ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 9
1.1 Понятие динамической погрешности 9
1.2 Методы теории автоматического управления в динамических измерениях 16
1.3 Персективные разработки в области коррекции динамической погрешности при измерении давления 28
2 МЕТОД МОДАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРАМИИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С УЧЕТОМ ШУМА НА ВЫХОДЕ ДАТЧИКА 37
2.1 Динамическая модель измерительной системы второго порядка с дополнительным каналом оценки динамической погрешности 37
2.2 Выбор метода поиска минимума функции одной переменной 51
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АЛГОРИТМА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ 62
3.1 Описание среды Matlab 62
3.2 Численное дифференцирование метода Рунге-Кутты системы дифференциальных уравнений 63
3.2 Описание программы по ГОСТ 19.402-78 70
3.4 Тестирование программного обеспечения алгоритма обработки данных динамических измерений 77
4 ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ 84
4.1 Результаты моделирования измерительной системы второго порядка 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 94
ПРИЛОЖЕНИЕ А 100
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 104
Под динамическими измерениями следует понимать измерения, при которых в соответствии с поставленной задачей средства измерений применяются в динамическом режиме. Актуальность вопросов, возникающих на практике при проведении динамических измерений является одной из причин отделения их в самостоятельный раздел метрологии.
Динамическим измерениям присуща существенная составляющая полной погрешности, вызванная несоответствием динамических свойств средств измерений скорости изменений исследуемого процесса - динамическая погрешность.
Исторически одной из первых работ по динамическим измерениям следует считать труд Д.И. Менделеева, опубликованный им в 1897г. Во Временнике Главной Палаты мер и весов, посвященный точному взвешиванию на колеблющихся лабораторных весах.
Мощным толчком в развитии методов решения задач динамических измерений явились работы А.Н. Тихонова. Для получения решения, устойчивого к возмущениям и шумам средств измерений, введено понятие регулирующего оператора. На его основе предложены методы приближенного решения линейных интегральных уравнений 1 рода.
Потребности повышения точности динамических измерений побудили исследование различных возможностей уменьшения динамической погрешности. Вопросами коррекции динамической погрешности измерений занимались такие ученые, как как В.А. Грановский, В.К. Береснев, А.В. Меликов, Ю.С. Курской и В.П. Иосифов. В ЮУрГУ сложилась своя научная школа динамических измерений. Основоположником школы динамических измерений в ЮУрГУ являются профессор А.Л. Шестаков, его исследования были продолжены Е.В. Юрасовой, А.С. Волосниковым, М.Н. Бизяевым и признаны за рубежом.
В 2017 году международная научно-техническая конференция (UralCon) прошла 16-19 октября на базе Южно-Уральского государственного университета(национального исследовательского университета). Конференция проводилась как Международная научно-практическая конференция "Измерения: состояние, перспективы развития" и была посвящена обсуждению современных достижений в области разработки, производства и применения средств измерений. В разделе динамических измерений были представлены работы российских и зарубежных исследователей в данной области [35, 41, 43-49], таких как В.П. Танана, А.И. Сидикова, А.В. Келлер, А.А. Эбель, О. Ибряева, А.С. Фадеева, М.Е. Коржова, В.А. Марков, В.И. Ухоботов, Е.С. Красильникова, С. Солодуша, И. Орлова, А.С. Волосников. Нежурбида, М.Е. Коржова, А.В Коржов, О.О. Комаревцева.
На сегодняшний день датчики давления считается наиболее распространенные среди датчиков физических величин. В процессе калибровки появляется необходимость снятия метрологических динамических характеристик испытуемого датчика.
Цель выпускной квалификационной работы: повышение точности результатов измерений в динамическом режиме....
В данной выпускной квалификационной работе разработан алгоритм обработки данных динамических измерений. На основе материалов работы можно сделать следующие выводы.
Методы коррекции динамической погрешности позволяют повысить точность результата динамических измерений. Основными способами коррекции динамической погрешности являются имитационное моделирование и цифровая обработка выходных сигналов средств измерений. В ЮУрГУ сложилась своя научная школа коррекции динамической погрешности, базирующаяся на методах автоматического управления в динамических измерениях.
Использование метода модального управления параметрами измерительной системы позволяет уменьшить оценку динамической погрешности измерительной системы с дополнительным каналом оценки динамической погрешности. Выбран метод поиска минимума функции одной переменной.
Разработка программного обеспечения является единственно возможным способом для реализации метода. Разработанное программное обеспечение алгоритма обработки данных динамических измерений соответствует требованиям ЕСПД в части описания программы.
Результаты цифрового моделирования доказывают эффективность разработанного алгоритма. В результате применения алгоритма настройки динамических параметров измерительной системы динамическая погрешность измерения уменьшилась на 16,7% по сравнению с измерением без дополнительной коррекции.
