Совершенствование метрологических характеристик датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся при нестационарной температуре и термоударных воздействиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Абрамов Сергей Владимирович

• Абрамов Сергей Владимирович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Абрамов Сергей Владимирович

Введение

Глава 1 Анализ современного технического уровня и тенденций развития датчиков осевых и радиальных перемещений

1.1 Проблемы измерения перемещений в жидкостных

ракетных двигателях

1.2 Оценка мирового рынка датчико-преобразующей аппаратуры

для измерения перемещений

1.3 Общая характеристика вихретокового контроля

1.4 Обзор способов снижения дополнительной температурной погрешности датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся при нестационарной температуре

и термоударных воздействиях

1.5 Пути улучшения метрологических характеристик датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся

при нестационарной температуре

Выводы по главе

Глава 2 Анализ влияния термоударного воздействия на вихретоковые датчики

2.1 Математическое и физическое моделирование термоударного процесса

2.2 Применение ядер Вольтерра при построении математических моделей

2.3 Аппроксимация нелинейных операторов функциональными рядами

2.4 Методика снижения дополнительной температурной погрешности при термоударном воздействии

2.5 Снижение дополнительной температурной погрешности при термоударных воздействиях для температур, отличных

от экспериментально определенных

Выводы по главе

Глава 3 Анализ возможностей повышения чувствительности, снижения методической и дополнительной температурной погрешности

датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся

при нестационарной температуре

3.1 Анализ и синтез эквивалентных схем замещения вихретокового датчика

3.2 Идентификация параметров схем замещения

вихретокового датчика

3.3 Построение измерительной цепи на основе квазидифференциальной схемы включения

3.4 Расчет чувствительности двух- и трехэлементной схемы замещения вихретокового датчика

3.5 Расчет методической погрешности двух- и трехэлементной

схемы замещения вихретокового датчика

3.6 Исследование температурного влияния на параметры

двух- и трехэлементной схемы замещения вихретокового датчика

3.7 Разработка метрологической модели датчиков осевых

и радиальных перемещений

3.8 Определение основной погрешности датчиков осевых

и радиальных перемещений

3.9 Определение дополнительной погрешности от воздействия нестационарной температуры и при термоударном воздействии

для датчиков осевых и радиальных перемещений

Выводы по главе

Глава 4 Реализация и практическое применение разработанного датчика осевых и радиальных перемещений

4.1 Устройство и описание работы датчика осевых и радиальных перемещений

4.2 Протокол информационного взаимодействия датчика осевых

и радиальных перемещений по интерфейсу RS-485

4.3 Инженерная методика проведения испытаний датчика

осевых и радиальных перемещений

4.3.1 Контроль внешнего вида, маркировки, габаритных

и установочных размеров

4.3.2 Контроль массы

4.3.3 Контроль электрического сопротивления изоляции

в нормальных климатических условиях

4.3.4 Контроль диапазона измерений и выходного сигнала

4.3.5 Контроль основной погрешности

4.3.6 Испытание на стойкость к воздействию

синусоидальной вибрации

4.3.7 Испытание на прочность к воздействию синусоидальной вибрации одной частоты

4.3.8 Испытание на стойкость к воздействию повышенной температуры окружающей среды

4.3.9 Испытания на стойкость к воздействию пониженной температуры окружающей среды

4.3.10 Испытания датчика осевых и радиальных перемещений

на воздействие термоудара

Выводы по главе

Заключение

Список принятых сокращений

Список использованной литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование метрологических характеристик датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся при нестационарной температуре и термоударных воздействиях»

Введение

Актуальность работы. Требование обеспечения высокой надежности изделий, эксплуатирующихся в ракетно-космической технике - одно из основополагающих. Это требование тесно связано с повышением эффективности функционирования жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), применяемых при запуске ракет-носителей. ЖРД представляет собой сложную систему, работающую при воздействии большого числа внешних факторов. При этом для контроля протекающих в ЖРД процессов применяют более 3000 средств измерений, которые контролируют такие физические параметры, как давление (избыточное, быстропеременное), температура, уровень топлива в баках, перемещение и ряд других.

Исследование работы датчиков при нестационарных температурах и термоударных воздействиях является перспективным направлением повышения надежности ЖРД. Если при работе датчика во время термоудара или при воздействии нестационарной температуры произойдет некорректное измерение того или иного физического параметра, то может произойти выдача ложной команды в управляющую систему и выход из строя самого ЖРД. Улучшение показателей надежности ЖРД в настоящее время можно считать одной из ключевых проблем отечественной ракетно-космической техники. Увеличение количества физических параметров, подлежащих контролю при работе ЖРД, можно считать одним из важных путей решения проблемы повышения надежности.

При производстве ЖРД основным фактором надежности является стабильность работы основных узлов и агрегатов, к числу которых относят турбонасосные агрегаты (ТНА), газогенераторы, насосы, регуляторы, дроссели. Достоверность протекания всех процессов оценивается путем сличения полученных результатов с конструкторской документацией.

Датчики осевых и радиальных перемещений (ДОиРП) устанавливаются в ТНА и измеряют перемещение валов ротора на протяжении всего цикла работы ЖРД. ДОиРП состоят из вихретокового датчика (ВД), фиксирующего само перемещение, и вторичного преобразователя (ВП), преобразующего измеренное перемещение в цифровой код. Эксплуатация ТНА происходит в захоложенном состоянии и сопровождается высокоскоростным обдувом жидким азотом с температурой минус 196 °С. Подобная термодинамика отрицательно сказывается на надежности и работоспособности как ТНА, так и ДОиРП. К контролируемым показателям надежности ТНА можно отнести вибрацию подшипников (вертикальную, поперечную, осевую), относительные перемещения элементов ротора и статора, а также бой ротора. Осевое или радиальное смещение (перемещение) в ТНА может быть обусловлено износом упорного подшипника ТНА, ростом наддува охлаждающим азотом ТНА, наличием осевого люфта, который со временем прогрессирует и в определенный момент крыльчатка ТНА может касаться лопастями корпуса. Любой износ является неравномерным, при этом вал ТНА становится разбалансирован и появляется вибрация, приводящая к некорректной работе ЖРД.

Большой вклад в теорию и практику измерения перемещений внесли научные коллективы, руководимые В.П. Базаевым, Ю.П. Батыревым, С.Ю. Боровиком, В.Г. Герасимовым, В.В. Клюевым, Ю.Н. Слесаревым, В.С. Соболевым, П.П. Чураковым, В.Е. Шатерниковым, В.М. Шляндиным, а также зарубежные ученые - Ф. Шарп, Р. Хохшильд и др.

В последнее время ведутся серьезные научные исследования по работе ЖРД в условиях термоудара (без предварительного захолаживания). Это позволяет снизить объем жидкого азота, необходимого для захолаживания, а также снизить время запуска ЖРД. При этом ДОиРП будет проводить измерения перемещений при термоударном воздействии, после чего ДОиРП будет эксплуатироваться в установившемся температурном режиме. Во время измерения перемещений возникает значительная дополнительная температурная погрешность, достигающая 60 %. На сегодня разработано достаточное количество способов

снижения температурной погрешности измерения перемещения при нестационарной температуре. Для этого применяют технологические, конструктивные и схемотехнические способы. В условиях термоударного воздействия на ВД обеспечить снижение дополнительной температурной погрешности даже с использованием известных структурных и конструктивных способов коррекции температурных погрешностей на сегодня не представляется возможным ввиду сложности описания протекающих процессов при термоударном воздействии. Поэтому перед автором стоит актуальная задача разработки методов и средств измерения перемещения при термоударном воздействии с применением математических моделей, снижении дополнительной температурной погрешность во время термоударного воздействия, а также улучшении метрологических характеристик ДОиРП при нестационарной температуре.

Цель диссертационной работы - расширение функциональных возможностей, снижение дополнительной температурной и методической погрешностей, увеличение чувствительности датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся при нестационарной температуре и термоударных воздействиях.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие основные задачи:

1 На основе проведенных экспериментов влияния термоудара на выходной сигнал датчика осевых и радиальных перемещений, а также с использованием разработанных математических моделей решить задачу снижения дополнительной температурной погрешности датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся при термоударном воздействии.

2 Разработать методику снижения дополнительной температурной погрешности датчиков осевых и радиальных перемещений, которая при этом позволяет обеспечить высокоточное измерение перемещений во время термоударного воздействия.

3 На основе проведенного анализа и синтеза эквивалентных схем замещения, позволяющих проводить раздельное измерение информативных и неинформативных параметров схемы замещения, рассмотреть вопросы увеличения чувствительности и снижения дополнительной температурной и методической погрешностей датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся при нестационарной температуре.

4 Разработать функциональную схему датчика осевых и радиальных перемещений, позволяющего измерять градиент температур между измерительной и компенсационной катушками вихретокового датчика.

