автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Фотометрические измерительные преобразователи с улучшенными метрологическими характеристиками

На правах рукописи

003446400

ГОНЖАЛ Михаил Игоревич

ФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ МЕТРОЛОГИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

05 11 16 - «Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении)»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 СЕН 2000

Волгоград - 2008

003446488

Работа выполнена на кафедре «Электротехника» в Волгоградском государственном техническом университете

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Шилин Александр Николаевич

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Лукьянов Виктор Сергеевич

кандидат технических наук, доцент Чмутин Алексей Михаилович

Ведущая организация

Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики

Защита состоится « 3 » октября 2008 г в 10 00 на заседании диссертационного совета Д 212 028 05 Волгоградского государственного технического университета по адресу 400131, г Волгоград, пр Ленина, 28, ауд 209

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета

Автореферат разослан « 20 » августа 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Авдеюк О А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы В различных системах управления технологическими процессами и информационно-измерительных системах все более широко применяются измерительные преобразователи, поскольку именно они определяют структуру системы и ее технические характеристики

Одним из требований современного производства является высокая технологическая точность и соответственно достоверность контроля состояния технических систем Основной вклад в погрешность систем вносят измерительные преобразователи, поэтому наиболее актуальной проблемой для информационно-измерительных и управляющих систем является повышение точности измерительных преобразователей

Среди измерительных преобразователей наиболее широкий класс составляют фотометрические измерительные преобразователи, поскольку их достоинствами являются возможность бесконтактного контроля, принцип невмешательства, высокое быстродействие и возможность построения многофункциональных устройств на их базе

Количество применяемых устройств, в состав которых входят фотометрических измерительные преобразователи, постоянно увеличивается Однако при их эксплуатации возникают различные погрешности, особенно если измерения проводятся в сложных условиях В связи с этим возникла необходимость создания приборов, которые были бы устойчивы к внешним возмущающим воздействиям, или автоматически компенсировали их влияние, обеспечивая при этом заданную точность измерений Вопросам проектирования и расчета таких устройств посвящены работы

Е П Попсчителева, Г Г Ишанина, Э Д Панкова, Ю Г Якушенкова и др

В настоящее время широко используются различные методы повышения точности, однако в литературных источниках мало работ посвящено сравнительному анализу и выявлению потенциальных возможностей каждого из методов Поэтому проведены исследования методов повышения точности фотометрических измерительных преобразователей, и в качестве примера использованы приборы для контроля направленного коэффициента пропускания стекол наземного транспорта

Полученные результаты могут быть использованы в других областях, в том числе при создании приборов для контроля оптических свойств волоконно-оптических линий связи

Таким образом, комплексное решение задач, связанных с разработкой теории и методологии проектирования информационно-измерительных систем, в состав которых входят фотометрические измерительные преобразователи, является актуальной научно - технической задачей, имеющей важное экономическое и хозяйственное значение

Целью " настоящей работы является совершенствование методов проектирования фотометрических измерительных преобразователей, что позволяет повысить точность измерений и обеспечить обоснованный выбор структуры устройства с необходимыми характеристиками

Цель достигается решением следующих задач

1 Провести анализ различных методов повышения точности фотометрических измерительных преобразователей и выявить факторы, ограничивающие их эффективность

2 Провести анализ процессов преобразования сигналов, формирования погрешностей измерений и получить выражения для оценки погрешностей измерений при различных методах повышения точности фотометрических измерительных преобразователей

3 Разработать метод проектирования фотометрических измерительных преобразователей, обеспечивающий улучшение метрологических характеристик

Основные методы исследования При выполнении исследований и решении поставленных в работе задач использовались научные положения системного анализа, принципы и методы концептуального анализа и синтеза систем, операторно-дискретный метод анализа электрических цепей на основе математического 2-преобразования, практические методы метрологической оценки результатов измерений по паспортным данным используемых средств измерений, методы идентификации формы распределения погрешностей на ЭВМ

Достоверность полученных результатов подтверждена результатами экспериментальных исследований и первичными испытаниями полученных технических решений

Научная новизна.

1 Обобщенные структурные схемы фотометрических измерительных преобразователей, содержащие логометрическое устройство и измерительный канал с эталонным образцом

2 Математические выражения для оценки погрешностей измерений обобщенных структурных схем, учитывающие неидентичность характеристик преобразования каналов

3 Метод численного моделирования динамических характеристик адаптивных фотометрических измерительных преобразователей на основе операторно-дискретного метода анализа электрических цепей

4 Метод морфологического синтеза фотометрических измерительных преобразователей на основе базы данных структурных элементов, с применением критериев совместимости

Практическая ценность работы заключается в использовании результатов проведенных исследований для создания фотометрических измерительных преобразователей, а именно

1 Методика расчета погрешностей обобщенных структурных схем фотометрических измерительных преобразователей и обоснования выбора диапазона измерений при нелинейной статической характеристике приемника излучения

2 Разработан алгоритм и программа для численного моделирования динамических характеристик адаптивных фотометрических измерительных преобразователей, позволяющая обоснованно выбирать параметры основных элементов преобразователя

3 Методика морфологического синтеза фотометрических измерительных преобразователей по предварительно выбранной структурной схеме из набора большого числа элементов и устройств с использованием критериев совместимости

Реализация научно-технических результатов Основные результаты теоретических и экспериментальных работ автора нашли применение при создании

1 Цифрового прибора для контроля коэффициента пропускания стекол наземного транспорта «ТОН-1»

2 Устройства для измерения коэффициента пропускания стекла (Пат РФ

75470)

3 Цифрового устройства для измерения коэффициента пропускания стекла (Пат РФ 68696)

4 Устройства для измерения коэффициента пропускания стекла (Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 08 07 08)

Основные положения выносимые на защиту

1 Обобщенные структурные схемы фотометрических измерительных преобразователей, реализующих компенсацию погрешностей по эталонному образцу

2 Модели формирования погрешностей измерений и методов их компенсации в фотометрических измерительных преобразователях

3 Метод анализа динамических характеристик структурных схем фотометрических измерительных преобразователей с параметрическими обратными связями и нелинейными блоками

4 Метод синтеза фотометрических измерительных преобразователей при большом числе вариантов технической реализации блоков

Апробация работы Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались и обсуждались на «VIII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области» (Волгоград, 2003 г), «IX Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области» (Волгоград, 2004 г), международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение Современное состояние и пути развития 2007» (Одесса, 2007 г), межрегиональной конференции «Интеллектуальные измерительные системы в промышленности южного региона» (Волжский, 2007 г), VIII международной конференции «Оптико-электронные приборы в устройствах и системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации» (Курск, 2008 г), XI международной научно-технической конференции, посвященной пятнадцатилетию кафедры «Биомедицинская инженерия» Курского государственного технического университета «Медико-экологические информационные технологии - 2008» (Курск, 2008 г)

Публикации Основные результаты исследования представлены в 7 работах, 2 статьи опубликованы в журналах по списку ВАК РФ, 3 патента Российской Федерации, 2 статьи в сборниках трудов конференций

