АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР ИНФОРМАЦИИ СВЯЗАННОЙ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ
ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК 7
1.1 Динамические характеристики 7
1.2 Существующие исследования определения динамических характеристик ..9
1.3 Интерактивная среда MATLAB 22
1.4 Описание используемых приборов 25
Вывод по разделу один 35
2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК 36
2.1 Преобразование Фурье 36
2.2 Быстрое преобразование Фурье 39
2.3 Реализация БПФ в MATLAB 43
Вывод по разделу два 44
3 РЕАЛИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО СНЯТИЮ ДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК 45
3.1 Описание конструкции стенда для снятия динамических характеристик ..45
3.2 Снятие динамических характеристик 48
3.3 Анализ полученных данных 55
Вывод по разделу три 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 58
ПРИЛОЖЕНИЕ А 63
Интеллектуальные средства измерения обладают большими возможностями по сравнению с обычными средствами измерения, что позволяет заменить несколько приборов заменить одним, тем самым снизив стоимость их обслуживания, ввиду этого, к ним возрастает интерес со стороны промышленно сти.
Согласно ГОСТ Р 8.673-2009, датчик - конструктивно обособленное устройство, содержащее один или несколько первичных измерительных преобразователей [3].
Интеллектуальный датчик - Адаптивный датчик с функцией метрологического самоконтроля. Под адаптивностью подразумевается, способность изменения параметров и/или алгоритмов работы датчика, в зависимости от сигналов, имеющихся в нём преобразователей, с целью повышения достоверности измерений [3].
Под метрологическим самоконтролем датчика подразумевается,
автоматическая проверка, осуществляемая в процессе эксплуатации, метрологической исправности датчика, то есть находится ли погрешность данного датчика в установленных пределах, которая осуществляется с использованием принятого опорного значения, которое формируется при помощи встроенного в датчик средства (меры или измерительного преобразователя) или выделенного дополнительного параметра выходного сигнала [3].
Современные научные исследования в области интеллектуальных датчиков тесно связаны с их методами обнаружения и диагностики неисправностей , а также с методами улучшения качества измерений и обеспечения их самоконтроля. Одним из таких методов является метод спектрального анализа.
Метод спектрального анализа - один из методов диагностики неисправностей, который основывается на оценке параметров выходного сигнала датчика. Использование данного метода предполагает, что при появлении в системе неисправностей будет изменяться частотная характеристика системы [7]. Иначе говоря, методы, которые работают в частотной области, обычно применяются тогда, когда эффекты от неисправностей имеют частотные свойства, которые могут отличаться друг от друга так, что частотный спектр становится критерием обнаружения неисправностей [24, 25, 36].
Для разработки датчика самоконтроля следует предложить метод диагностики возможных ошибок, влияющих на результаты измерения. Приемлемым способом является использование дополнительной информации, содержащейся в его выходном сигнале: на основе частотных характеристик. Таким образом, ставится задача обнаружения изменения частоты с достаточной точностью.
Методика представляет собой последовательную подачу сигнала, запись ответной реакции, спектральный анализ и оценку состояния. В нашем случае входное воздействие задаётся при помощи вибростенда.
Таким образом, целью данной работы является разработка методики определения динамических характеристик датчика давления с помощью вибростенда.
Задачи данной работы:
1) Изучить информацию касающуюся динамических характеристик и их снятия;
2) Ознакомиться с существующими методами снятия динамических характеристик;
3) На их основе разработать методику получения динамических характеристик преобразователя давления;
4) Собрать стенд для снятия динамических характеристик;
5) Провести опыты по снятию динамических характеристик с помощью данного метода;
6) Сделать выводы по полученным данным.
На основе литературы и имеющихся в данной области исследований, был выбран метод получения частотных характеристик датчика давления, также на их основе была разработана методика с использованием вибростенда. Было выбрано оборудование необходимое для реализации стенда, использовавшегося для получения частотных характеристик. Собран стенд и проведены опыты, результаты которых представлены графически в данной работе. В программном пакете MATLAB написан код, реализующий быстрое преобразование Фурье, необходимый для получения амплитудно-частотной характеристики датчика давления.
По проделанной работе можно сделать следующие выводы:
1. Определение динамических характеристик с помощью вибростенда просто в реализации.
2. Из-за большого объёма записываемого сигнала замедляется его последующая обработка.
3. В области резонансных частоты оснастки нельзя увидеть есть ли резонансные частоты у датчика.
4. Резонансные частоты и спектральные характеристики индивидуальны для каждого преобразователя.
5. Резонансные частоты тензопреобразователя влияют на выходной сигнал.
Достигнута цель работы - разработать методику применимую для получения динамических характеристик, собрать стенд и провести опыты, получить АЧХ преобразователя давления.