Объектом исследования диссертационной работы являются датчики осевых и радиальных перемещений, основанные на вихретоковом принципе.

Предметом исследования являются разработанные схемно-технические способы снижения дополнительной температурной погрешности датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся при термоударных воздействиях и нестационарной температуре.

Методы исследования. При решении поставленных задач применялись методы математического моделирования, имитационное моделирование, стендовые испытания, схемотехническое моделирование, численные методы. В экспериментальных исследованиях использовались положения теории планирования эксперимента и принципы математической обработки результатов.

Соответствие паспорту специальности. Область исследований соответствует п. 1 паспорта специальности 2.2.4 «Приборы и методы измерения (электрические и магнитные величины) (технические науки)».

Научная новизна:

1 Предложен способ уменьшения дополнительной температурной погрешности датчика осевых и радиальных перемещений при термоударном воздействии за счет применения разработанной методики снижения дополнительной температурной погрешности, отличающейся использованием разработанной математической модели, что позволило решить проблему измерения перемещений вала турбонасосного агрегата жидкостного ракетного

двигателя в режиме термоударного воздействия (п. 1 специальности 2.2.4 «Создание новых научных, технических и нормативно-технических решений, обеспечивающих повышение качества продукции, связанных с измерениями механических величин»).

2 Решена задача увеличения чувствительности выходного сигнала датчика осевых и радиальных перемещений, снижения методической и дополнительной температурной погрешности датчика осевых и радиальных перемещений за счет использования модернизированной трехэлементной схемы замещения, позволяющей проводить раздельное измерение информативных и неинформативных параметров в режиме нестационарного температурного воздействия.

3 Предложена функциональная схема датчика осевых и радиальных перемещений, отличающаяся возможностью проводить определение градиента температур между измерительной и компенсационной катушками путем измерения падения напряжений на катушках, а также получать информацию о моменте времени переключения из режима «термоудар» в режим «нестационарная температура».

Научная новизна подтверждается двумя патентами:

Патент RU 2515216, МПК G01L27/90. Устройство формирования выходного сигнала индуктивного дифференциального измерительного преобразователя / Маланин В.П., Колганов В.Н., Абрамов С.В.; правообладатель АО «НИИФИ». -Приоритет: 07.11.2012; опубл. 12.03.2014, Бюл. № 9.

Патент RU 2487314 , МПК G01N27/90. Вихретоковый преобразователь перемещений / Маланин В.П., Колганов В.Н., Абрамов С.В, Пресняков М.Д.; правообладатель АО «НИИФИ». - Приоритет: 23.12.2011; опубл. 10.07.2013, Бюл. № 19.

На защиту выносятся:

1 Методика снижения дополнительной температурной погрешности при термоударном воздействии с применением ядер Вольтерра 3-го порядка путем вычисления скорректированного значения перемещения при использовании

определенных при настройке значений импульсной переходной функции при термоударном воздействии рабочей среды.

2 Конструкция вихретокового датчика, полученная на основе проведенного анализа и синтеза эквивалентной схемы замещения, с которая дала возможность проводить раздельное измерение информативных и неинформативных параметров схемы замещения и позволила существенно увеличить чувствительность выходного сигнала, а также снизить методическую и дополнительную температурную погрешности от измеряемого смещения.

3 Структура вторичного преобразователя, позволяющего на основе предложенной конструкции вихретокового датчика проводить измерение только информативных параметров схемы замещения с возможностью одновременной компенсации дополнительной температурной погрешности.

Достоверность полученных результатов обеспечена совпадением результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также достоверностью полученных результатов с известными аналогами.

Реализация работы и внедрение результатов. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований автора использованы и внедрены в АО «НИИФИ» при разработке датчиков осевых и радиальных перемещений.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на девяти конференциях различного уровня: 11 Международной конференции «Авиация и космонавтика - 2012» (Москва, 2012); Международной научно-технической конференции «Шляндинские чтения - 2018» (Пенза, 2018); VI Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы ракетно-космического приборостроения и информационных технологий» (Москва, 2013); Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2008, 2009, 2010, 2011); Международной научно-технической конференции «Датчики и системы» (Пенза, 2011, 2012).

Публикации. Основные теоретические и практические результаты диссертационных исследований изложены в 17 публикациях, из них 5 публикации в журналах из перечня ВАК и 1 публикация в издании, индексированном Scopus. По теме диссертационной работы получено 2 патента на изобретение.

Личный вклад автора заключается в постановке задач исследования, разработке экспериментальных и теоретических методов их решения, в обработке, анализе, обобщении полученных результатов и формулировке выводов. Автор принимал непосредственное участие в разработке методики снижения дополнительной температурной погрешности при термоударе и испытаниях датчика осевых и радиальных перемещений.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем работы с приложениями: 163 страницы, 34 рисунка, 19 таблиц. В приложениях представлены: код программного обеспечения в программе MathCAD, с использованием которого реализована методика снижения дополнительной температурной погрешности при воздействии термоудара, результаты экспериментальных исследований при термоударных воздействиях с различными температурами. Список литературы содержит 113 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы основная цель и задачи исследования, приведена научная новизна и практическая ценность диссертационной работы, а также основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена определению основных нерешенных проблем, стоящих перед разработчиками при измерении перемещений валов ротора ЖРД при их включении. Проведен сравнительный анализ «холодного» (с предварительным захолаживанием элементов конструкции ТНА) и «горячего» (без предварительного захолаживания ТНА) запуска ЖРД, выявлены преимущества и недостатки. Определено, что внедрение систем «горячего» запуска ЖРД является перспективным направлением и позволяет существенно сократить общее время запуска ЖРД, повысить надежность ЖРД. Проведен анализ технической литературы, посвященной возможностям снижения

дополнительной температурной погрешности ВД при термоударном воздействии. Рассмотрены три основных способа снижения дополнительной температурной погрешности датчиков осевых и радиальных перемещений: технологический, конструктивный и схемно-технический с использованием цифровой обработки сигналов. Доказано, что проведение исследований по изучению работы ДОиРП в режиме термоударных воздействий во время «горячего» запуска ЖРД является очень актуальным направлением.

Вторая глава посвящена исследованию влияния термоудара на выходной сигнал ВП. Для этого проведены имитационное моделирование и натурные экспериментальные исследования. В процессе имитационного моделирования проводилось определение изменения температуры на обмотках ВД при воздействии термоудара. Имитационным моделированием с использованием программы конечно-элементного анализа Ansys построена объемная модель ВД. Разработана методика снижения дополнительной температурной погрешности при термоударном воздействии с использованием ядер Вольтерра 2-го и 3-го порядков. Разработана методика проведения эксперимента на воздействие термоудара при различных температурах. Предложенная методика позволила снизить дополнительную температурную погрешность при изменяющихся перемещениях в разные моменты времени термоударного воздействия с 60,6 до 3,93 %. Приведены результаты воздействия термоудара на датчик осевых и радиальных перемещений при температуре Т = —196 °С.

Третья глава посвящена выбору конструкции ВД, обеспечивающей максимальную чувствительность, минимальные методическую и температурную погрешности. Проблема представления ВД удовлетворительной схемой замещения в виде многоэлементного двухполюсника особенно актуальна при решении вопросов повышения точности измерения и снижения дополнительной температурной погрешности датчиков осевых и радиальных перемещений, эксплуатирующихся при нестационарной температуре. Одним из решений указанной задачи является представление схемы замещения в виде многоэлементного двухполюсника путем уменьшения влияния на результат

измерения неинформативных параметров. Для устранения влияния неинформативного параметра автором предложено использовать квазидифференциальную схему включения. Синтезированная трехэлементная схема замещения позволила осуществить преобразование только информативных параметров схемы замещения, что позволило повысить чувствительность выходного сигнала от измеряемого перемещения на 26 %, снизить дополнительную температурную погрешность в 1,72 раза и методическую погрешность на 45 %. Приводится расчет основной и дополнительной погрешностей.

В четвертой главе приведено описание функциональной схемы разработанного ДОиРП. Разработана инженерная методика испытаний, включающая в себя порядок проведения испытаний на воздействие внешних воздействующих факторов, таких как повышенная и пониженная температура, синусоидальная вибрация, а также на термоударные воздействия.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

В приложениях представлен листинг программы в MathCAD по расчету ядер Вольтерра 2-го и 3-го порядка, с использованием которых проходит коррекция выходного кода с ВП в динамическом режиме, экспериментальные данные с ВП при термоударе при различных перемещениях и различных температурах. Также представлены результаты имитационного моделирования в MathCAD.