Личный вклад автора заключается в проведении следующих этапов

1 Разработка методики расчета погрешностей обобщенных структурных

схем

2 Разработка алгоритма и программы для численного моделирования динамических характеристик адаптивных фотометрических измерительных преобразователей

3 Разработка метода синтеза фотометрических измерительных преобразователей при большом числе вариантов технической реализации блоков

4 Разработка устройств для измерения коэффициента пропускания стекла

Структура к содержание диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы Общий объем диссертации 166 страниц, в том числе 73 рисунка, 52 таблицы, списка литературы из 123 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, проблемы, определены цель и задачи диссертационной работы, сформулированы положения, выносимые на защиту

В первой главе проводится аналитический обзор задач и областей применения фотометрических измерительных преобразователей (ФИП)

ФИП являются основными структурными блоками целого рядя автоматических устройств, позволяющих реализовать бесконтактные методы обнаружения, дефектоскопии, классификации деталей, управления размещением предметов, они так же нашли широкое применение в различных информационно-измерительных и управляющих системах Например, на транспорте они используются для работы в составе стационарных и мобильных диагностических комплексов, выполняя задачи контроля технических характеристик транспортных средств В частности сотрудниками ГИБДД и станций технического осмотра применяются ФИП для определения светового коэффициента пропускания стекол на предмет соответствия требованиям ПДД РФ и ГОСТ 57-2788

Отечественной и зарубежной промышленностью выпускается целый ряд таких устройств В технической документации приборов не приводятся принципы функционирования и методы измерений, что не позволяет судить об их предельной погрешности

Проведенный анализ показал, что заявленная точность может быть обеспечена только в определенных лабораторных условиях, а в условиях эксплуатации погрешность выходит за пределы заявленной

Большинство ФИП не оснащены устройствами коррекции аддитивной и мультипликативной составляющей погрешности Используемые методы коррекции по толщине стекла и по эталону осуществляются вручную Таким образом, коррекция и измерения разнесены во времени, за которое могут измениться параметры Не все устройства имеют блоки сопряжения с ЭВМ информационно-измерительных систем диагностики транспортных средств Следовательно, ФИП систем диагностики, в частности ФИП, которые работают при различных внешних условиях, а именно освещенности, температуре, помехах, влажности и тд -

должны содержать устройства автоматической оперативной компенсации аддитивной и мультипликативной составляющей погрешности, то есть должны автоматически корректировать параметры и режимы

ОС, ^^

ос,

Рисунок 1 - Обобщенная схема фотометрических измерений

На (рис 1) приведена обобщенная схема фотометрических измерений Источник излучения (ИИ) обеспечивает формирование потоков излучения {Ф, (Л)} за счет специальных узлов, задающих интенсивность Оптическая система (ОС,), состоящая из оптических фильтров, зеркал, диафрагм, коммутаторов, призм и т п , определяет спектральный состав, геометрию, направленность, временное и пространственное разделение потоков Параметрами источника излучения управляет схема управления (СУ), которая обеспечивает стабильность характеристик всех потоков Данные потоки поступают на объект, проходя через внешнюю среду В связи с этим необходимо иметь информацию о наличии в ней внешних источников (ВИ) фонового излучения Потоки |ф/ (Я)|, получаемые в

результате взаимодействия с объектом, несут в себе информацию об оптических свойствах этого объекта В результате преобразования фотоприемником (ФП)

потокам |ф/(Я)| будут соответствовать электрические сигналы {£/,} Причем

количество фотоприемников может быть различным, в зависимости от выбранной структурной схемы и количества каналов Направление потоков на фотоприемники, а также коррекцию спектральных характеристик чувствительности осуществляет оптическая система (ОС2) Для обработки сигналов {С/,} в обобщенную схему включены блоки первичной обработки сигналов усилители сигналов (УС), фильтры сигналов (ФС), устройство первичной обработки сигналов (УПО) для выполнения непосредственных расчетов, а именно в условиях нашей задачи - логометрическую функцию Результаты выполненных расчетов могут быть введены во внешние устройства (ВУ) На работу структурных блоков оказывают негативное влияние различные внутренние и внешние факторы, называемые помехами (ПОМ), в результате чего возникают погрешности измерений

При оценке оптических свойств среды по интегральному коэффициенту пропускания г = Ф,/Ф, наиболее распространенной является одноканальная структурная схема Это обстоятельство объясняется простотой ее технической реализации В лабораторных условиях и при незначительных изменениях внешних и внутренних факторов, влияющих на результат измерения, такая схема способна обеспечить требуемую точность, однако необходима постоянная поверка и коррекция характеристик

Источник излучения формирует поток Ф,, который, пройдя через исследуемое стекло, поступает на функционально-преобразующее устройство На выходе ФПУ образуется сигнал, соответствующий потоку Ф,

Главными источниками погрешностей в подобных схемах являются нестабильность интенсивности излучателя, фоновые засветки, изменение температуры окружающей среды, влажности, напряжения питания, дрейф нуля усилителя фототока и прочие Таким образом, одноканальную схему для высокоточных измерений целесообразно использовать только в приборах, условия эксплуатации которых максимально приближены к лабораторным

Компенсация мультипликативной составляющей погрешности ФИП возможна за счет применения

- двухканальной схемы с пространственным разделением потока (рис 2),

- двухканальной схемы с временным разделением потока (рис 3)

Рисунок 2 - Двухканальная схема с пространственным разделением потока ИИ -источник излучения, ОС - оптическая система, 3| - полупрозрачное зеркало, Зг - плоское зеркало, С - исследуемое стекло, Э - эталон, ФПУ - функционально-преобразующее устройство, УПО - устройство первичной обработки сигналов с

эталон, П - призма, М - модулятор, УС - устройство синхронизации, ФПУ -функционально-преобразующее устройство, УПО - устройство первичной обработки

сигналов

Вторая глава посвящена анализу характеристик фотометрических измерительных преобразователей, в ней приведены теоретические основы абсорбционной фотометрии

Рисунок 4 - Одноканальная схема измерений Уравнение преобразования для одноканальной схемы измерений в общем случае имеет вид

А,

о 4

и*= Т^Т КУ115' (д)г- (Я- «к (я, а) / (я, п) ¿я,т, (1)

где ДФ^ ^ - поток от источника излучения (ИИ) на участке Я, Я, ив пределах телесного угла С1, тс(А,&) - коэффициент пропускания оптической среды, ^¿(Л.П) - коэффициент пропускания исследуемого образца (Об), /(Я,О) -сила излучения, (Я) - спектральная чувствительность фотоприемника (ФП), Д„ -сопротивление нагрузки в цепи фотоприемника, Л, - внутреннее сопротивление фотоприемника, Ку - коэффициент усиления усилителя

Анализ погрешностей типовых структурных схем проведен на базе одноканального прибора для измерения светового коэффициента пропускания спектрально неселективных стекол для наземного транспорта «Блик» В результате анализа установлено, что на работу одноканальной схемы оказывают влияние большое количество факторов В связи с этим необходимо осуществлять дополнительную коррекцию измерений с целью повышения точности, особенно если прибор работает в сложных условиях

Для обобщенных схем получены уравнения, позволяющие осуществлять расчетную оценку погрешностей измерений

- для одноканальной схемы уравнение преобразования получено путем упрощения выражения 1

«(О^Лг^ФзМ (2)

Обозначим ди/дх^к, , Д(/ = к^АЯ, +£Л>ДЯ„ +к,&т ДКГ, + к„, ДФ,, тогда поскольку к не коррелированны друг с другом

А. ш (и) = к (Д., ))' + к\ (Д„, (Д. ))2 + к; (Д„, (т)): +

(3)

где 3/1,6 - коэффициент пересчета для определения доверительной погрешности при значении доверительной вероятности 0,997

- для двухканальной схемы с пространственным разделением потока (рис 2) уравнение преобразования

и, . . ,,, ...

