📄Работа №212833
Тема: Измерительный усилитель для возбуждения вибростенда
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
радиотехника
Объем:
148 листов
Год:
2016
Просмотров:
12
3450
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 11
1.1 Анализ цели работы в области приборостроения 11
1.2 Методы расчёта тепловой нагрузки элементов усилителя 17
1.2.1 Аналитический метод 17
1.2.2 Метод компьютерного моделирования (симуляции)
электронных цепей 19
1.2.3 Опытно-экспериментальный метод (метод макетирования) 20
1.3 Системы обеспечения тепловых режимов РЭС (Методы отвода
тепла) 21
1.3.1 Метод теплоотвода конвекцией 23
1.3.2 Метод теплоотвода теплопроводностью 33
1.3.3 Метод теплоотвода излучением 35
1.3.4 Метод теплоотвода тепловыми трубами 37
1.3.5 Метод теплоотвода с использованием термоэлектрического
эффекта 41
1.4 Обзор аналогов 44
1.4.1 Prodera (Франция) 44
1.4.2 Bruel & Kjxt (Дания) 47
1.4.3 Tira (Германия) 51
1.4.4 РОСТЕХ (Россия) 54
1.5 Вывод по разделу 57
РАЗДЕЛ 2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ЭЛЕМЕНТОВ
УСИЛИТЕЛЯ 58
2.1 Аналитический расчет тепловой нагрузки элементов усилителя 58
2.1.1 Расчет тепловой нагрузки элементов усилителя при
неуправляемых источниках питания 60
2.1.2 Расчет напряжения управляемых источников питания 62
2.1.3 Расчет тепловой нагрузки элементов усилителя при
управляемых источниках питания 64
2.2 Расчет тепловой нагрузки элементов усилительного модуля методом моделирования электронных цепей 66
2.2.1 Моделирование режима 1 для минимального сопротивления нагрузки с неуправляемыми источниками питания 66
2.2.2 Моделирование режима 1 для минимального сопротивления
нагрузки с управляемыми источниками питания 69
2.2.3 Моделирование режима 1 для максимального сопротивления
нагрузки с неуправляемыми источниками питания 71
2.2.4 Моделирование режима 1 для максимального сопротивления
нагрузки с управляемыми источниками питания 74
2.3 Вывод по разделу 77
РАЗДЕЛ 3. РАСЧЕТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТВОДА И
УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА, ВЫДЕЛЯЕМОГО ЭЛЕМЕНТАМИ
УСИЛИТЕЛЯ 78
3.1 Предварительные расчеты системы отвода тепла 78
3.1.1 Выбор метода отвода тепла и обоснование применения
системы утилизации тепла 78
3.1.2 Подбор типа радиатора 81
3.2 Моделирование системы отвода и утилизации тепла 85
3.2.1 Вариант 1 85
3.2.2 Вариант 2 87
3.2.3 Вариант 3 88
3.2.4 Вариант 4 90
3.2.5 Вариант 5 92
3.2.6 Вариант 6 94
3.2.7 Вариант 7 97
3.2.8 Вариант 8 100
3.2.9 Вариант 9 103
3.2.10 Вариант 10 105
3.2.11 Моделирование интервала времени 108
3.3 Экспериментальное исследование системы отвода и утилизации
тепла 111
3.4 Вывод по разделу 119
РАЗДЕЛ 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСИЛИТЕЛЯ 121
4.1 Реализация модуля усиления 121
4.1.1 Реализация модуля усилителя с использованием стандартных
конструкционных элементов конструктива «Евромеханика» 121
4.1.2 Реализация модуля усилителя с использованием стандартного
алюминиевого проката 122
4.2 Реализация модуля управления и формирования тока
подмагничивания 123
4.3 Реализация модуля управления и формирования тока
подмагничивания 124
4.4 Вывод по разделу 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127
ПРИЛОЖЕНИЕ А1 128
Листинг основной программы для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при неуправляемых источниках питания 128
ПРИЛОЖЕНИЕ А2 131
Листинг м-функции синусоидального тока для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при неуправляемых источниках питания 131
ПРИЛОЖЕНИЕ А3 132
Листинг м-функции тока подмагничивания для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при неуправляемых источниках питания 132
ПРИЛОЖЕНИЕ Б1 133
Листинг основной программы для вычисления напряжения управляемых источников питания от сопротивления нагрузи и амплитуды выходного сигнала, при максимальном токе подмагничивания 133
ПРИЛОЖЕНИЕ Б2 135