Глава 1

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ДАТЧИКОВ ОСЕВЫХ И РАДИАЛЬНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

1.1 Проблемы измерения перемещений в жидкостных

ракетных двигателях

Развитие информационно-измерительных систем тесно связано с внедрением средств цифровой обработки информации, с расширением функциональных возможностей средств измерения и улучшением метрологических характеристик. При этом появляется возможность повысить надежность средств измерения. Это особенно актуально в таких наукоемких областях техники, как авиация, ракетно-космическая техника (РКТ) и атомная энергетика. Требование высокой надежности изделий, применяемых в РКТ, вынуждает производителей увеличивать число контролируемых физических величин и для их измерений применять большое количество разнообразных датчиков. От надежности, точности и быстродействия датчиков зависят работоспособность и эффективность любой измерительной системы. В Федеральной космической программе России на 2020-2025 гг. проблемам и задачам разработки новой датчико-преобразующей аппаратуры с улучшенными метрологическими и техническими характеристиками уделяется большое внимание [1-7].

Надежность средств измерения подразумевает возможность средств измерения сохранять работоспособность при влиянии внешних воздействующих факторов с требуемыми метрологическими характеристикам [8]. Надежность основана на безотказности и долговечности изделия.

На долю аварий, связанных с нештатным функционированием ЖРД, приходится до 40 % от общего количества аварий [9]. Поэтому разработчики стремятся достичь максимального уровня надежности ЖРД с целью минимизации

возможного ущерба при нештатных пусках. При разработке ЖРД необходимо исходить из критерия оптимального выбора между требуемой надежностью и затратами, которые идут на доведение ЖРД до необходимого уровня надежности. Процесс обнаружения отказов в ЖРД представляет собой очень сложную задачу. От своевременного обнаружения нештатного функционирования того или иного рабочего процесса зависит момент включения резервного ЖРД.

Датчики, применяемые в ЖРД, должны надежно функционировать во время всего ресурса работы двигателя, который может составлять до 7 циклов длительностью до 750 с. Наибольший процент отказов средств измерений при эксплуатации ЖРД составляют полные отказы, недостоверные результаты наблюдаются в 2,8 % средств измерений [10].

Как уже было упомянуто выше, элементам конструкции ЖРД приходится работать при следующих условиях [6]:

- при воздействии нестационарных температур до 400 °С, а также при высокоскоростном захолаживании с градиентом температур до 100 °С/с,

- при абсолютном давлении окружающей среды в диапазоне от 26,6 до 133,3 кПа;

- при резком обдуве ЖРД подогретым газом с температурой от 600 до 900 °С;

- при повышенной влажности до 100 %;

- при напоре газовых потоков, воздействующих на средства измерений, находящиеся во внутренней полости ЖРД;

- при термоударных ударных воздействиях в ЖРД при запуске;

- при различных биологических, радиационных факторах.

Одними из наиболее важных из перечисленных видов внешних воздействующих факторов являются нестационарная температура и термоударные воздействия, которые приводят к значительному уходу выходного сигнала с датчика и, соответственно, к высокой дополнительной температурной погрешности.

При проведении температурных испытаний возникает много вопросов: от выбора соответствующего испытательного оборудования, оснастки и заканчивая оформлением всей необходимой технической документации. Если при задании нестационарной температуры испытателю приходится лишь обеспечить требуемую температуру и зафиксировать значение выходного сигнала с датчика, то при термоударном воздействии возникает еще ряд дополнительных проблем: необходима специализированная установка со всей оснасткой, термоудар следует задавать при различных температурах (с применением испарителя), градиент изменения температуры также возможно изменять при задании термоудара [10].

При запуске ЖРД необходимо, чтобы температура насоса, перекачивающего криогенную жидкость (окислитель), была приблизительно равна температуре перекачиваемого окислителя. Если насос не будет охлажден, жидкий окислитель превратится в пар еще до смешивания с горючим, что недопустимо. Насос захолаживают криогенной средой в течение 10 мин, после чего включается ТНА, приводимый в работу газогенератором. В этот момент ВД находится также при пониженной температуре, и необходимо проводить измерение перемещения при воздействии фиксированной температуры (статический режим).

Рисунок 1 - Внешний вид ВД с местом его установки на ТНА

Недостатки захолаживания связаны с тем, что процесс захолаживания увеличивает время запуска ЖРД и предусматривает необходимость дополнительного расхода криогенного компонента, что делает это неприемлемым для ЖРД с многократным запуском.

В работах [11-13] приводятся описания способов включения ЖРД без предварительного захолаживания. В описанных способах внутренние магистрали и насосы захолаживают при включении ТНА, при этом часть окислителя, проходящего через насос, превратится в пар. Самое основное в данном случае, чтобы насос обеспечил требуемый уровень напора для перекачки окислителя. Объем испарившегося окислителя будет зависеть от прогрева насоса. Поэтому для повышения эффективности работы ЖРД с «горячим запуском» насосы не захолаживают. При этом изначально будет происходить кипение окислителя. После того как температура конструкции насоса достигнет температуры окислителя, кипение закончится и насос будет перекачивать жидкий окислитель. При «горячем» запуске все процессы протекают очень быстро, их время не превышает нескольких секунд.

Запуски без предварительного охлаждения были реализованы на кислородно-керосиновом двигателе ЖРД 11Д58 для ракеты-носителя «Протон», на ЖРД НК-39 и НК-31 конструкции ОКБ Н.Д. Кузнецова. Возможно применение такой системы запуска также и на перспективных разработках кислородных и водородных ЖРД [14].

Большой вклад в развитие «горячих запусков» внесли научные коллективы НПО «Энергомаш», НПО «Энергия» и ОКБ Н.Д. Кузнецова. Полученные результаты требуют еще более глубоких исследований и детального изучения.

Результаты «горячего» запуска аналогичны результатам «холодного» запуска. Показатели точности «горячего» запуска не выходят за допустимые границы погрешности. При «горячем» запуске время запуска снижено до 3 с (вместо 600-900 с), снижены перегрузки конструкции в момент воспламенения топлива. Как было сказано выше, измерение перемещений (биений валов ТНА) во время термоудара является очень актуальной задачей.

Основные нерешенные задачи при контроле перемещений валов ТНА во время термоудара:

• Отсутствуют адекватные математические модели, функциональные зависимости, описывающие процесс термоударного воздействия при измерении перемещения.

С развитием вычислительной техники все чаще для изучения физических процессов прибегают к математическому моделированию. Критерием любой математической модели является ее адекватность исследуемому процессу. При составлении модели стремятся достичь оптимальности между простотой ее реализации и точностью отображения моделируемого физического процесса. При составлении модели важно обладать полным набором экспериментальных данных, на основе которых будет строиться математическая модель.

• Не предложен способ контроля температуры при измерении перемещения с различными градиентами изменения температуры.

Температура является одним из важнейших дестабилизирующих факторов при измерении перемещения. Информация о температуре по каналу измерения температуры передается в микроконтроллер, затем обрабатывается и по определенному алгоритму корректирует индивидуальную функцию преобразования датчика. Как правило, в память микроконтроллера заносят масштабные коэффициенты при конкретной температуре и с их помощью устраняют температурное влияние, тем самым снижая дополнительную температурную погрешность. В качестве примера можно привести платиновый датчик температуры типа Р^00С416В, но при резком изменении температуры (с градиентом до 200 °С/с) во время термоудара их использование не представляется возможным.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Абрамов Сергей Владимирович, 2021 год

Список использованной литературы

1. Черняевский, Г. М. Космическая деятельность в России: проблемы и перспективы / Г. М. Черняевский // Вестник Российской академии наук. - 2013. -Т. 83, № 9. - С. 799-806.

2. Макаров, Ю. Н. Российская космонавтика на мировом рынке: конкуренция, проблемы, перспективы / Ю. Н. Макаров // Экономика и математические методы. - 2011. - Т. 47, № 3. - С. 94-103.

3. Хрусталев, О. Е. Подходы к структуризации мирового, национальных и региональных космических рынков / О. Е. Хрусталев, С. Н. Ларин // Научное и образовательное пространство: перспективы развития : материалы IX Междунар. науч.-практ. конф. (Чебоксары, 9 нояб. 2018 г.) / редкол.: О. Н. Широков [и др.]. -Чебоксары : ЦНС «Интеракстив плюс», 2018.

4. Давыдов, В. А. Прогнозирование объемов финансирования космической отрасли и основные макроэкономические показатели развития экономики России / В. А. Давыдов // Оборонная техника. - 2012. - № 9. - С. 43-49.

5. Давыдов, В. А. Прикладные аспекты фундаментальных космических исследований / В. А. Давыдов, Ю. Н. Макаров // Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем. - 2011. - Т. 16, № 1. - С. 14-17.

6. Черток, Б. Е. Космонавтика ХХ1века. Попытка прогноза развития до 2100 года / Б. Е. Черток, В. В. Аполлонов, О. А. Арин, В. О. Афанасьев, И. Б. Афанасьев. - Москва : РТСфот, 2010. - 864 с.