— =-т^,—*-!--а,а,а,а.,к„ = д(и,т/и,т)/да, (4)

и г -^Л^пГААМ 124 ^ У II 1

где а1 - коэффициенты неидентичности преобразовательных звеньев каналов, используемые с целью упрощения расчетной оценки погрешностей, поскольку они не коррелированны друг с другом

При этом

А(1/]т1/и,т) = кпАа, + ка£аг + к^Аа3 + ка Да4,

Д„,„ = М«,))2 (5)

- для двухканальной схемы с временным разделением потока (рис 3) уравнение преобразования

^ КфКЛ8,гР^ФМ гр^ ГцО /

и2 КФК^,Т1Р11Р,4 Ф„(0 г,ЛзА4 [СЛ^/ '

<7)

где рп - коэффициенты зеркального отражения плоских зеркал каналов

Поскольку основным источником аддитивной составляющей погрешности фотометрических измерительных преобразователей является фоновая засветка, то в качестве структурных методов компенсации аддитивной составляющей погрешности предложено использовать оптические бленды, диафрагмы, изменять схему включения фотоприемника (использовать мостовые и дифференциальные схемы включения при больших значениях потока фона), а так же использовать метод модуляции светового потока и применять контур стабилизации постоянной составляющей сигнала

Для компенсации мультипликативной составляющей погрешности наилучшими характеристиками обладают многоканальные структурные схемы Главным условием обеспечения высокой измерительной точности таких схем является идентичность характеристик преобразования каналов В том случае, когда характеристики фотоприемников не линейны, задача в значительной степени усложняется

Например, фоторезисторы имеют нелинейные энергетические характеристики

/ф=0/£Ф", (8)

где С - постоянная, определяемая свойствами материала и конструкцией фоторезистора, у и а - коэффициенты нелинейности вольт-амперной и световой характеристик

Для определения рабочего интервала, на котором 5Д - значение дифференциальной токовой чувствительности можно приближенно считать постоянным, предложено выбирать значение мультипликативного коэффициента

км =5я(Ф,)/5д(Ф2) таким образом, чтобы на интервале [Ф^-ДФ^^ + ДФ] его

значение было максимально приближено к единице. Для иллюстрации возможного варианта выбора построен трехмерный график, показывающий характер зависимости кл, при различных значениях потока излучения. Значения 5Д(Ф), Ф(Л) нормированы на единичное значение (рис. 5).

Рисунок 5 - Рабочий диапазон [фро6 - ДФ;®^ + Дф] и значения км при различных значениях потока излучения Поскольку значения коэффициента а имеют достаточно большой разброс, то при выборе участка характеристики фоторезистора необходимо получение экспериментальных световых характеристик конкретного образца.

Если в качестве структурной схемы ФИП применяются двухканальные схемы (рис. 2, 3) и условия проведения измерений предполагают наличие фоновой засветки ДФ, то необходимо скорректировать структурную схему таким образом, чтобы дополнительно обеспечить минимизацию ее влияния. С этой целью проведен анализ влияния фоновой засветки на рабочий и эталонный канал, потоки которых обозначены Ф, и Ф, соответственно (рис. 6). Анализ полученных зависимостей относительной погрешности ;к(ДФ) от значения потока фоновой засветки ДФ для каждого из вариантов позволил сделать вывод, что изменение структурной схемы целесообразно проводить таким образом, чтобы обеспечить одинаковое воздействие потока фона ДФ на оба канала.

Рисунок 6 - Зависимость относительной погрешности от значения потока фоновой

засветки

Анализ динамических характеристик адаптивных схем проведен на основе адаптивной схемы УПО фотометрического измерительного преобразователя, содержащей блок автоматической регулировки усиления и контур стабилизации постоянной составляющей сигнала (рис. 7, а). Поскольку схема содержит параметрические обратные связи, является импульсной и нелинейной, то аналитический расчет параметров затруднен и для анализа динамических свойств применен операторно-дискретный метод, основанный на математическом г-преобразовании. Метод позволяет получать разностные уравнения непосредственно по операторной схеме замещения.

При расчетах приняты следующие допущения: амплитудный детектор содержит идеальный диод, а усилители и устройства управления являются безинерционными элементами. Выходное напряжение усилителя фототока "„„„(*) может быть выражено через входное напряжение и коэффициент усиления усилителя К1

И ,«(0 = ^|Ив(0, (9)

где а:, = Ди«2 О, "„,«('))•

Для процесса заряда и разряда конденсатора получены выражения 10 и 11

соответственно

+ СЯ^ис (0)) - zCR.fi,ие (0) (Я,Г + Д,Г + СЛ, Л,) - г ( Л, Г + Я2Т + 2СЛ,Л) + СЛ, Я,

ЕЛ,

Д, + гГ/(г-1)С

(10) (П)

[«И

б)

а)

в)

Рисунок 7 - а) структурная схема УПО с двухконтурной обратной связью; б) диаграмма входного сигнала УПО; в) диаграмма переходного процесса в УПО. 1 - усилитель фототока, 2 - амплитудный детектор АРУ, 3 - усилитель блока АРУ, 4 - устройство управления коэффициентом передачи усилителя фототока, 5 - амплитудный детектор контура стабилизации постоянной составляющей сигнала, 6 - усилитель контура стабилизации постоянной составляющей сигнала, (/„, и - напряжения задатчиков.

В компьютерной программе моделирования работы схемы в каждом такте выполняется сравнение напряжения на входе и выходе амплитудного детектора, то есть определяется режим детектора (заряд или разряд) и в зависимости от результата сравнения, вычисления значения решетчатой функции выполняются по исходным данным одной из двух формул для каждого контура

Построенная дискретная модель позволяет проводить анализ переходных процессов в схеме с блоком АРУ еще на этапе проектирования системы и выбирать параметры узлов в соответствии с требованиями точности

В третьей главе рассматривается морфологический синтез фотометрических измерительных преобразователей

Поскольку в настоящее время для оптико-электронных систем разработано довольно большое число вариантов технических решений, то для конструктивного наполнения блоков схемы необходимо сгенерировать множество альтернативных технических решений из известных элементов и выбрать из них наиболее оптимальное Для решения таких задач целесообразно использовать морфологический подход

При проектировании фотометрических измерительных преобразователей предлагается использовать

1) В качестве эвристического метода выбора структуры - обобщенные структурные схемы,

2) В качестве метода выбора элементов схемы по их характеристикам-морфологический подход на основе таблиц попранного сравнения,

3) В качестве метода выбора структуры устройства первичной обработки сигналов - трансформационный подход