Листинг м-функции сопротивления нагрузки режима 1 для вычисления напряжения управляемых источников питания от сопротивления нагрузи и амплитуды выходного сигнала 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Б3 136
Листинг м-функции сопротивления нагрузки режима 2 для вычисления напряжения управляемых источников питания от сопротивления нагрузи и амплитуды выходного сигнала 136
ПРИЛОЖЕНИЕ В1 137
Листинг основной программы для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при управляемых источниках питания 137
ПРИЛОЖЕНИЕ В2 140
Листинг м-функции напряжения источников питания режим 1 для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при управляемых источниках питания 140
ПРИЛОЖЕНИЕ ВЗ 142
Листинг м-функции напряжения источников питания режим 2 для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при управляемых источниках питания 142
ПРИЛОЖЕНИЕ В4
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ОБЗОРНО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 11
1.1 Анализ цели работы в области приборостроения 11
1.2 Методы расчёта тепловой нагрузки элементов усилителя 17
1.2.1 Аналитический метод 17
1.2.2 Метод компьютерного моделирования (симуляции)
электронных цепей 19
1.2.3 Опытно-экспериментальный метод (метод макетирования) 20
1.3 Системы обеспечения тепловых режимов РЭС (Методы отвода
тепла) 21
1.3.1 Метод теплоотвода конвекцией 23
1.3.2 Метод теплоотвода теплопроводностью 33
1.3.3 Метод теплоотвода излучением 35
1.3.4 Метод теплоотвода тепловыми трубами 37
1.3.5 Метод теплоотвода с использованием термоэлектрического
эффекта 41
1.4 Обзор аналогов 44
1.4.1 Prodera (Франция) 44
1.4.2 Bruel & Kjxt (Дания) 47
1.4.3 Tira (Германия) 51
1.4.4 РОСТЕХ (Россия) 54
1.5 Вывод по разделу 57
РАЗДЕЛ 2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ЭЛЕМЕНТОВ
УСИЛИТЕЛЯ 58
2.1 Аналитический расчет тепловой нагрузки элементов усилителя 58
2.1.1 Расчет тепловой нагрузки элементов усилителя при
неуправляемых источниках питания 60
2.1.2 Расчет напряжения управляемых источников питания 62
2.1.3 Расчет тепловой нагрузки элементов усилителя при
управляемых источниках питания 64
2.2 Расчет тепловой нагрузки элементов усилительного модуля методом моделирования электронных цепей 66
2.2.1 Моделирование режима 1 для минимального сопротивления нагрузки с неуправляемыми источниками питания 66
2.2.2 Моделирование режима 1 для минимального сопротивления
нагрузки с управляемыми источниками питания 69
2.2.3 Моделирование режима 1 для максимального сопротивления
нагрузки с неуправляемыми источниками питания 71
2.2.4 Моделирование режима 1 для максимального сопротивления
нагрузки с управляемыми источниками питания 74
2.3 Вывод по разделу 77
РАЗДЕЛ 3. РАСЧЕТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТВОДА И
УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА, ВЫДЕЛЯЕМОГО ЭЛЕМЕНТАМИ
УСИЛИТЕЛЯ 78
3.1 Предварительные расчеты системы отвода тепла 78
3.1.1 Выбор метода отвода тепла и обоснование применения
системы утилизации тепла 78
3.1.2 Подбор типа радиатора 81
3.2 Моделирование системы отвода и утилизации тепла 85
3.2.1 Вариант 1 85
3.2.2 Вариант 2 87
3.2.3 Вариант 3 88
3.2.4 Вариант 4 90
3.2.5 Вариант 5 92
3.2.6 Вариант 6 94
3.2.7 Вариант 7 97
3.2.8 Вариант 8 100
3.2.9 Вариант 9 103
3.2.10 Вариант 10 105
3.2.11 Моделирование интервала времени 108
3.3 Экспериментальное исследование системы отвода и утилизации
тепла 111
3.4 Вывод по разделу 119
РАЗДЕЛ 4. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСИЛИТЕЛЯ 121
4.1 Реализация модуля усиления 121
4.1.1 Реализация модуля усилителя с использованием стандартных
конструкционных элементов конструктива «Евромеханика» 121
4.1.2 Реализация модуля усилителя с использованием стандартного
алюминиевого проката 122
4.2 Реализация модуля управления и формирования тока
подмагничивания 123
4.3 Реализация модуля управления и формирования тока
подмагничивания 124
4.4 Вывод по разделу 125
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 126
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 127