7. Давыдов, В. А. Перспективы развития ракетно-космической промышленности с учетом проводимой инновационной политики в стране и международной космической деятельности России / В. А. Давыдов, А. А. Конорев, Ю. Н. Макаров, Д. Б. Пайсон. - Москва : НИИ «ЭНЦИТЕХ», 2008. -452 с.

8. Пайсон, Д. Б. Космическая деятельность: эволюция, организация, институты / Д. Б. Пайсон. - Москва : ЛИБРОКОМ, 2010. - 312 с.

9. Лантратов, К. И. И опять про надежность двигателей / К. И. Лантратов. -URL: https://www.buran.ru./htm/27-3.htm.

10 Базаев, В. П. Технические требования к средствам измерений, работающих в жестких условиях эксплуатации / В. П. Базаев, В. Ф. Толкачев // Датчики и системы. - 2004. - № 6. - C. 19-21.

11. Патент 2648481 Российская Федерация, FR 1350561, C2CnKF02K 9/78 (2017.08); B64G 1/401 (2017.08); B64G 1/402 (2017.08). Система захолаживания криогенных контуров / Дютель Жан-Филипп, Амюри Мари-Софи ; заявитель и патентообладатель «Эйрбасдифенс эндс пейс сас». - Приоритет: 22.01.2013 ; опубл. 26.03.2018, Бюл. № 9.

12. Шерстяников, В. А. Двигатели, опередившие время / В. А. Шерстяников. -Москва : МГТУ им. Баумана, 2006. - С. 56-57.

13. Бородовский, В. Н. Отечественные ракеты. История и будущее / В. Н. Бородовский. - URL: http://www.impb.ru/science.php.id=borod_ru

14. Борисов, В. А. Жидкостный ракетный двигатель НК-33. Методические указания к лабораторной работе / В. А. Борисов, А. М. Жижин, В. С. Мелентьев. -Самара : Изд-во Самарского государственного аэрокосмического университета им. С. П. Королева, 2011. - 112 с.

15. Неразрушающий контроль и диагностика : справочник / под ред. В. В. Клюева. - Москва : Машиностроение, 2003. - 893 с.

16. Неразрушающий контроль : справочник : в 2 т. / под ред. В. В. Клюева. -Москва : Машиностроение, 2003. - Т. 2. - 688 с.

17. Неразрушающий контроль : справочник / под ред. В. В. Клюева. -Москва : Машиностроение, 2001. - 642 с.

18. Тихонов, А. И. Пути обеспечения устойчивости датчиков давления к воздействию термоудара / А. И. Тихонов, Е. А. Васильев, Е. А. Мокров, Е. М. Белозубов, В. А. Тихоненков // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : тр. Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2004. - С. 120-122.

19. Кикот, В. В. Коррекция температурной погрешности пьезоэлектрических датчиков акустического давления, эксплуатирующихся при нестационарной температуре рабочей среды : дис. ... канд. техн. наук / Кикот В. В. - Пенза, 2017. - 148 с.

20. Рогов, А. А. Исследование влияния температуры на конструктивные элементы матричного вихретокового преобразователя и разработка быстродействующих методов температурной компенсации : дис. ... канд. техн. наук / Рогов А. А. - Москва, 2007. - 112 с.

21. Запускалов, В. Г. Влияние температуры на стабильность электроиндуктивных преобразователей / В. М. Карпов, В. Г. Запускалов // Методы контроля качества полуфабрикатов : тезисы. - Куйбышев, 1975. - С. 54-56.

22. Карпов, В. М. Уменьшение температурной погрешности ВТП / В. М. Карпов, В. Г. Запускалов // Дефектоскопия. - 1978. - № 4. - С. 102.

23. Карпов, В. М. Уменьшение температурной погрешности электромагнитных преобразователей / В. М. Карпов, В. Г. Запускалов // Приборы и системы управления. - 1977. - № 12. - С. 10-14.

24. Батырев, Ю. П. Разработка и исследование устройств контроля механических параметров вращающихся валов на базе электромагнитных датчиков : дис. ... канд. техн. наук / Батырев Ю. П. - Москва, 2007. - 172 с.

25. Батырев, Ю. П. Методы повышения температурной стабильности вихретоковых датчиков / Ю. П. Батырев, Н. П. Полуэктов, В. Н. Харченко, В. Е. Багдатьев // Экология, мониторинги рациональное природоиспользование : науч. тр. - Москва, 2000. - Вып. 307 (II).- С. 103-110.

26. Батырев, Ю. П. Разработка и исследование устройств контроля механических параметров вращающихся валов на базе электромагнитных датчиков : автореф. дис. ... канд. техн. наук / Батырев Ю. П. - Москва, 2007. -15 с.

27. Дунаевский, В. П. Вихретоковые датчики трансформаторного типа. Экология, мониторинг и рациональное природопользование / В. П. Дунаевский,

A. С. Машков, Ю. Н. Батырев [и др.] // Научные труды МГУЛ. - Москва, 1999. -Вып. 302 (11). - С. 160-163.

28. Кикот, В. В. Коррекция температурной погрешности пьезоэлектрических датчиков динамического давления / В. В. Кикот,

B. П. Маланин // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 70-летию Победы в Великой Отечественной войне : в 2 т. / под ред. М. А. Щербакова. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2015. - С. 243-245.

29. Тихоненков, В. А. Температурные погрешности датчиков механических величин при воздействии нестационарных тепловых полей / В. А. Тихоненков. -Ульяновск : УлГТУ, 1998. - 152 с.

30. Запускалов, В. Г. Экспериментальное исследование влияния температуры на электрические параметры ВТП / В. Г. Запускалов // Совершенствование методов формообразования. - Москва, 1979. - С. 348.

31. Кикот, В. В. К вопросу о коррекции температурной погрешности пьезоэлектрических датчиков давления для ракетно-космической техники / В. В. Кикот, В. П. Маланин, П. Н. Ефимов // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. - 2016. - Т. 3, № 2. - С. 72-78.

32. Кутейникова, М. М. Конструктивные разновидности высокотемпературных одновитковых вихретоковых датчиков / М. М. Кутейникова, Б. К. Райков, О. П. Скобелев // Проблемы управления и моделирования в сложных системах : тр. XIV Междунар. конф. - Самара : СамНЦРАН, 2012. - С. 595-601.

33. Боровик, С. Ю. Погрешность измерения температуры чувствительного элемента одновиткового вихретокового датчика в каналах термокоррекции системы сбора информации о многокоординатных смещениях торцов лопаток и метод ее уменьшения / С. Ю. Боровик, М. М. Кутейникова, Ю. Н. Секисов, О. П. Скобелев // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. - 2012. - № 3 (35). - С. 43-48.

34. Боровик, С. Ю. Динамические температурные погрешности в каналах термокоррекции семейств градуировочных характеристик системы измерения с кластерами одновитковых вихретоковых датчиков / С. Ю. Боровик, Ю. Н. Секисов, О. П. Скобелев // Мехатроника, автоматизация, управление. -2012. - № 12. - С. 62-64.

35. Кутейникова, М. М. Модель электромагнитного взаимодействия чувствительного элемента одновиткового вихретокового датчика с торцом лопатки сложной формы / М. М. Кутейникова, Ю. Н. Секисов, О. П. Скобелев // Проблемы управления и моделирования в сложных системах : тр. XV Междунар. конф. - Самара : СамНЦРАН, 2013. - С. 627-635.

36. Белопухов, В. Н. Система измерения скорости вращения ротора ГТД на основе одновитковых вихретоковых датчиков / В. Н. Белопухов, Ю. Н. Секисов, О. П. Скобелев // Проблемы управления и моделирования в сложных системах : тр. XIII Междунар. конф. - Самара : СамНЦРАН, 2011. - С. 311-315.

37. Беленький, Л. Б. Кластерные методы и средства измерения деформаций статора и координат смещений торцов лопаток и лопастей в газотурбинных двигателях / Л. Б. Беленький, С. Ю. Боровик, Б. К Райков [и др.] ; под общ. ред. О. П. Скобелева. - Москва : Машиностроение, 2011. - 298 с.

38. Кикот, В. В. Исследование возможностей уменьшения температурной погрешности пьезодатчиков динамического давления жидких и газообразных сред / В. В. Кикот // Измерение, контроль, информатизация : сб. мат. XVII Междунар. науч.-техн. конф. - Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 2016. - С. 213-217.

39. Патент 2515216 Российская Федерация, МПК G01L27/90. Устройство формирования выходного сигнала индуктивного дифференциального измерительного преобразователя / Маланин В. П., Колганов В. Н., Абрамов С. В. ; заявитель и патентообладатель АО «НИИФИ». - Приоритет: 07.11.2012 ; опубл. 12.03.2014.

