидростатическому методу / Ч.М. Гаджиев // Измерительная техника. -1994. №12. - С. 24-26.

39. Гаджиев, Ч.М. (Турция). Последовательный метод калибровки измерительных средств с использованием фильтра Калмана / Ч.М. Гаджиев // Измерительная техника. 2006 . - №4 . - С. 32-38.

40. Art Kay. A Practical Technique for Minimizing the Number of Measurements in Sensor Signal Conditioning Calibration /Art Kay, Mikhail Ivanov, Viola Schaffer // Texas Instruments. Application Report SBOA111 June 2005.

41. Лиманова, Н.И. Датчики механических величин, инвариантные к дестабилизирующим факторам: автореферат дис.,док. техн. наук / Н.И. Лиманова,- Самара, 2006. 36 с.

42. Удод, Е.В. Исследование и разработка прецизионных математических моделей преобразования и алгоритмов вычисления значений давления: автореферат дис. . канд. техн. наук /Е.В. Удод. Таганрог, 2007. - 27 с.

43. Голь, С.А. Автоматизированная система адаптивной идентификации микропроцессорных измерительных преобразований давления: автореферат дис. . канд. техн. наук /С.А. Голь. Рязань, 2006. - 25 с.

44. Бычков, В.В. Высокоточные аналоговые и цифровые измерительные преобразователи давления: автореферат дис. . канд. техн. наук /В.В. Бычков.- Томск, 2006. 27 с.

45. Данилов, Н.А. Синтез функций преобразования измерительных приборов для контроля давления по заданному пределу приведенной погрешности: автореферат дис. . канд. техн. наук /Н.А. Данилов. Санкт - Петербург, 2007.-29 с.

46. Горбунов, С.Ф. Цифровые вторичные преобразователи для емкостных датчиков давления: автореферат дис. . канд. техн. наук /С.Ф. Горбунов. -Пенза, 2010.-28 с.

47. Ott, Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах / Г. Ott. М.: «Мир», 1979. - 320 с.

48. Гельман, М.М. Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем /М.М. Гельман. М.: Изд. стандартов, 1989. - 249 с.

49. Васильев, В.Н. Компьютерная обработка сигналов в приложении к интер-ферометрическим системам / В.Н. Васильев, И.П. Гуров. СПб.: БХВ -Санкт-Петербург, 1998. - 240 с.

50. Головко, И.А. Нейронные сети: обучение, организация и применение / И.А. Головко. М.: ИПРЖР, 2001. - 256 с.

51. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов/ В.Е. Гмурман. М.: Высш. шк., 2004. - 479 с.

52. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. Учеб. пособие для втузов / Е.С. Вентцель, JI.A. Овчаров. 4-е изд.,стер. - М.: Высш. шк., 2007.-491 с.

53. Каулио, В.В. Совершенствование цифровых фильтров в составе дельта-сигма АЦП для измерительных каналов: автореферат дис. . канд. техн. наук / В.В. Каулио. Санкт - Петербург, 2003. - 16 с.

54. Хьюбер, П. Робастность в статистике / П. Хьюбер. М.: «Мир», 1984. -303 с.

55. Шарый, С.П. Конечномерный интервальный анализ / С.П. Шарый. М.: Университетская книга, 2008. - 569 с.

56. Попов, А.Е. Применение методов интервального анализа при калибровке преобразователей давления / А.Е. Попов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2009. - № 26. - С. 87-90.

57. Стучебников, В.М. О нормировании температурной погрешности тензоре-зисторных полупроводниковых датчиков / В.М. Стучебников. // Датчики и системы. 2004. - № 9. - С. 15-19.

58. Лапин, А.П. Исследование многофакторной функции преобразования датчиков давления ПГ «Метран» / А.П. Лапин, Е.Е. Филиппова // Приборостроение: тематич. сб. науч. тр. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. - С. 33-36.

59. Лапин, А.П. Статистическое моделирование функций преобразования датчиков давления типа «Метран» / А.П. Лапин, Ю.Н. Цыпина, Е.А. Лапина // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». 2008. -№ 3(103). - С. 34-37.