ПРИЛОЖЕНИЕ А1 128
Листинг основной программы для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при неуправляемых источниках питания 128
ПРИЛОЖЕНИЕ А2 131
Листинг м-функции синусоидального тока для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при неуправляемых источниках питания 131
ПРИЛОЖЕНИЕ А3 132
Листинг м-функции тока подмагничивания для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при неуправляемых источниках питания 132
ПРИЛОЖЕНИЕ Б1 133
Листинг основной программы для вычисления напряжения управляемых источников питания от сопротивления нагрузи и амплитуды выходного сигнала, при максимальном токе подмагничивания 133
ПРИЛОЖЕНИЕ Б2 135
Листинг м-функции сопротивления нагрузки режима 1 для вычисления напряжения управляемых источников питания от сопротивления нагрузи и амплитуды выходного сигнала 135
ПРИЛОЖЕНИЕ Б3 136
Листинг м-функции сопротивления нагрузки режима 2 для вычисления напряжения управляемых источников питания от сопротивления нагрузи и амплитуды выходного сигнала 136
ПРИЛОЖЕНИЕ В1 137
Листинг основной программы для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при управляемых источниках питания 137
ПРИЛОЖЕНИЕ В2 140
Листинг м-функции напряжения источников питания режим 1 для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при управляемых источниках питания 140
ПРИЛОЖЕНИЕ ВЗ 142
Листинг м-функции напряжения источников питания режим 2 для вычисления мощности рассеиваемой на элементах усилителя мощности при управляемых источниках питания 142
ПРИЛОЖЕНИЕ В4
📖 Введение
Современные летательные аппараты (ЛА) функционируют в условиях интенсивного динамического, а порой и ударного теплового и силового нагружения. Расчетные модели таких случаев нагружения не учитывают всей сложности сопровождающих его явлений, а из-за существенной математической сложности отдельные задачи решены в наиболее простых постановках. Поэтому особую роль в такой ситуации играют испытания. Только при испытаниях можно проверить корректность принятых моделей и расчетных методов, получить достоверные данные о функционировании ЛА в условиях динамического нагружения.
К методам и средствам динамических испытаний конструкций ЛА относятся: испытания на воздействие вибрационных нагрузок, испытания на воздействие ударных нагрузок (включая испытания на воздействие ударных волн), исследование динамических явлений аэроупругости, испытания на воздействие экстремальных тепловых и силовых нагрузок.
Испытания вибрационных и ударных нагрузок конструкций ЛА производят на электродинамических вибростендах.
Каждый электродинамический вибростенд необходимо приводить в действие, с различными по характеристике входными сигналами. За усиление входных сигналов с заданной точностью и за привод в действие вибростенда отвечает измерительный усилитель для возбуждения вибростенда.
Данная тема ВКР является актуальной, т.к. в нашей стране идет активная разработка беспилотных ЛА и, следовательно, есть необходимость в их динамических испытаниях.
Так же тема является актуальной в сфере импортозамещения. Так как используемый ранее усилитель, из-за длительной эксплуатации, морально и физически устарел (пришел в негодность). И покупка его недоступна, в связи с
санкционными препятствиями. Следовательно, появляется необходимость в создании отечественного измерительного усилителя мощности.
Как известно, при создании новых электронных средств, в нашем случае усилителя мощности, расчеты теплового режима так же необходимы, как и расчеты, связанные с их функциональным назначением.
Целью, в рамках бакалаврской работы, является разработка конструкции системы утилизации тепла, выделяемого элементами измерительного усилителя мощности.
Задачи:
• обзор методов расчета мощности, обзор методов отвода тепла, обзор аналогов;
• расчет тепловой нагрузки элементов усилителя мощности;
• расчет и моделирование системы отвода и утилизации тепла, выделяемого элементами усилителя;
• создание ЗБ-модели конструкции усилителя.