40. Патент 2487314 Российская Федерация, МПК G01N27/90. Вихретоковый преобразователь перемещений / Маланин В. П., Колганов В. Н.,

Абрамов С. В, Пресняков М. Д. ; заявитель и патентообладатель АО «НИИФИ». -Приоритет: 23.12.2011 ; опубл. 10.07.2013.

41. Патент 2 612 847C2 Российская Федерация, MnKH01L 39/00. Электрические, механические, вычислительные и/или другие устройства, сформированные из материалов с чрезвычайно низким температурным сопротивлением / Гилберт Д. Дж., Штейн Е. Ю., Смит М. Дж, Ханни Д. П., Гринлэнд П., Коппа Б., Норт Ф. ; заявитель и патентообладатель «ЭМБАЧЕР Инк». - Приоритет: 30.03.2012 ; опубл. 13.03.2017.

42. Патент 2 519 844C2 Российская Федерация, МПШ01В7/14. Способ уменьшения погрешности измерения многокоординатных смещений торцов лопаток одновитковыми вихретоковыми преобразователями / Беленький Л. Б., Боровик С. Ю., Кутейникова М. М., Секисов Ю. Н., Скобелев О. П. ; заявитель и патентообладатель ФГБУН «Институт проблем управления сложных систем Российской академии наук». - Приоритет: 03.08.2012 ; опубл. 20.06.2014.

43. Патент 2 618 625C1 Российская Федерация, МПШ01В7/00. Датчик линейных перемещений и вибраций / Фадеев А. Н., Моисеев И. Ф., Фадеев А. А., Фадеев В. А. ; заявитель и патентообладатель Фадеев А.Н. - Приоритет: 18.04.2016 ; опубл. 10.05.2017.

44. Патент 2 185 617C2 Российская Федерация, МПШ0Ш 17/90. Способ вихретокового контроля и устройство для его осуществления / Клюшев А. В. ; заявитель и патентообладатель ООО «Глобал Тест». - Приоритет: 07.02.2000 ; опубл. 20.07.2002.

45. Патент 2 215 985С2 Российская Федерация, МПШ01В7/14. Способ компенсации температурной погрешности индуктивного первичного преобразователя / Котов Н. П., Валиуллин Ф. Х., Сулаберидзе В. Ш. ; заявитель и патентообладатель ГНЦ РФ «Научно-исследовательский институт атомных реакторов». - Приоритет: 23.05.2001 ; опубл. 10.11.2003.

46. DE 3603950, G01D5/20. InduktivertemperaturkompensierterStellungsmelder // Jacobsen Wolfgang, NeidhardtErfinder., anmelder: Siemens AG.-Anmeldetag: 6.02.86; Offenlegungstag. 13.08.87.

47. DE4141065,G01D3/04. VerfahrenzurTemperaturkompensation von induktivenSensoren // Berberich, Reinhold.,anmelder: VDO Adolf Schindling AG.-Anmeldetag: 13.12.91; 0ffenlegungstag.17.06.93.

48. А.с. СССР 1556336 А1, G01N 27/90. Высокотемпературный вихретоковый преобразователь / Хритин А. А., Секисов Ю. Н., Скобелев О. П., Белкин В. М., Пинес В. Н., Медянов Ю. И., Улицкий Ю. К. 1987.

49. Патент 2150676 Российская Федерация, МКИ001В 7/00. Вихретоковый преобразователь перемещений / Беленький Л. Б., Секисов Ю. Н. - № 98108250/28 ; заявл. 29.04.98 ; опубл. 10.06.2000, Бюл. № 16.

50. ОСТ 92-5069-88. Датчики перемещений индуктивно-трансформаторные. Общие технические условия. - Москва, 1990.

51. Чернецов, В. И. Развитие теории и совершенствование унифицирующих измерительных преобразователей для параметрических датчиков : дис. ... д-ра. техн. наук / Черенцов В. И. - Пенза, 2000. - 379 с.

52. Андреев, А. Н. Измеритель малых перемещений для машиностроительных производств / А. Н. Андреев, В. И. Чернецов // Вопросы обеспечения точности машиностроительных производств. - Пенза : Изд-во ПГТУ, 1992. - С. 8-10.

53. Мамыкин, А. П. Измерение параметров эксплуатируемых энергообъектов / А. П. Мамыкин, Ю. И. Пискарев, Е. А. Тихонова, В. И. Чернецов // Метрология. - 2000. - № 9. - С. 10-17.

54. Зыбов, В. Н. Определение возможностей подавления мешающего параметра при много- и одночастотном амплитудно-фазовом методах /

B. Н. Зыбов, Л. Я. Мизюк // Отбор и обработка информации. - 1989. - Вып. 80. -

C. 48-61.

55. Зыбов, В. Н. Оптимизация выбора параметров напряжения вспомогательной частоты при двухчастотном методе контроля / В. Н. Зыбов // Отбор и передача информации. - 1987. - № 74. - С. 63-67.

56. Туз, Ю. М. Структурные методы повышения точности измерительных устройств / Ю. М. Туз. - Киев : Высшая школа, 1976. - 430 с.

57. Дорофеев, А. Л. Вихревые токи / А. Л. Дорофеев. - Москва : Энергия, 1977. - 72 с.

58. Русин, Ю. С. Электромагнитные элементы радиоэлектронной аппаратуры : справочник / Ю. С. Русин, И. Я. Гликман, А. Н. Горский. - Москва : Радио и связь, 1991. - 224 с.

59. Wirkungsweise und Berechnung von Mebwertauf nehmer auf Wirbelstrombasis zur beruhrungsfreine Wegmessung / Horst Rudolf Loos // Techn. Mess. Atm. - 1976. - Vol. 43, № 10. - S. 309-315.

60. А. с. 826826 (СССР). Сверхвысокочастотный рефрактометр / Орлов Р. А., Чернецов В. И., Юрков Н. К., Юрков В. К. // Открытия. Изобретения. - 1981. -ДСП.

61. Зарипов, М. Ф. Методы улучшения метрологических характеристик индуктивных датчиков перемещения / М. Ф. Зарипов, И. А. Лимаков, М. И. Генне // Элементы информационно-измерительных устройств : сб. науч. тр. - Уфа, 1976. - С. 3-13.

62. Фролов, И. Н. Преобразователь параметров датчиков механических величин для АСУ ТП / И. Н. Фролов, В. И. Чернецов // Информционный листок. -1985. - № 159.

63. Wiegert, H. Y. Untersuchungenzuzgleich - Zeitungen MessungmehcererYrobenmitlinem Aufnehmer / H. Y. Wiegert // Messen. Steuern. Regeln. - 1976. - Vol. 19, № 12.

64. А. с. 1099213 (СССР). Устройство для измерений технических характеристик вращающегося вала / Мартяшин А. И., Свистунов Б. Л., Фролов И. Н., Чернецов В. И. // Открытия. Изобретения. - 1984. - № 23.

65. А. с. 1163135 (СССР). Преобразователь перемещений в период электрических колебаний / Зябиров А. Х., Мартяшин А. И., Чернецов В. И. // Открытия. Изобретения. - 1985. - № 23.

66. А. с. 1267154 (СССР). Преобразователь перемещений в частоту электрических колебаний / Звонов О. Г., Зябиров А. Х., Мартяшин А. И., Чернецов В. И. // Открытия. Изобретения. - 1986. - № 40.

67. Казаков, В. А. Прибор для контроля сопротивления изоляции и электрической емкости между проводниками печатных плат и жгутов / В. А. Казаков, С. В. Никишин, А. В. Светлов, В. И. Чернецов // Статистическая идентификация, прогнозирование и контроль : тезисы докладов Всесоюзн. науч.-техн. семинара. - Севастополь, 1991. - С. 40-41.

68. Семенов, А. Д. Идентификация объектов управления : учеб. пособие / А. Д. Семенов, Д. В. Артамонов, А. В. Брюхачев. - Пенза : Изд-во ПензГУ, 2006. - 144 с.

69. Эйкофф? П. Основы идентификации систем управления / П. Эйкофф. -Москва : Наука, 1975.

70. Александров, А. Г. Оптимальные и адаптивные системы / А. Г. Александров. - Москва : Высшая школа, 1989. - 262 с.

71. Гроп, Д. Методы идентификации систем / Д. Гроп. - Москва : Мир, 1979. - 302 с.

72. Закс, Ш. Теория статистических выводов / Ш. Закс. - Москва : Мир, 1975. - 570 с.

73. Ивахненко, А. Г. Моделирование сложных нелинейных систем по экспериментальным данным / А. Г. Ивахненко, Ю. Г. Юрачковский. - Москва : Радио и связь, 1987. - 120 с.

74. Идентификация и оптимизация нелинейных стохастических систем / Ю. С. Попков, О. Н. Киселев, Н. П. Петров [и др.]. - Москва : Энергия, 1976. -440 с.