Для концептуального проектирования приведена таблица, в которую занесены основные варианты технической реализации блоков, после чего для каждого из вариантов выделены основные технические характеристики, на основании которых составлены таблицы попарного сравнения и прорапжированы свойства по росту значимости (рис 9)

На основе построенных морфологических таблиц становится возможным выбор для каждого блока Р, значений его реализации Р1' Если рассматривать любую комбинацию значений как возможный вариант решения, то общее число вариантов таких решений равно

Применение морфологического подхода позволяет сократить число вариантов решений Для выбора элементов с совместимыми характеристиками предложено использовать критерии совместимости

Так, например, при известных спектральных характеристиках источника и приемника излучения (рис 8, а) необходимо выбирать их таким образом, чтобы обеспечить максимальное значение спектрального коэффициента полезного действия х

«1.58 ю1

I'4

(12)

для модулятора, представляющего собой дисковый обтюратор (рис. 8, б) с числом прорезей, равным N, и приемника излучения с постоянной времени тфп

необходимо выбирать угловую частоту го<2я7Ют^пЛ^ и т.д.

Вычисление значений критериев должно осуществляться программно в процессе перебора вариантов. В ряде случаев последнее достаточно сложно реализовать ввиду того, что в справочной литературе могут отсутствовать законы распределения требуемых величин и необходимые зависимости.

Выбор структурной :схемы в соответствии с ТЗ

! Нлим«ковани> структурного блока

.......I

Выбор вариантов технической реализации структурных (—; ~ блоков

Рисунок 9 - Конструктивное наполнение блоков схемы с применением морфологического

метода

В четвертой главе приведены технические варианты научных разработок, указаны основные технические характеристики полученных результатов, дано описание принципа действия и представлены структурные схемы разработанных фотометрических измерительных преобразователей и устройств.

Устройство «ТОН-1» реализует одноканальный метод измерений с модуляцией интенсивности светового потока в источнике излучения для компенсации аддитивной составляющей погрешности, вызванной влиянием

фоновой засветки. Главным структурным блоком прибора является аналого-цифровой преобразователь (АЦП) двухтактного интегрирования на базе интегральной микросхемы КР572ПВ5, используемой в качестве логометрического преобразователя за счет подачи на прямой и опорный входы двух измерительных сигналов.

Рисунок 10 - Внешний вид прибора «ТОН-1»

\ \ ОТ С

Рисунок 11 - Структурная схема прибора «ТОН-1». ИИ - источник излучения (светодиод), ПИТ - источник напряжения, ДЕЛ - делитель напряжения, КЛ -транзисторный ключ, И-НЕ - логическое устройство, СИ - счетчик импульсов, ФП -фотоприемник (фотодиод), ФВЧ - фильтр высоких частот, У - усилитель, АД -амплитудный детектор, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, УОИ - устройство отображения информации (цифровой индикатор).

Устройство для измерения коэффициента пропускания стекла (рис. 12). В качестве логометрического устройства в приборе применена схема с автоматической регулировкой усиления, стабилизирующей последовательность импульсов одного канала. Для уменьшения аддитивной составляющей погрешности измерения в приборе использована амплитудная модуляция потока излучения в источнике излучения.

Рисунок 12 - Структурная схема устройства. ИИ - источник излучения (светодиод), ГТИ -генератор тактовых импульсов, С - исследуемое стекло, 3 - плоское зеркало, М -двигатель модулятора, ОК - оптический коммутатор (дисковый обтюратор с углом

раскрытия 180° и зеркальной поверхностью), ПФ - полосовой фильтр, ВП - выпрямитель, ФНЧ - фильтр низких частот, ЛУ - логометрическое устройство.

Цифровое устройство для измерения коэффициента пропускания стекла (рис. 13). В схеме используется принцип двухтактного интегрирования, на основе которого решаются одновременно задачи компенсации аддитивной и мультипликативной составляющей погрешностей и аналого-цифрового преобразования.

Рисунок 13 - Структурная схема устройства. ИИ - источник излучения (светодиод), ОР -светоделитель, РК - рабочий канал, ЭК - эталонный канал, С - исследуемое стекло, Э -эталон, ОК - оптический коммутатор, ФП - фотоприемник, У - усилитель, АД -амплитудные детекторы, К - коммутатор, ИНТ - интегратор, Тг - триггеры, Дел -делитель частоты, ГТИ - генератор тактовых импульсов, Кл - ключ, СИ - счетчик импульсов.

Устройства для измерения коэффициента пропускания стекла (рис. 14 а,б). Схемы являются адаптивными и обеспечивают автоматическую компенсацию аддитивной и мультипликативной составляющей погрешностей.

Рисунок 14 - Структурные схемы адаптивных преобразователей: а - с устройством синхронизации, б - без устройства синхронизации. ИИ - источник излучения (светодиод), С - исследуемое стекло, 3 - плоское зеркало, М - двигатель модулятора, ОК - оптический коммутатор (дисковый обтюратор с углом раскрытия 180° и зеркальной поверхностью), СП - светопоглощающая полоса, БС - блок стабилизации постоянной составляющей, КЛ - ключ, У - усилитель, УС - устройство синхронизации, АРУ - блок автоматической регулировки усиления, ТШ - триггер Шмидта, ФНЧ - фильтр низких частот.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в работе состоят в следующем:

1. Проведенный анализ характеристик известных фотометрических измерительных преобразователей для определения светового коэффициента пропускания стекла показал, что заявленная точность может быть обеспечена только в определенных лабораторных условиях, а в условиях эксплуатации погрешность выходит за пределы заявленной.

2. В связи с тем, что законы распределения случайных сигналов и помех в большинстве случаев на практике не известны, то структурную схему предложено

выбирать такой, чтобы обеспечить заданную точность для наименее благоприятного распределения, то есть для худших условий работы

3 Из анализа существующих методов компенсации погрешностей сделан вывод, что наилучший результат может быть получен при одновременной компенсации аддитивной и мультипликативной составляющей погрешности

4 При нелинейной статической характеристике для повышения эффективности метода компенсации мультипликативной составляющей погрешности предложена методика выбора диапазона измерений для обеспечения заданной точности измерений

5 При решении задачи определения устойчивости адаптивных схем, ввиду сложности расчета предложено использовать численные методы моделирования

6 При применении метода морфологического синтеза, ввиду большого числа вариантов технических решений, предложено сокращать их количество за счет применения критериев совместимости

7 Применение структурных методов повышения точности позволило улучшить характеристики существующих и создать новые технические решения, что подтверждается экспериментальными данными

Основные результаты исследования отражены в следующих публикациях'

1 Шилин А Н Цифровой прибор для контроля коэффициента пропускания стекол наземного транспорта /АН Шилин, М И Гонжал // Приборы - 2005 -№7 - С 16-19

2 Шилин А Н Фотометрический преобразователь с автоматической коррекцией мультипликативной составляющей погрешности /АН Шилин, М И Гонжал//Приборы -2007 -№10 - С 14-19

3 Пат 68696 Российская Федерация, МКИ G01N 21/59 Цифровое устройство для измерения коэффициента пропускания стекла /АН Шилин, М И Гонжал , опубл 27 11 2007, Бюл № 33