60. Белоусов, М.Д. Преобразователь температуры без опорного сопротивления/ М.Д. Белоусов, А.Л. Шестаков // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». -2008. №3(103). - С. 29-33.

61. ГОСТ Р 8.585-2001. Государственная система обеспечения единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования. М.: Изд-во стандартов, 2002. - 84 с.

62. Аш, Ж. Датчики измерительных систем: в 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с франц./Ж. Аш и др. М: Мир, 1992. - 480 с.

63. ГОСТ 8.338-2002. Преобразователи термоэлектрические. Методика поверки. ИПК Издательство стандартов, 2003. 88 с.

64. Лурье, Г.И. Датчики давления для общепромышленного применения (часть 1)/ www. Г174-1.

65. Стучебников, В.М. Структуры «кремний на сапфире» как материал для тензопреобразователей механических величин / В.М. Стучебников // Радиотехника и электроника. 2005, том 50. - №6. - С. 678-696.77.www.nicostrans.ru.

66. Козлов, А.И. Повышение точности микроэлектронных преобразователей давления на основе структур КНС/ А.И. Козлов, Д.Б. Мартынов, A.B. Пирогов, В.М. Стучебников // X Международная научно-практическая конференция «Энергосбережение, диагностика-2008».

67. Панфилов, Д.И. Датчики фирмы MOTOROLA / Д.И. Панфилов, B.C. Иванов. М.: ДОДЭКА, 2000. - 96 с.

68. Слива, Е.С. Датчик давления / Е.С.Слива. Свидетельство РФ на полезную модель №017639, 23.08.1999.

69. Патент US 4437164, G 06 F 15/20, 13.04.1984.

70. Пат. 2247325 Российская Федерация, МПК G 01 D 3/028. Способ температурной корректировки передающей функции датчика физической величины / К.В. Коровин. заявл. 10.08.2003; опубл. 27.02.2005, Бюл. № 20.

71. Лучшев, В.И. Углеродные нанотрубки. http://www.osp.rU/os/2003/12/l 83673/ pl .html

72. МИ 2233-2000, ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Основные положения. -М.: ВНИИМС, 2000.- 10 с.

73. ГОСТ Р 8.673-2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Основные термины и определения.

74. ГОСТ Р ЕН 614-1-2003. Безопасность оборудования. Эргономические принципы конструирования. Часть 1. Термины, определения и общие принципы.

75. МИ 2187-92. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов средств измерений.

76. Новицкий, П.В. Динамика погрешностей средств измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф, B.C. Лабунец. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.

77. Чернышова, Т.И. Оценка метрологической надежности процессорных средств теплофизических измерений с учетом температурных режимов эксплуатации / Т.И. Чернышова, Д.В. Игнатов // Контроль. Диагностика. -2005.-№8.-С. 19-22.

78. Hermann Schmid. An Electronic Design practical guide for synchro to - digital converters / Hermann Schmid // Electronic Design. - 1970. - № 8. - P. 76-79.

79. Пат. 2187831 Российская Федерация, МПК НОЗМ 1/10. Способ контроля исправности измерительного преобразователя / P.E. Тайманов, К.В. Сапож-никова, Н.П. Моисеева. заявл. 04.12.2000; опубл. 20.08.2002.

80. Пат. 2321829 Российская Федерация, МПК С2 G01D 3/00. Способ контроля метрологической исправности измерительного преобразователя неэлектрической величины и устройство для его осуществления / Л.П. Горохов, К.В.Сапожникова, P.E. Тайманов.

81. A.c. №1464049 МПК G 01 К 7/16. Способ определения температуры и устройство для его осуществления / С.П. Григорян. заявл. 05.05.87; опубл. 07.03.89, Бюл. №9.

82. Лах, В.И. Повышение точности и расширение пределов измерения / В.И. Лах // Приборы и системы управления. 1971. - № 9. - С. 23-28.

83. Стучебников, В.М. Структуры «кремний на сапфире» как материал для тензопреобразователей механических величин / В.М. Стучебников // Радиотехника и электроника. 2005, том 50. - №6. - С. 678-696.