75. Кашьяп, Р. Л. Построение динамических стохастических моделей по экспериментальным данным / Р. Л. Кашьяп, А. Р. Рао. - Москва : Мир, 1983. -384 с.

76. Крамер, Г. Математические методы статистики / Г. Крамер. - Москва : Мир, 1975. - 648 с.

77. Методы классической и современной теории автоматического управления : учебник : в 3 т. Т. 1. Синтез регуляторов и теория оптимизации ситем автоматического управления / под ред. Н. Д. Егупова. - Москва : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. - 736 с.

78. Ордынцев, В. М. Математическое описание объектов автоматизации / В. М. Ордынцев. - Москва : Машиностроение, 1965. - 360 с.

79. Бойков, И. В. Определение временных характеристик линейных систем с распределенными параметрами / И. В. Бойков, Н. П. Кривулин // Метрология. -

2012. - № 8. - С. 3-14.

80. Бойков, И. В. Восстановление параметров линейных систем, описываемых дифференциальными уравнениями с переменными коэффициентами / И. В. Бойков, Н. П. Кривулин // Измерительная техника. -

2013. - № 4. - С. 6-11.

81. Бойков, И. В. Идентификация дискретных динамических систем с распределенными параметрами / И. В. Бойков, Н. П. Кривулин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математическиенауки. -

2014. - № 2 (30). - С. 34-49.

82. Maas, S. A. Nonlinear Microwave and RF Circuits / S. A. Maas. -ArtechHouse, 2003. - 582 p.

83. Schetzen, M. The Volterra and Wiener Theories of Nonlinear Systems / M. Schetzen. - Krieger Pub Co, 2006. - 595 p.

84. Schreues, D. RF Power Amplifier Behavioral Modeling / D. Schreues, M. O'Droma, A. A. Goacher. - Cambrige University Press, 2008. - 269 p.

85. Heiskanen, A. 5-th Order Multi-Tone Volterra Simulator with Component-level Output / A. Heiskanen, T. Rahkonen // IEEE International Symposium on Circuits and Systems. ISCAS. - 2002. - Vol. 3. - P. 591-594.

86. Kolding, T. E. High Order Volterra Series Analysis Using Parallel Computing / T. E. Kolding, T. Larsen // International Journal of Circuit Theory and Applications. -1997. - Vol. 25, № 2. - P. 107-114.

87. Helie, T. Computation of Convergence Bounds for Volterra Series of Linear-Analytic Single-Input Systems / T. Helie, B. Laroche // IEEE Transactions on Automatic Control. - 2011. - Vol. 56, № 9. - P. 2062-2072.

88. Peng Z. K., Lang Z. Q. On the Convergence of the Volterra Series Representation of theDuffing'sOscilators subjected to Harmonic Excitations / Z. K. Peng, Z. Q. Lang // Journal of Sound and Vibration. - 2007. - Vol. 305, № 1-2. -P. 322-332.

89. Пупков, К. А. Функциональные ряды в теории нелинейныхсистем / К. А. Пупков, В. И. Капалин, А. С. Ющенко. - Москва : Наука, 1976. - 448 с.

90. Методы классической и современной теории автоматического управления. Т. 1 / под ред. К. А. Пупкова, Н. Д. Егупова. - Москва : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. - 656 с.

91. Вольтерра, В. Теория функционалов, интегральных и интегро-дифференциальных уравнений / В. Вольтерра. - Москва : Наука, 1982. - 304 с.

92. Богданович, Б. М. Нелинейные искажения в приемно-усилительных устройствах / Б. М. Богданович. - Москва : Связь, 1980. - 280 с.

93. Бобрешов, А. М. Методы анализа нелинейных схем наоснове функциональных рядов / А. М. Бобрешов, Н. Н. Мымрикова, А. М. Уткин // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2012. - Т. 15, № 3. -С. 51-58.

94. Wang, T. Volterra-Mapping-Based Behavioral Modeling of Nonlinear Circuitsand Systems for High Frequencies / T. Wang, T. J. Brazil // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2007. - Vol. 51, № 5. - P. 1433-1440.

95. Zhu, Q. Simplified Volterra Series Based Behavioral Modeling of RFPower Amplifiers Using Deviation - Reduction / Q. Zhu, J. Dooley, T. J. Brazil // International Microwave Symposium Digest. - 2006. - P. 1113-1116.

96. Добровинский, И. Р. Структурно-параметрическая идентификация физических процессов в виде двухполюсников / И. Р. Добровинский, А. И. Кислов, А. С. Кибиткин, С. Б. Шахов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2012. - № 1. - С. 23-34.

97. Кнеллер, В. Ю. Определение параметров многоэлементных двухполюсников / В. Ю. Кнеллер, Л. П. Боровских. - Москва : Энергоатомиздат, 1986. - 144 с.

98. Маланин, В. П. Измерение информативных параметров вихретоковых датчиков с испрользованием настраиваемых моделей / В. П. Маланин, А. Д. Семенов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2014. - № 4. -С. 53-58.

99. Левшина, Е. С. Электрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи) : учеб. пособие для вузов / Е. С. Левшина, П. В. Новицкий. - Ленинград : Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1983. -320 с.

100. Орнатский, П. П. Теоретические основы информационно-измерительной техники / П. П. Орнатский. - Киев : Вища школа, 1976. - 432 с.

101. Соболев, В. С. Накладные и экранные датчики / В. С. Соболев, Ю. М. Шкарлет. // Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1967. -144 с.

102. Чураков, П. П. Измерители параметров катушек индуктивности : монография / П. П. Чураков, Б. Л. Свистунов. - Пенза : Изд-во ПГУ, 1998. - 180 с.

103. Немцов, М. В. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности / М. В. Немцов, Ю. М. Шамаев. - Москва : Энергоиздат, 1981. -136 с.

104. Маланин, В. П. Измерение информативных параметров вихретоковых датчиков с использованием настраиваемых моделей / В. П. Маланин, А. Д. Семенов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2014. - № 4 (10). - С. 53-58.

105. Орнатский, П. П. Автоматические измерения и приборы / П. П. Орнатский. - Киев: Вища школа, 1973. - 552 с.

106. Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи / Л. А. Бессонов. - Москва: Высшая школа, 1996. - С. 29-31.

107. Абрамов, С. В. Применение математического и физического моделирования при построении измерительных цепей вихретоковых датчиков для

бесконтактного измерения перемещений / С. В. Абрамов, В. П. Маланин // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2012. - № 1. - С. 40-44.

108. Абрамов, С. В. Применение двухчастотного метода выделения информативного сигнала при построении измерительных цепей первичных вихретоковых преобразователей / С. В. Абрамов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2017. - № 3 (21). - С. 82-90.

109. Патент 2515216 Российская Федерация, МПК G 01 L 27/90. Устройство формирования выходного сигнала индуктивного дифференциального измерительного преобразователя / Маланин В. П., Колганов В. Н., Абрамов С. В. ; заявитель и патентообладатель АО «НИИФИ». - Приоритет: 07.11.2012 ; опубл. 12.03.2014, Бюл. № 19.

110. Патент 2487314 Российская Федерация, МПК G 01 N 27/90. Вихретоковый преобразователь перемещений / Маланин В. П., Колганов В. Н., Абрамов С. В, Пресняков М. Д. ; заявитель и патентообладатель АО «НИИФИ». -Приоритет: 23.12.2011 ; опубл. 10.07.2013, Бюл. № 9

111. Абрамов, С. В. Исследование влияния температурных воздействий на выходной сигнал вихретоковых преобразователей с использованием имитационного моделирования / C. В. Абрамов, А. Д. Семенов // Приборы. -2018. - № 12. - С. 21-27.

112. Шлыков, Г. П. Статические предельные метрологические модели линейных измерительных преобразователей. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2003. - 24 с. -(Серия «Метрология», Вып. 1: Лекция).

113. Колганов, В. Н. Малогабаритный вихретоковый датчик для бесконтактного измерений перемещений, вибраций, осевых и радиальных биений валов энергетических установок / В. Н. Колганов, А. В. Куприянов, В. П. Маланин, М. Д. Пресняков // Датчики и системы. - 2012. - № 9. - С. 12-14.

Приложение А Скриншот листинга программы нахождения ядер Вольтерра

Скриншот листинга программы нахождения ядер Вольтерра

Приложение Б

Результаты испытаний ВП при воздействии термоудара

Таблица Б1 - Значение кода выходного сигнала ВП в НКУ.