4 Пат 75470 Российская Федерация, МКИ G01N 21/59 Устройство для измерения коэффициента пропускания стекла /АН Шилин, М И Гонжал , опубл 10 08 2008, Бюл № 22

5 Положительное решение о выдаче патента Российской Федерации на изобретение от 08 07 08, приоритет от 08 06 2007, заявка 2007121641 Устройство для измерения коэффициента пропускания стекла/А Н Шилин, М И Гонжал

6 Шили А Н Адаптивный измерительный преобразователь /АН Шилин, М И Гонжал // Интеллектуальные измерительные системы в промышленности Южного региона Межрегиональная научно-практическая конференция, г Волжский, 25-28 сентября 2007 г сборник статей - Волжский, 2008 - С 148-152

7 Шилин А Н Адаптивные фотометрические преобразователи контроля коэффициента пропускания оптической среды /АН Шилин, М И Гонжал // Медико-экологические информационные технологии - 2008 XI Международная научно-техническая конференция, посвященная пятнадцатилетию кафедры «Биомедицинская инженерия» Курского государственного технического университета тезисы докладов - Курск, 2008 - С 173-175

Подписано в печать 18 08 2008 г Заказ № 599 Тираж 100 экз Печ л 1,0 Формат 60 х 84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета

400131, г Волгоград, ул Советская, 35

АННОТАЦИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЗАДАЧ И ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

1.1 Области применения.

1.2 Обзор методов и структурных схем фотометрических измерительных преобразователей для исследований оптических свойств различных сред.

1.3 Проблемы, препятствующие улучшению технических характеристик и возможные пути их решения.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

2.1 Теоретические основы абсорбционной фотометрии.'.

2.2 Анализ погрешностей типовых структурных схем.

2.3 Структурные методы компенсации аддитивной составляющей погрешности.

2.4. Структурные методы компенсации мультипликативной составляющей погрешности.

2.5 Анализ динамических характеристик адаптивных схем.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

3.1 Методы морфологического синтеза фотометрических измерительных преобразователей.

3.2 Основные характеристики структурных блоков.

3.3 Устройства первичной обработки сигналов и сопряжения с ЭВМ.

3.4 Пример применения методов морфологического синтеза.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ФОТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

4.1 Варианты технических разработок.

4.2 Перспективы.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

Актуальность темы. В различных системах управления технологическими процессами и информационно-измерительных системах все более широко применяются измерительные преобразователи, поскольку именно они определяют структуру системы и ее технические характеристики.

Одним из требований современного производства является высокая технологическая точность и соответственно достоверность контроля состояния технических систем. Основной вклад в погрешность систем вносят измерительные преобразователи, поэтому наиболее актуальной проблемой для информационно-измерительных и управляющих систем является повышение точности измерительных преобразователей.

Среди измерительных преобразователей наиболее широкий класс составляют фотометрические измерительные преобразователи, поскольку их достоинствами являются возможность бесконтактного контроля, принцип невмешательства, высокое быстродействие и возможность построения многофункциональных устройств на их базе.

Количество применяемых устройств, в состав которых входят фотометрических измерительные преобразователи, постоянно увеличивается. Однако при их эксплуатации возникают различные погрешности, особенно если измерения проводятся в сложных условиях. В связи с этим возникла необходимость создания приборов, которые были бы устойчивы к внешним возмущающим воздействиям, или автоматически компенсировали их влияние, обеспечивая при этом заданную точность измерений. Вопросам проектирования и расчета таких устройств посвящены работы Е.П. Попечителева, Г.Г. Ишанина, Э.Д. Панкова, Ю.Г. Якушенкова и др.

В настоящее время широко используются различные методы повышения точности, однако в литературных источниках мало работ посвящено сравнительному анализу и выявлению потенциальных возможностей каждого из методов. Поэтому проведены исследования методов повышения точности фотометрических измерительных преобразователей, и в качестве примера использованы приборы для контроля направленного коэффициента пропускания стекол наземного транспорта.

Полученные результаты могут быть использованы в других областях, в том числе при создании приборов для контроля оптических свойств волоконно-оптических линий связи.

Таким образом, комплексное решение задач, связанных с разработкой теории и методологии проектирования информационно-измерительных систем, в состав которых входят фотометрические измерительные преобразователи, является актуальной научно — технической задачей, имеющей важное экономическое и хозяйственное значение.

Целыо настоящей работы является совершенствование методов проектирования фотометрических измерительных преобразователей, что позволяет повысить точность измерений и обеспечить обоснованный выбор структуры устройства с необходимыми характеристиками.

Цель достигается решением следующих задач:

1. Провести анализ различных методов повышения точности фотометрических измерительных преобразователей и выявить факторы, ограничивающие их эффективность.

2. Провести анализ процессов преобразования сигналов, формирования погрешностей измерений и получить выражения для оценки погрешностей измерений при различных методах повышения точности фотометрических измерительных преобразователей.

3. Разработать метод проектирования фотометрических измерительных преобразователей, обеспечивающий улучшение метрологических характеристик.

Основные методы исследования. При выполнении исследований и решении поставленных в работе задач использовались научные положения системного анализа, принципы и методы концептуального анализа и синтеза систем, операторно-дискретный метод анализа электрических цепей на основе математического z-преобразования, практические методы метрологической оценки результатов измерений по паспортным данным используемых средств измерений, методы идентификации формы распределения погрешностей на ЭВМ.

Достоверность полученных результатов подтверждена результатами экспериментальных исследований и первичными испытаниями полученных технических решений.

Научная новизна.

1. Обобщенные структурные схемы фотометрических измерительных преобразователей, содержащие логометрическое устройство и измерительный канал с эталонным образцом.

2. Математические выражения для оценки погрешностей измерений обобщенных структурных схем, учитывающие неидентичность характеристик преобразования каналов.

3. Метод численного моделирования динамических характеристик адаптивных фотометрических измерительных преобразователей на основе операторно-дискретного метода анализа электрических цепей.

4. Метод морфологического синтеза фотометрических измерительных преобразователей на основе базы данных структурных элементов, с применением критериев совместимости.

Практическая ценность работы заключается в использовании результатов проведенных исследований для создания фотометрических измерительных преобразователей, а именно:

1. Методика расчета погрешностей обобщенных структурных схем фотометрических измерительных преобразователей и обоснования выбора 7 диапазона измерений при нелинейной статической характеристике приемника излучения.

2. Разработан алгоритм и программа для численного моделирования динамических характеристик адаптивных фотометрических измерительных преобразователей, позволяющая обоснованно выбирать параметры основных элементов преобразователя.

3. Методика морфологического синтеза фотометрических измерительных преобразователей по предварительно выбранной структурной схеме из набора большого числа элементов и устройств с использованием критериев совместимости.

Реализация научно-технических результатов. Основные результаты теоретических и экспериментальных работ автора нашли применение при создании:

1. Цифрового прибора для контроля коэффициента пропускания стекол наземного транспорта «ТОН-1».