84. Ларионов, В.А. Алгоритмические способы повышения точности амплитудного углового преобразователя с помощью микроЭВМ / В.А. Ларионов // 3 облает, научно-техн. конф. Челябинск, 1985. - С. 13-15.

85. Ларионов, В.А. Структурные способы повышения быстродействия амплитудного углового преобразователя / В.А. Ларионов // 3 облает, научно-техн. конф. Челябинск, 1985.-С. 15-18.

86. Ларионов, В.А. Моделирование схемы интегрирующего преобразователя сигналов синусно-косинусного датчика угла в код на СМ ЭВМ / В.А. Ларионов // Деп. в НИИЭИР 25.10.87, № 3-8126 19 с.

87. Ларионов, В.А. Многорежимный обратимый АЦП с встроенной микроЭВМ / В.А. Ларионов //Семинар «Системы управления, следящие приводы и их элементы». М.: ЦНИИТЭИ, 1990. - С. 48-52.

88. Ларионов, В.А. Элементы информационно-измерительных систем: учебное пособие / В.А. Ларионов. Челябинск: Издательство ЧГТУ, 1997. - 64 с.

89. Ларионов, В.А. Цифровые измерительные устройства: иллюстрации к лекционному курсу: учебное пособие / В.А. Ларионов. Челябинск: Издательство ЧГТУ, 1997. - 39 с.

90. Ларионов, В.А. Микропроцессорные лабораторные стенды / В.А. Ларионов // Тезисы докладов научно-практической конференции. Челябинск: Издательский центр ЮУр ГУ, 1998. - С. 12-13.

91. Ларионов, В.А. Микроконтроллерное взвешивающее устройство / В.А. Ларионов // Тем. сборник науч. трудов «Информационно-измерительные и управляющие системы и устройства». Челябинск: ЮУрГУ, 1998. - С. 25 -29.

92. Ларионов, В.А. Микроконтроллерный счетчик расхода жидкости / В.А. Ларионов // Тем. сборник науч. трудов «Информационно-измерительные и управляющие системы и устройства». Челябинск: ЮУрГУ, 1998. — С. 29 -31.

93. Ларионов, В.А. Электронные преобразователи для микропроцессорных датчиков давления "Метран" / В.А. Ларионов, В.И. Белов, A.B. Жестков, A.A. Логиновский //Датчики и системы. 2000. - № 11-12. - С.7-9.

94. Богданов, В.Д. Счетчики тепла "Метран-400", «Метран-420» / В.Д. Богданов, В.А. Ларионов, A.M. Вельмогин, С.Ю. Поздеев // Датчики и системы. -2000.-№ 11-12.-С. 43-46.

95. Вельмогин, A.M. Безпроливная поверка и имитатор расхода «Метран-550-ИР» для поверки вихревых расходомеров серии «Метран»/ A.M. Вельмогин, В.А. Ларионов, В.Н. Шмигора // Датчики и системы. 2000. - № 11-12.-С. 46-48.

96. Ларионов, В.А. Цифровые измерительные устройства: текст лекций/ В.А. Ларионов. Нижневартовск: Филиал ЮУрГУ в г. Нижневартовске, 2003. -79 с.

97. Ларионов, В.А. Измерительные информационные системы: текст лекций/ В.А. Ларионов. Нижневартовск: Филиал ЮУрГУ в г. Нижневартовске, 2004. - 62 с.

98. Ларионов, В.А. Микропроцессорная техника и компьютеры в приборостроении: текст лекций/ В.А. Ларионов. Нижневартовск: Филиал ЮУрГУ в г. Нижневартовске, 2006. - 58 с.

99. Ларионов, В.А. Калибровка интеллектуальных датчиков технологических производств / В.А. Ларионов // Датчики и системы. 2008. - № 8. - С. 1719.

100. Ларионов, В.А. Цифровая фильтрация шумов в интеллектуальных датчиках / В.А. Ларионов // Датчики и системы. 2009. - № 3. - С. 12-15.