Параметр 0,1 мм 1,5 мм 2,8 мм

N 0 вых(25° С) 157 706 1021

Таблица Б2 -Значение кода выходного сигнала и относительной погрешности при перемещениях (0,1 и 1,5 мм) в при воздействии термоудара и с коррекцией при температуре -196°С с использованием примененного алгоритма коррекции с рассчитанными весовыми коэффициентами с ядрами Вольтерра второго порядка. (Скорректированный код рассчитан с использованием программы Mathcad)

0,1 мм 1,5 мм

1:,с N 0 вых(196° С 5, % NскоPP вых(-19 5 г-, % N ( ! С % NскоPP вых (-1 5 7 , %

1 172 9.55 167 6.39 656 7.08 848 20.15

2 200 27.38 164 4.58 780 10.48 822 16.48

3 222 41.40 168 7.25 820 16.14 846 19.97

4 246 56.68 172 9.60 832 17.84 864 22.47

5 250 60.60 171 9.27 833 17.98 866 22.80

6 245 56.05 172 9.94 829 17.42 868 23.00

7 243 54.77 174 11.04 823 16.57 881 24.83

8 240 52.86 174 11.43 815 15.43 892 26.42

9 232 47.77 173 10.74 807 14.30 887 25.64

10 227 44.60 174 11.02 800 13.31 885 25.46

11 223 42.03 174 11.09 792 12.18 890 26.09

12 220 40.12 173 10.73 785 11.18 891 26.26

13 217 38.21 173 10.53 779 10.33 889 25.98

14 214 36.30 173 10.51 773 9.49 889 26.03

15 211 34.39 172 10.17 768 8.78 889 25.94

16 209 33.12 172 10.06 763 8.07 890 26.08

17 206 31.21 172 9.93 758 7.36 891 26.24

18 203 29.29 172 9.62 754 6.79 889 25.97

19 200 27.38 171 9.37 750 6.23 888 25.78

G,1 мм 1,5 мм

2G 198 26.11 171 9.36 746 5.66 89G 26.1G

21 196 24.84 171 9.GG 743 5.24 888 25.86

22 194 23.56 17G 8.78 74G 4.81 887 25.67

23 192 22.29 17G 8.71 737 4.39 887 25.77

24 19G 21.G1 169 8.27 735 4.1G 885 25.37

25 188 19.74 169 8.16 732 3.68 885 25.48

26 186 18.47 169 7.93 73G 3.39 885 25.39

27 184 17.19 168 7.55 728 3.11 882 25.GG

28 182 15.92 168 7.36 726 2.83 882 24.98

29 18G 14.64 167 6.9G 725 2.69 878 24.47

3G 178 13.37 167 6.65 723 2.4G 878 24.4G

31 176 12.1G 166 6.17 722 2.26 874 23.89

32 175 11.46 166 6.21 72G 1.98 877 24.3G

33 174 1G.82 166 5.82 719 1.84 875 23.95

34 173 1G.19 165 5.65 718 1.69 874 23.88

35 172 9.55 165 5.6G 717 1.55 871 23.5G

36 171 8.91 165 5.27 716 1.41 871 23.49

37 17G 8.28 165 5.19 715 1.27 871 23.43

38 169 7.64 164 5.G7 714 1.13 87G 23.34

39 168 7.GG 164 4.92 713 G.99 87G 23.31

4G 167 6.34 164 4.81 712 G.84 87G 23.25

41 166 5.73 164 4.7G 711 G.7G 871 23.42

42 166 5.73 164 4.79 71G G.56 869 23.11

43 166 5.73 164 4.61 71G G.56 872 23.55

44 166 5.73 164 4.86 7G9 G.42 868 22.98

45 165 5.G9 164 4.52 7G9 G.42 867 22.88

46 165 5.G9 164 4.59 7G8 G.28 869 23.G9

47 165 5.G9 164 4.71 7G7 G.14 871 23.46

48 165 5.G9 164 4.8G 7G6 G 871 23.4G

49 165 5.G9 164 4.84 7G6 G 871 23.38

5G 165 5.G9 164 4.94 7G6 G 871 23.38

Таблица Б3 -Значение кода выходного сигнала и относительной погрешности при перемещении 2,8 мм в при воздействии термоудара и с коррекцией при температуре -196°С с использованием примененного алгоритма коррекции с рассчитанными весовыми коэффициентами с ядрами Вольтерра первого порядка. (Скорректированный код рассчитан с использованием программы Mathcad)

2,8 мм

1:, с N вых(-\96 5г, % N вых(-19( 5г, %

1 937 8.22 1309 28.26

2 1106 8.32 1255 22.95

3 1163 13.90 1304 27.72

4 1173 14.88 1330 30.31

5 1177 15.27 1337 31.01

6 1174 14.98 1340 31.25

7 1173 14.88 1366 33.86

8 1169 14.49 1388 35.98

9 1160 13.61 1379 35.07

10 1151 12.73 1378 34.98

11 1143 11.94 1387 35.92

12 1135 11.16 1390 36.21

13 1127 10.38 1388 35.98

14 1120 9.69 1391 36.25

15 1114 9.10 1390 36.18

16 1108 8.52 1392 36.40

17 1103 8.03 1396 36.73

18 1098 7.54 1393 36.48

19 1093 7.05 1391 36.33

20 1089 6.66 1396 36.79

21 1085 6.26 1394 36.54

22 1081 5.87 1392 36.39

23 1078 5.58 1394 36.60

2,8 мм

24 1G75 5.28 139G 36.14

25 1G72 4.99 1392 36.36

26 1G7G 4.79 1391 36.3G

27 1G67 4.5G 1387 35.89

28 1G65 4.3G 1387 35.93

29 1G63 4.11 1381 35.31

3G 1G61 3.91 1381 35.34

31 1G59 3.72 1375 34.71

32 1G58 3.62 1381 35.34

33 1G56 3.42 1376 34.84

34 1G55 3.33 1376 34.83

35 1G54 3.23 1376 34.83

36 1G52 3.G3 1371 34.37

37 1G51 2.93 1372 34.39

38 1G5G 2.84 1371 34.35

39 1G49 2.74 1371 34.28

4G 1G48 2.64 137G 34.24

41 1G47 2.54 137G 34.2G

42 1G46 2.44 1372 34.41

43 1G45 2.35 1367 33.97

44 1G45 2.35 1374 34.6G

45 1G44 2.25 1366 33.83

46 1G42 2.G5 1365 33.74

47 1G41 1.95 1368 34.GG

48 1G41 1.95 1373 34.5G

49 1G41 1.95 1372 34.38

5G 1G41 1.95 1371 34.37

Таблица Б4 -Значение кода выходного сигнала и относительной погрешности при перемещениях (0,1 и 1,5мм) в при воздействии термоудара и с коррекцией при температуре -196°С с использованием примененного алгоритма коррекции с рассчитанными весовыми коэффициентами с ядрами Вольтерра третьего порядка. (Скорректированный код рассчитан с использованием программы Mathcad)