2. Устройства для измерения коэффициента пропускания стекла (Пат. РФ 75470)

3. Цифрового устройства для измерения коэффициента пропускания стекла (Пат. РФ 68696)

4. Устройства для измерения коэффициента пропускания стекла (Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 08.07.08).

Основные положения выносимые па защиту:

1. Обобщенные структурные схемы фотометрических измерительных преобразователей, реализующих компенсацию погрешностей по эталонному образцу.

2. Модели формирования погрешностей измерений и методов их компенсации в фотометрических измерительных преобразователях.

3. Метод анализа динамических характеристик структурных схем фотометрических измерительных преобразователей с параметрическими обратными связями и нелинейными блоками.

4. Метод синтеза фотометрических измерительных преобразователей при большом числе вариантов технической реализации блоков.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались и обсуждались на «VIII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области» (Волгоград, 2003 г.), «IX Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области» (Волгоград, 2004 г.), международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2007» (Одесса, 2007 г.), межрегиональной конференции «Интеллектуальные измерительные системы в промышленности южного региона» (Волжский, 2007 г.), VIII международной конференции «Оптико-электронные приборы в устройствах и системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации» (Курск, 2008 г.), XI международной научно-технической конференции, посвященной пятнадцатилетию кафедры «Биомедицинская инженерия» Курского государственного технического университета «Медико-экологические информационные технологии - 2008» (Курск, 2008 г.).

Публикации. Основные результаты исследования представлены в 7 работах, 2 статьи опубликованы в журналах по списку ВАК РФ, 3 патента Российской Федерации, 2 статьи в сборниках трудов конференций.

В первой главе проведен аналитический обзор задач и областей применения фотометрических измерительных преобразователей, а именно:

- описаны области применения фотометрических измерительных преобразователей;

- рассмотрены различные технические варианты устройств для определения коэффициента пропускания автомобильных стекол и приведены их технические характеристики; проведен обзор методов и структурных схем для исследований оптических свойств различных сред;

- выявлены проблемы, препятствующие улучшению технических характеристик и описаны возможные пути их решения; поставлены задачи дальнейшего исследования.

Вторая глава посвящена анализу характеристик фотометрических измерительных преобразователей. Приведены теоретические основы абсорбционной фотометрии, аналитические соотношения для преобразователя. Проведен анализ погрешностей типовых структурных схем на базе одноканального прибора для измерения светового коэффициента пропускания спектрально неселективных стекол для наземного транспорта «Блик».

Рассмотрены структурные методы компенсации аддитивной и мультипликативной составляющей погрешности. Предложена методика выбора рабочего диапазона измерений фотометрического измерительного преобразователя при нелинейной статической характеристике с целью повышения эффективности метода компенсации мультипликативной составляющей погрешности.

Проведен анализ динамических характеристик адаптивных схем устройств первичной обработки сигналов фотометрических измерительных преобразователей с использованием операторно-дискретного метода анализа электрических цепей.

В третьей главе рассматривается морфологический синтез фотометрических измерительных преобразователей, проводится анализ методов морфологического синтеза и условий их применимости. Приведены таблицы основных вариантов технической реализации блоков, построены

10 таблицы попарного сравнения характеристик и даны уравнения совместимости. В качестве примера рассмотрен процесс морфологического синтеза фотометрического измерительного преобразователя для определения коэффициента пропускания стекла.

В четвертой главе приведены технические варианты научных разработок, указаны основные технические характеристики полученных решений, дано описание принципа действия и представлены структурные схемы разработанных фотометрических измерительных преобразователей. В главе описываются основные выводы и результаты работы, а так же перспективы дальнейшей научной деятельности в данном направлении.

Основные результаты, полученные в работе состоят в следующем:

1. Проведенный анализ характеристик известных фотометрических измерительных преобразователей для определения светового коэффициента пропускания стекла показал, что заявленная точность может быть обеспечена только в определенных лабораторных условиях, а в условиях эксплуатации погрешность выходит за пределы заявленной.

2. В связи с тем, что законы распределения случайных сигналов и помех в большинстве случаев на практике не известны, то структурную схему предложено выбирать такой, чтобы обеспечить заданную точность для наименее благоприятного распределения, то есть для худших условий работы.

3. Из анализа существующих методов компенсации погрешностей сделан вывод, что наилучший результат может быть получен при одновременной компенсации аддитивной и мультипликативной составляющей погрешности.

4. При нелинейной статической характеристике, для повышения эффективности метода компенсации мультипликативной составляющей погрешности предложена методика выбора диапазона измерений для обеспечения заданной точности измерений.

5. При решении задачи определения устойчивости адаптивных схем ввиду сложности предложено использовать численные методы моделирования.

6. При применении метода морфологического синтеза ввиду большого числа вариантов технических решений, предложено сокращать их количество за счет применения критериев совместимости.

7. Применение структурных методов повышения точности позволило улучшить характеристики существующих, и создать новые технические решения, что подтверждается экспериментальными данными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. А. с. 1075124 СССР, МКИ G01N 21/59. Устройство для измерения коэффициентов пропускания и отражения плоскопараллельных образцов / А. И. Зюбрик и др. (СССР), 1984 г.

2. А. с. 1317338 СССР, МКИ G01N 21/59. Устройство для измерения спектральных коэффициентов пропускания оптических элементов и систем / В. М. Волков и др. (СССР), 1987 г.

3. Автоматизация проектирования оптико-электронных приборов / Л. П. Лазарев и др.. М. : Машиностроение, 1986. - 216 с.

4. Адаптивные фотоэлектрические преобразователи с микропроцессорами / И. Н. Пустынский, В. С. Титов, Т. А. Ширабакина. М. : Энергоатомиздат, 1990. - 80 с.

5. Адаптивные фотоэлектрические преобразователи с микропроцессорами / И. Н. Пустынский и др.. М. Энергоатомиздат, 1990. - 80 с.

6. Аксененко М. Д. Микроэлектронные фотоприемные устройства / М. Д. Аксененко, М. Л. Бараночников, О. В. Смолин. М. : Энергоатомиздат, 1984. — 208 с.

7. Аксененко М. Д. Приемники оптического излучения : справочник / М. Д. Аксененко, М. Л.Бараночников. М. : Радио и связь, 1987. - 295, с.

8. Алямовский A. SolidWorks/OptisWorks — интегрированная среда анализа и синтеза в светотехнике и оптике. Ч. 1. Светотехника / А. Алямовский // САПР и графика. 2006. - № 4. - С. 73-79.

9. Алямовский A. SolidWorks/OptisWorks — интегрированная среда анализа и синтеза в светотехнике и оптике. Ч. 2. Оптический анализ и структура программного комплекса / А. Алямовский // САПР и графика. 2006. - № 5. - С. 52-56.

10. Ю.Андрейчиков А. В. Интегрированная система морфологическогоанализа и синтеза концептуальных технических решений : монография / А. В. Андрейчиков, О. Н. Андрейчикова. Волгоград : Политехник, 2004. - 220 с.

11. Андрейчиков А. В. Морфологические методы исследования новых технических решений : учеб. пособие / А. В. Андрейчиков, В. А. Камаев, О. Н. Андрейчикова. Волгоград : ВолгГТУ, 1994. - 160 с.