101. Ларионов, В.А. Определение межповерочных интервалов для интеллектуальных датчиков технологических производств / В.А. Ларионов // Приборы и системы. 2009. - № 6. - С. 25-27.

102. Ларионов, В.А. Исследование шума в интеллектуальных датчиках давления / В.А. Ларионов // Датчики и системы. 2011. - № 2 . - С. 33-37.

103. Ларионов, В.А. Оценивание обратных функций преобразования интеллектуальных датчиков технологических производств / В.А. Ларионов //

104. Фундаментальные и прикладные проблемы науки. Том 2. Материалы VI международного симпозиума. - М.: РАН, 2011. - С. 152-164.

105. Ларионов, В.А. Методы аппроксимации обратных функций преобразования интеллектуальных датчиков технологических производств / В.А. Ларионов // Датчики и системы. 2011. - № 11. - С. 6-11.

106. Ларионов, В.А. Автоматизация калибровки и контроля интеллектуальных датчиков технологических производств: монография / В.А. Ларионов. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2011. - 119 с.

107. Ларионов, В.А. Калибровка интеллектуальных датчиков технологических производств: монография/ В.А. Ларионов. Saarbrucken, Germany. LAMBERT Academic Publishing, 2012. - 130 с.

108. A.c. 972541 СССР, МКИ G 08 С 9/00. Преобразователь угла поворота вала в код / В.А. Ларионов. № 3282533; заявл. 28.04.81; опубл. 07.11.82, Бюл. №41.

109. A.c. 982045 СССР, МКИ G 08 С 9/00. Способ преобразования угла поворота вала в код / В.А. Ларионов. № 3271143; заявл. 08.04.81; опубл. 15.12.82, Бюл. №46.

110. A.c. 982045 СССР, МКИ G 08 С 9/00. Способ преобразования угла поворота вала в код / В.А. Ларионов. № 3287614; заявл. 27.04.81; опубл. 15.12.82, Бюл. №46.

111. A.c. 1119050 СССР, МКИ G 08 С 9/00. Преобразователь угла поворота вала в код / В.А. Ларионов. № 3520769; заявл. 10.12.82; опубл. 15.10.84, Бюл. № 38.

112. A.c. 1124358 СССР, МКИ G 08 С 9/00. Способ преобразования угла поворота вала в код / В.А. Ларионов. № 3632539; заявл. 12.08.83; опубл. 15.11.84, Бюл. №42.

113. A.c. 1136327 СССР, МКИ Н 04 R 15/00. Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, и устройство для его осуществления / В.А. Ларионов. № 3647047; заявл. 26.09.83; опубл. 23.01.85, Бюл. №3.

114. A.c. 1206952 СССР, МКИ Н 03 М 1/50. Преобразователь угла поворота вала в код / В.А. Ларионов. № 3728722; заявл. 27.02.84; опубл. 23.01.86, Бюл. № 3.

115. A.c. 1244796 СССР, МКИ Н 03 М 1/66. Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла / В.А. Ларионов. № 3844728; заявл. 04.12.84; опубл. 15.07.86, Бюл. № 26.

116. A.c. 1345346 СССР, МКИ Н 04 R 15/00. Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, и устройство для его осуществления / В.А. Ларионов. № 3952084; заявл. 28.06.85; опубл. 15.06.87, Бюл. №25.

117. Свид. на пол. модель 14076 Российская Федерация, МПК 7 G 01 F 1/20. Счетчик расходомер жидкости / В.А. Ларионов, С.Ю. Поздеев. - № 2000102131/20; заявл. 25.01.2000; опубл. 27.06.2000, Бюл. № 18.

118. Пат. 2227277 Российская Федерация, МПК 7 G 01 L 9/04. Многодиапазонный преобразователь давления / В.А. Ларионов. -№ 2001122346/28; заявл. 08.08.2001; опубл. 20.04.2004, Бюл. № 11.

119. Свид. на пол. модель 29776 Российская Федерация, МПК 7G01 К 17/16. Теплосчетчик / В.А. Ларионов. № 2002129481/20; заявл. 04.11.2002; опубл. 27.05.2003, Бюл. № 15.