0,1 мм 1,5 мм

1:,с N ° вых(196° С 5, % NскоPP вых(-19 5 г-, % N ( ! С % NскоPP вых(-1 5 7 , %

1 172 9.55 157 3,3610-9 656 7.08 706 3,09-10-9

2 200 27.38 157 2,64-10-9 780 10.48 706 2,56-10-9

3 222 41.40 157 2,75 10-9 820 16.14 706 2,55-10-9

4 246 56.68 157 2,91 ■ 10-9 832 17.84 706 2,69-10-9

5 250 60.60 157 2,9010-9 833 17.98 706 2,73-10-9

6 245 56.05 157 2,9810-9 829 17.42 706 2,83-10-9

7 243 54.77 157 3,1110-9 823 16.57 706 2,93-10-9

8 240 52.86 157 3,1810-9 815 15.43 706 3,0610-9

9 232 47.77 157 3,1910-9 807 14.30 706 3,22-10-9

10 227 44.60 157 3,2710-9 800 13.31 706 3,40-10-9

11 223 42.03 157 3,3710-9 792 12.18 706 3,59-10-9

12 220 40.12 157 3,44 10-9 785 11.18 706 3,80-10-9

13 217 38.21 157 3,5210-9 779 10.33 706 4,03-10-9

14 214 36.30 157 3,6210-9 773 9.49 706 4,27-10-9

15 211 34.39 157 3,71 ■ 10-9 768 8.78 706 4,52-10-9

16 209 33.12 157 3,8110-9 763 8.07 706 4,79-10-9

17 206 31.21 157 3,9110-9 758 7.36 706 5,06-10-9

18 203 29.29 157 4,0010-9 754 6.79 706 5,35-10-9

19 200 27.38 157 4,1110-9 750 6.23 706 5,65-10-9

20 198 26.11 157 4,22-10-9 746 5.66 706 5,96-10-9

21 196 24.84 157 4,3210-9 743 5.24 706 6,0310-9

22 194 23.56 157 4,44-10-9 740 4.81 706 6,65-10-9

23 192 22.29 157 4,5610-9 737 4.39 706 7,00-10-9

24 190 21.01 157 4,66-10-9 735 4.10 706 7,36-10-9

0,1 мм 1,5 мм

25 188 19.74 157 4,78-10"9 732 3.68 706 7,73-10"9

26 186 18.47 157 4,8910-9 730 3.39 706 8,10-10"9

27 184 17.19 157 4,9810-9 728 3.11 706 8,50-10"9

28 182 15.92 157 5,1 ■ 10-9 726 2.83 706 8,91 -10"9

29 180 14.64 157 5,1610"9 725 2.69 706 9,29-10"9

30 178 13.37 157 5,1910"9 723 2.40 706 9,63-10"9

31 176 12.10 157 4,97-10"9 722 2.26 706 9,79-10"9

32 175 11.46 157 4,87-10"9 720 1.98 706 1,00-10"8

33 174 10.82 157 5,4510-9 719 1.84 706 1,10-10"8

34 173 10.19 157 5,74-10"9 718 1.69 706 1,17-10"8

35 172 9.55 157 6,49-10"9 717 1.55 706 1,29-10"8

36 171 8.91 157 6,6510-9 716 1.41 706 1,39-10"8

37 170 8.28 157 8,11-10-9 715 1.27 706 1,59-10"8

38 169 7.64 157 1,11-10-8 714 1.13 706 1,90-10"8

39 168 7.00 157 1,42-10-8 713 0.99 706 2,24-10"8

40 167 6.34 157 2,2-10"8 712 0.84 706 3,08-10"8

41 166 5.73 157 2,42-10"8 711 0.70 706 3,38-10"8

42 166 5.73 157 1,11-10-8 710 0.56 706 2,56-10"9

43 166 5.73 157 3,2910-8 710 0.56 706 5,04-10"8

44 166 5.73 157 1,21-10-8 709 0.42 706 9,72-10"9

45 165 5.09 157 7,9010-8 709 0.42 706 1,05-10"7

46 165 5.09 157 9,4910-8 708 0.28 706 1,26-10"7

47 165 5.09 157 1,63-10-8 707 0.14 706 5,53-10"8

48 165 5.09 157 3,49-10"' 706 0 706 3,89-10"7

49 165 5.09 157 1,6510"' 706 0 706 1,7110"6

50 165 5.09 157 2,53-10"6 706 0 706 2,55-10"6

Таблица Б5 -Значение кода выходного сигнала и относительной погрешности при перемещении 2,8 мм в при воздействии термоудара и с коррекцией при температуре -196°С с использованием примененного алгоритма коррекции с рассчитанными весовыми коэффициентами с ядрами Вольтерра третьего порядка.

2,8 мм

^с N вых(-\96 5г, % N вых(-19( 5г, %

1 937 8.22 1021 2,91 ■ 10-9

2 1106 8.32 1021 2,5510-9

3 1163 13.90 1021 2,4510-9

4 1173 14.88 1021 2,6010-9

5 1177 15.27 1021 2,67-10-9

6 1174 14.98 1021 2,81 ■ 10-9

7 1173 14.88 1021 2,91 ■ 10-9

8 1169 14.49 1021 3,0610-9

9 1160 13.61 1021 3,3310-9

10 1151 12.73 1021 3,6010-9

11 1143 11.94 1021 3,8610-9

12 1135 11.16 1021 4,18-10-9

13 1127 10.38 1021 4,5310-9

14 1120 9.69 1021 4,8810-9

15 1114 9.10 1021 5,27-10-9

16 1108 8.52 1021 5,6810-9

17 1103 8.03 1021 6,09-10-9

18 1098 7.54 1021 6,5510-9

19 1093 7.05 1021 7,0310-9

20 1089 6.66 1021 7,51 ■ 10-9

21 1085 6.26 1021 8,0510-9

22 1081 5.87 1021 8,6010-9

23 1078 5.58 1021 9,1510-9

24 1075 5.28 1021 9,7510-9

25 1072 4.99 1021 1,03 10-8

26 1070 4.79 1021 1,0910-8

2,8 мм

27 1067 4.50 1021 1,16-10-8

28 1065 4.30 1021 1,23-10-8

29 1063 4.11 1021 1,30-10-8

30 1061 3.91 1021 1,35-10-8

31 1059 3.72 1021 1,40-10-8

32 1058 3.62 1021 1,45-10-8

33 1056 3.42 1021 1,58-10-8

34 1055 3.33 1021 1,68-10-8

35 1054 3.23 1021 1,81-10-8

36 1052 3.03 1021 1,95-10-8

37 1051 2.93 1021 2,18-10-8

38 1050 2.84 1021 2,5510-8

39 1049 2.74 1021 2,94-10"8

40 1048 2.64 1021 3,6310-8

41 1047 2.54 1021 3,85-10"8

42 1046 2.44 1021 3,0310-8

43 1045 2.35 1021 5,17-10-8

44 1045 2.35 1021 8,22-10"8

45 1044 2.25 1021 1,0010"'

46 1042 2.05 1021 1,2-10"'

47 1041 1.95 1021 6,17-10"8

48 1041 1.95 1021 3,45-10"7

49 1041 1.95 1021 1,610"6

50 1041 1.95 1021 2,44-10"6

Таблица Б6 -Значение кода выходного сигнала и относительной погрешности межузловых точках при перемещениях (0,4 и 2,1 мм) в при воздействии термоудара и с коррекцией при температуре -196°C с использованием примененного алгоритма коррекции с рассчитанными весовыми коэффициентами.

0,4 мм 2,1 мм

t,c N ° вых(196° С Ъ/, % NckoPP вых(-19 8 i , % N ( ! Ъ/, % NckoPP вых(-1 8 i , %

1 301 3.83 317 1.57 839 10.17 938 0.47

2 320 2.23 313 0.28 914 2.14 937 0.38

3 344 9.90 316 1.00 949 1.60 938 0.52

4 357 14.05 319 2.00 984 5.35 941 0.80

5 370 18.21 318 1.71 1008 7.92 941 0.76

6 375 19.80 317 1.57 1032 10.49 940 0.66

7 378 20.76 320 2.42 1049 12.31 943 1.00

8 380 21.40 324 3.93 1058 13.27 942 0.90

9 376 20.12 317 1.57 1081 15.73 943 1.00

10 373 19.16 317 1.57 1072 14.77 943 1.00

11 369 17.89 317 1.42 1066 14.13 943 1.04

12 365 16.61 316 1.14 1059 13.38 943 1.00

13 362 15.65 316 1.14 1054 12.84 942 0.90

14 358 14.37 315 0.85 1050 12.41 943 1.04

15 355 13.41 315 0.71 1040 11.34 942 0.95

16 352 12.46 315 0.85 1030 10.27 943 1.00

17 349 11.50 315 0.71 1025 9.74 944 1.09

18 347 10.86 314 0.42 1020 9.20 943 1.00

19 344 9.90 313 0.14 1015 8.67 943 1.04

20 342 9.26 313 0.14 1011 8.24 944 1.14

21 340 8.62 313 0.14 1007 7.81 943 1.00

22 338 7.98 314 0.42 1004 7.49 943 1.04

23 336 7.34 313 0.14 1001 7.17 944 1.14

24 335 7.02 315 0.71 998 6.85 942 0.90

0,4 мм 2,1 мм

25 334 6.70 315 0.85 995 6.53 942 0.95

26 334 6.73 315 0.85 992 6.20 943 1.04

27 333 6.38 317 1.28 989 5.88 943 1.04

28 333 6.38 317 1.28 986 5.56 942 0.85

29 332 6.07 317 1.42 984 5.35 942 0.90

30 330 5.43 318 1.85 982 5.13 943 1.00

31 329 5.11 319 2.00 980 4.92 942 0.90

32 328 4.79 319 2.14 978 4.71 943 1.00

33 327 4.45 318 1.85 976 4.49 943 1.00

34 326 4.15 317 1.57 974 4.28 943 1.00

35 325 3.83 317 1.28 972 4.06 942 0.85

36 324 3.51 317 1.42 970 3.85 942 0.85

37 323 3.19 316 1.14 968 3.64 942 0.85

38 323 3.19 315 0.85 966 3.42 942 0.85

39 322 2.87 314 0.57 964 3.21 942 0.85

40 321 2.55 313 0.28 962 2.99 942 0.85

41 321 2.55 313 0.28 960 2.78 942 0.90

42 321 2.55 317 1.57 958 2.56 942 0.95

43 320 2.23 313 0.28 956 2.35 942 0.90

44 320 2.23 313 0 955 2.24 942 0.95

45 320 2.23 313 0.14 955 2.24 941 0.80

46 319 1.91 313 0.14 955 2.24 942 0.85

47 319 1.91 314 0.42 955 2.24 943 1.00

48 319 1.91 314 0.57 955 2.24 943 1.00

49 319 1.91 314 0.57 955 2.24 943 1.00

50 319 1.91 314 0.57 955 2.24 943 1.00