К методам и средствам динамических испытаний конструкций ЛА относятся: испытания на воздействие вибрационных нагрузок, испытания на воздействие ударных нагрузок (включая испытания на воздействие ударных волн), исследование динамических явлений аэроупругости, испытания на воздействие экстремальных тепловых и силовых нагрузок.
Испытания вибрационных и ударных нагрузок конструкций ЛА производят на электродинамических вибростендах.
Каждый электродинамический вибростенд необходимо приводить в действие, с различными по характеристике входными сигналами. За усиление входных сигналов с заданной точностью и за привод в действие вибростенда отвечает измерительный усилитель для возбуждения вибростенда.
Данная тема ВКР является актуальной, т.к. в нашей стране идет активная разработка беспилотных ЛА и, следовательно, есть необходимость в их динамических испытаниях.
Так же тема является актуальной в сфере импортозамещения. Так как используемый ранее усилитель, из-за длительной эксплуатации, морально и физически устарел (пришел в негодность). И покупка его недоступна, в связи с
санкционными препятствиями. Следовательно, появляется необходимость в создании отечественного измерительного усилителя мощности.
Как известно, при создании новых электронных средств, в нашем случае усилителя мощности, расчеты теплового режима так же необходимы, как и расчеты, связанные с их функциональным назначением.
Целью, в рамках бакалаврской работы, является разработка конструкции системы утилизации тепла, выделяемого элементами измерительного усилителя мощности.
Задачи:
• обзор методов расчета мощности, обзор методов отвода тепла, обзор аналогов;
• расчет тепловой нагрузки элементов усилителя мощности;
• расчет и моделирование системы отвода и утилизации тепла, выделяемого элементами усилителя;
• создание ЗБ-модели конструкции усилителя.
✅ Заключение
1. Аналитическим методом с использованием программы MATLAB и методом моделирования электронных цепей с использованием программы LTSpice произведен расчет рассеиваемой мощности усилителя с управляемыми и неуправляемыми источниками для двух режимов работы.
• Максимальная мощность рассеивания в усилителе составляет 1304 Вт;
• Максимальная мощность рассеивания в одном усилительном модуле составляет 186 Вт.
2. На основе расчетов, с использованием литературы, был выбран принудительно-воздушный метод отвода тепла и подобран ребристый тип радиатора.
С использованием программы SolidWorks Flow Simulation было промоделировано 10 вариантов системы отвода и утилизации тепла на основе которых был создан опытный образец, успешно подтвердивший в ходе экспериментального исследования свои характеристики - способность отводить мощность 600 Вт
3. В соответствии с техническим заданием, с использованием программы SolidWorks, была разработана 3D-модель конструкции усилителя серии 482.6 мм, снижающая весогабаритные характеристики по сравнению с аналогами:
• Усилительного модуля на базе «Евромеханика;
• Усилительного модуля и модуля общего управления с использованием алюминиевого проката;
• Двухрамной монтажной стойки.
4. Достигнута цель работы - разработана конструкция система отвода и утилизации тепла измерительного усилителя мощности для электродинамической вибрационной испытательной установки.
• Максимальная мощность рассеивания в усилителе составляет 1304 Вт;
• Максимальная мощность рассеивания в одном усилительном модуле составляет 186 Вт.
2. На основе расчетов, с использованием литературы, был выбран принудительно-воздушный метод отвода тепла и подобран ребристый тип радиатора.
С использованием программы SolidWorks Flow Simulation было промоделировано 10 вариантов системы отвода и утилизации тепла на основе которых был создан опытный образец, успешно подтвердивший в ходе экспериментального исследования свои характеристики - способность отводить мощность 600 Вт
3. В соответствии с техническим заданием, с использованием программы SolidWorks, была разработана 3D-модель конструкции усилителя серии 482.6 мм, снижающая весогабаритные характеристики по сравнению с аналогами:
• Усилительного модуля на базе «Евромеханика;
• Усилительного модуля и модуля общего управления с использованием алюминиевого проката;
• Двухрамной монтажной стойки.
4. Достигнута цель работы - разработана конструкция система отвода и утилизации тепла измерительного усилителя мощности для электродинамической вибрационной испытательной установки.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.