12. Арутюнов П. А. Теория и применение алгоритмических измерений / П. А. Арутюнов. М. : Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.

13. З.Астапов Ю. М. Теория оптико-электронных следящих систем / Ю. М. Астапов, Д. В. Васильев, Ю.И Заложнев. М. : Наука, 1988. - 328 с.

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

15. Баранов JI. А. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления / JI. А. Баранов. М. : Энергоатомиздат, 1990. - 304 с.

16. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы / С. И. Баскаков. М. : Высшая школа, 1988. - 448 с.

17. Бернштейн А. С. Фотоэлектрические измерительные микроскопы / А. С. Бернштейн, Ш. Р. Джогадзе, Н. И. Перова. М. : Машиностроение, 1976.- 128 с.

18. Ван дер Зил А. Шумы при измерениях : пер. с англ. / Альберт Ван дер Зил М. : Мир, 1979. - 292 с.

19. Воинов Б. С. Информационные технологии и системы. Методология синтеза новых решений : монография / Б. С. Воинов. Н. Новгород : ННГУ им. Н. И. Лобачевского, 2001. - 404 с.

20. Волоконная оптика и приборостроение / М. М. Бутусов и др. ; под ред. М. М. Бутусова. Л. : Машиностроение, 1987. — 328 с.

21. Волоконно-оптические датчики : пер. с яп. / Т. Окоси и др. ; под ред.

22. Т. Окоси. JL : Энергоатомиздат. 1990. - 256 с.

23. Гельман М. М. Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем / М. М. Гельман. М. : Изд-во стандартов, 1989. - 320 с.

24. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение : пер. с франц. М. : Мир, 1988. - 416 с.

25. ГОСТ 26148-84. Фотометрия. Термины и определения. Введ. 01-071985. - М. : Изд-во стандартов, 1984. - 24 с.

26. ГОСТ 51086-97. Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения. Введ. 01-07-1998. - М. : Изд-во стандартов, 1997. - 16 с.

27. ГОСТ 5727-88. Стекло безопасное для наземного транспорта. Общие технические условия. Взамен ГОСТ 5727-83 ; введ. 01-01-90. - М. : Стандартинформ, 2005. - 17 с

28. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах / В. С. Гутников. JI. : Энергия, 1980. - 248 с.

29. Гутников В. С. Фильтрация измерительных сигналов / В. С. Гутников.- J1. : Энергоатомиздат, 1990. 192 с.

30. Дубовой Н. Д. Автоматические многофункциональные измерительные преобразователи / Н. Д. Дубовой. М. : Радио и связь, 1989. - 256 с.

31. Источники и приемники излучения / Г. Г. Ишанин и др.. СПб. : Политехника, 1991. - 240 с.

32. Ишанин Г. Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов / Г. Г. Ишанин. JI. : Машиностроение, 1986. - 175 с.

33. Како Н. Датчики и микро-ЭВМ : пер. с яп / Н. Како, Я. Яманэ. — JI. : Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1986. 120 с.

34. Калантаров Е. И. Фотографическое инструментоведение / Е. И Калантаров. -М. : Недра, 1986. -126 с.

35. Карпов Р. Г. Преобразование и математическая обработка широтно-импульсных сигналов/ Р. Г. Карпов, Н. Р. Карпов. Л. : Машиностроение, 1977. - 165 с.

36. Катыс Г. П. Оптико-электронная обработка информации / Г. П. Катыс.- М. : Машиностроение, 1973. 448 с.

37. Кацуяма Т. Инфракрасные световоды : пер. с англ. / Т. Кацуяма, X. Мацумура. М. : Мир, 1993. - 272 с.

38. Коломбет Е. А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов / Е. А. Коломбет. М. : Радио и связь, 1991. - 376 с.

39. Кончаловский В. Ю. Цифровые измерительные устройства / В. Ю. Кончаловский. -М. : Энергоатомиздат, 1985, 304 с.

40. Конюхов Н. Е. Оптоэлектронные контрольно-измерительные устройства / Н. Е. Конюхов, А. А. Плют, П. И.Марков. М. : Энергоатомиздат, 1985.-152с.

41. Коптелова И. А. Методика интеллектуальной поддержки проектирования информационно-управляющих систем / И. А. Коптелова // Приборы. 2007. - №4. - С. 20-24.

42. Коротков В. П. Основы метрологии и теории точности измерительных устройств / В. П. Короткое, Б. А. Тайц. — М. : Изд-во стандартов, 1978. -352 с.

43. Криксунов JI. . Справочник по основам инфракрасной техники / JI. Криксунов. М. : Советское радио, 1978. — 400 с.

44. Куликовский К. JI. Методы и средства измерений / К. JI. Куликовский, В. Я. Купер. М. : Энергоатомиздат, 1986. - 448 с.

45. Лазичев А. А. Вариационный синтез систем / А. А. Лазичев // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2006. - № 2. - С. 1-2.

46. Лазичев А. А. Этапы вариационного синтеза систем / А. А. Лазичев // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2006. - № З.-С. 5-6.

47. Лебедько Е. Г. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем / Е. Г Лебедько, Л. Ф.Порфирьев, Ф. И Хайтун. — Л. : Машиностроение, 1984. 191 с.

48. Львовский Е. Н. Статистические методы построения эмпирическихформул / Н. Н. Львовский. М. : Высшая школа, 1982. - 224 с.

49. Масюренко Ю. А. Логометрические преобразователи с автоматической коррекцией погрешностей / Ю. А. Масюренко. М. : Энергоатомиздат, 1983.-88 с.

50. Моисеева Н. К. Основы теории и практики функционально-стоимостного анализа / Н. К. Моисеева, М. Г. Карпунин. — М. : Высш. шк, 1988.- 192 с.

51. Мюллер И. Эвристические методы в инженерных разработках : пер. с нем. / И. Мюллер М. : Радио и связь, 1984. - 144 с.

52. Новицкий П. В. Об особых свойствах 95%-ной квантили большого класса распределений и предпочтительных значениях доверительной вероятности при указании погрешностей приборов и измерений / П. В. Новицкий // Метрология. 1979. - №2. - С. 18-24.

53. Новицкий П. В. Оценка погрешностей результатов измерений / П. В. Новицкий, И. А. Зограф. 2-е изд, перераб. и доп. - Л. : Энергоатомиздат, 1991. - 304 с.

54. Новицкий П. В. Оценка погрешностей результатов измерений / П. В. Новицкий, И. А. Зограф. Л. : Энергоатомиздат, 1985. — 248 с.

55. Оптико-электронные приборы для научных исследований / Л. А. Новицкий и др.. М. : Машиностроение, 1986. — 432 с.

56. Основы оптоэлектроники : пер. с яп. / Суэмацу Я. и др.. М. : Мир, 1988.-288 с.

57. Пароль Н. В. Фоточувствительные приборы и их применение : справочник / Н. В. Пароль, С. А. Кайдалов. М. : Радио и связь, 1991. -112 с.

58. Пат 2102730 Российская Федерация, МКИ G 01 N 21/81. Цифровой инфракрасный измеритель влажности / А. Н. Шилин, А. М. Сухоруков, С. Б. Сластинин ; опубл. 20.01.98, Бюл. № 2.