120. Пат. 2303247 Российская Федерация, МПК G 01 К 7/16. Способ и устройство измерения температуры / В.И. Садовников, А.Н. Кононов, А .Я. Аникин, В.А. Ларионов, А.Л. Шестаков. № 2006110253/28; заявл. 30.03.2006; опубл. 20.07.2007, Бюл. № 20.

121. Пат. 2304762 Российская Федерация, МПК в 01 Ь 9/04. Способ и устройство измерения давления / В.И. Садовников, А.Н. Кононов, А.Я. Аникин, В.А. Ларионов, А.Л. Шестаков. № 2006110266/28; заявл. 30.03.2006; опубл. 20.08.2007, Бюл. № 23.

122. Пат. 2349886 Российская Федерация, МПК в 01 Ь 9/08. Способ и устройство измерения давления / В.А. Ларионов. № 2007141953/28; заявл. 12.11.2007; опубл. 20.03.2009, Бюл. № 8.

123. Пат. 2358245 Российская Федерация, МПК в 01 К 7/16. Способ и устройство измерения температуры / В.А. Ларионов. № 2007141960/28; заявл. 12.11.2007; опубл. 10.06.2009, Бюл. № 17.

124. Пат. 2418275 Российская Федерация, МПК в 01 Ь 9/04. Способ измерения давления / В.А. Ларионов. № 2010107858/28; заявл. 03.03.2010; опубл. 10.05.2011, Бюл. № 13.

125. Пат. 2441204 Российская Федерация, МПК в 01 Б 23/14. Способ измерения плотности и уровня жидкости / В.А. Ларионов. № 2010145475/28; заявл. 08.11.2010; опубл. 27.01.2012, Бюл. № 2.

126. Решение о выдаче патента от 05.07.2012 по заявке 2011123409/28 Российская Федерация, МПК С01 Я 35/00, 001 Ь 27/00. Способ линеаризации гра-дуировочной характеристики измерительного преобразователя / В.А. Ларионов; приоритет 08.06.2011.

127. Время, необходимое компьютеру для приема от одного датчика двухпеременных в формате float1. Протокол modbus

128. Физический уровень чаще всего интерфейс RS485 со скоростью 9600 бод.

129. Используется функция 3 (получение текущего значения одного или нескольких регистров хранения):1. Запрос

130. Наименование поля Количество байт1. Адрес датчика (slave) 11. Функция 11. Адрес первого регистра 21. Количество регистров 21. Контрольная сумма 21. Ответ

131. Наименование поля Количество байт1. Адрес датчика (slave) 11. Функция 11. Количество байт данных 11. Данные 81. Контрольная сумма 2

132. Каждый передаваемый или принимаемый байт идет в виде посылки формата U ART:старт бит 0 бит 1 бит 2 бит 3 бит 4 бит 5 бит 6 бит 7 Чет/ стопнечет

133. Физический уровень: логическая «1» один период частоты 1200 Гц, логический «0» - два периода частоты 2200 Гц.

134. Используется команда 1 (считать первичную переменную):1. Запрос

135. Наименование поля Количество байт1. Преамбула 51. Ограничитель 1

136. Уникальный адрес датчика 51. Команда 11. Количество байт данных 11. Контрольная сумма 11. Ответ

137. Наименование поля Количество байт1. Преамбула 51. Ограничитель 1

138. Уникальный адрес датчика 51. Команда 11. Количество байт данных 11. Код отклика 21. Данные 101. Контрольная сумма 1

139. Каждый передаваемый или принимаемый байт идет в виде посылки формата UART. Длительность посылки при скорости 1200 бод составляет 9,17 мс.291

140. Протокол Foundation fieldbus

141. Программа выбора коэффициентов аир фильтра Калманаа := 0.1 р := 0.021. ORJGlN:= 1wа,Р) :=1. Да := 0.001d 8000 for i е 2.d1. Др := 0.0001n := 1000a := 3(f, <- a ■ sinny <— f + rnorm(d,0,1) dO 10000

142. Пример работы программы получения данных для гистограммы распределения шума

143. Пример работы программы получения данных для гистограммы распределения шума с увеличенным масштабом