59. Пат. 2017064 Российская Федерация, МКИ G01B 21/02. Оптико-электронное устройство для измерения размеров нагретых изделий / А. Н. Шилин, 1994 г.

60. Пат. 2097690 Российская Федерация, МПК G 01 В 21/00. Оптико-электронное измерительное устройство / А. Н. Шилин ; опубл.2711.97, Бюл. №33.

61. Пат. 2102729 Пат. 2172945, МКИ G 01 N 21/81. Частотно-импульсный измеритель влажности / А. Н. Шилин, А. М. Сухоруков ; опубл.2001.98, Бюл. №2.

62. Пат. 2108554 Российская Федерация, МКИ G 01 J 5/10, G 01 В21/00. Цифровой пирометр спектрального отношения / А. Н. Шилин ; опубл. 10.04.98, Бюл. № 10.

63. Пат. 2117247 Российская Федерация, МКИ G 01 В 21/06. Частотно-импульсный оптико-электронный преобразователь размера / А. Н. Шилин, А. М. Сухоруков ; опубл. 10.08.98, Бюл. № 22.

64. Пат. 2117248 Российская Федерация, МКИ G 01 В 21/06. Цифровой фотометрический преобразователь размера / А. И. Шилин, А. М. Сухоруков ; опубл. 10.08.98, Бюл. № 22.

65. Пат. 2117936 Российская Федерация, МКИ G 01 N 21/81. Цифровой оптический измеритель влажности / А. И. Шилин, А. М. Сухоруков, И.

66. А. Рогожкин ; опубл. 20.08.98, Бюл. № 23.

67. Пат. 2125251 Российская Федерация, МКИ G 01 J 5/28. Цифровой энергетический пирометр / А. Н. Шилин, А. М. Сухоруков, В. С. Юрьев ; опубл. 20.01.99, Бюл. № 2.

68. Пат. 2165594 Российская Федерация, МПК G 01 В 11/26. Оптико-электронное измерительное устройство / А. Н. Шилин, С. А. Бедкин ; опубл. 20.04.01, Бюл. № 11.

69. Пат. 2172945 Российская Федерация, МКИ G01N 21/59. Устройство для измерения коэффициента пропускания оптической пластины / Е. И. Дмитриев, О. К. Филиппов, С. А. Климова, 2001 г.

70. Пат. 68696 Российская Федерация, МКИ G01N 21/59. Цифровое устройство для измерения коэффициента пропускания стекла / А. Н. Шилин, М. И. Гонжал ; опубл. 27.11.2007, Бюл. № 33.

71. Пат. 75470 Российская Федерация, МКИ G01N 21/59. Устройство для измерения коэффициента пропускания стекла / А.Н. Шилин, М. И. Гонжал ; опубл. 10.08.2008, Бюл. № 22.

72. Петрова И. Ю. База данных для автоматизированного поискового конструирования датчиковой аппаратуры на основе энергоинформационной модели цепей / И. Ю. Петрова, О. В. Щербинина // Датчики и системы. 2000. - № 6. - С. 38-40.

73. Петрова И. Ю. Энергоинформационная модель оптических поляризационных явлений / И. Ю. Петрова, А. А. Киселев // Датчики и системы. 2005. - № 6. - С. 26.

74. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества / А. И. Половинкин. — М. : Машиностроение, 1988. 368 с.

75. Попечителев Е. П. Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника : теория и проектирование / Е. П. Попечителев, Н. П. Корнеевский. М. : Высшая школа, 2002. - 469, 1. с.

76. Попов Э. В. Статические и динамические экспертные системы: учебное пособие / Э. В. Попов и др.. М. : Финансы и статистика, 1996.-320 с.

77. Порфирьев JI. Ф. Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах / JI. Ф. Порфирьев. — JI. : Машиностроение, 1989.-387 с.

78. Поскачей А. А. Оптико-электронные системы измерения температуры / А. А. Поскачей, Е. П. Чубаров -М. : Энергоатомиздат, 1988. 248 с.

79. Поскачей А. А. Пирометрия объектов с изменяющейся излучательной способностью / А. А. Поскачей, JI. А. Чарихов. М. : Металлургия, 1978.-200 с.

80. Приемники излучения / Г. Г. Ишанин и др.. СПб. : Папирус, 2003. -527 с.

81. Проектирование оптико-элекронных приборов / Ю. Б. Парвулюсов, В. П. Солдатов, Ю. Г. Якушенков. -М. : Машиностроение, 1990. 432 с.

82. Расчет фотоэлектрических цепей / под ред. С. Ф. Корндорфа. — М. : Энергия, 1967.-200 с.

83. Саати Т. JI. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т. JI. Саати. М. : Радио и связь, 1989.

84. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC : пер. с англ. / под ред. У. Томпкинса, Дж. Уэбстера. М. : Мир, 1992.-592 с.

85. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. 2. М. : Наука, 1966. - 800 с.

86. Харт X. Введение в измерительную технику : пер. с нем / X. Харт М. : Мир, 1999.-391 с.

87. Шилин А. Н. Автоматизация проектирования развертывающих измерительных преобразователей / А. Н. Шилин, А. В. Емельянов //

88. Multispectral Imaging Exceeds the Colour Measurement Capability of Spectrophotometers // EuroPhotonics. 2007. - Vol. 12. - № 4. - P. 24.

89. New Photonic Controllers Reap Benefits of the Information Age // EuroPhotonics. 2007. - Vol. 12. - № 6. - P. 29.

90. Optical Metrology In Production Engineering / Wolfgang Osten, Mitsuo Takeda, chairs/editors. Strasbourg, France : SPIE, 2004. - 784 p.

91. Optical Sensors Integrate into Assembly Line // EuroPhotonics. -2005.-Vol. 10. -№ 3. -P 28.

92. Osten W. Optical Measurements Systems for Industrial Inspection IV ::/ W. Osten. Bellingham, Wash. : Society of Photo Optical, 2005. - Vol. 2.1048 p.

93. Reflective Spartial Light Modulators Improve Digital Holography // EuroPhotonics. 2004. - Vol. 9. - № 3. - P. 32.

94. Singer W. Handbook of Optical Systems. Vol. 2. Physical Image Formation / Wolfgang Singer. Weinheim ; Great Britain. : Wiley-VCH, 2005.-420 p.

95. Spectroscopic Reflectometry Is a Versatile Tool for Quality Control // EuroPhotonics. 2006. - Vol. 11. - № 5. - P. 32.

96. Streak Cameras Measure Time-Resolved Radiant Flux // EuroPhotonics. 2005. - Vol. 10. - № 5. - P. 34.

97. Superluminescent LEDs Suit Many Applications // Europhotonics. -2005. Vol. 10. — № 3. - P. 26.

98. Wavefront Distortion Measurements: MTF vs. Interferometry // EuroPhotonics. 2007. - Vol. 12. - № 4. - P. 26.

99. Wavefront Sensor Targets Optical Metrology // EuroPhotonics. -2004,- Vol. 9.-№3.-28 p.

100. Yoder P. Optical Systems Design / P. Yoder, R. Fisher, B. Tadic-Galeb. 2007. - 624 p.