автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Анализ и синтез фазовых датчиков механических величин с бегущим магнитным полем для информационно-измерительных и управляющих систем

На правах рукописи

ГОРЯЧЕВ Владимир Яковлевич

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ФАЗОВЫХ ДАТЧИКОВ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН С БЕГУЩИМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

Специальность 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ПЕНЗА 2007

003177442

Работа выполнена на кафедре «Автономные информационные и управляющие системы» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет»

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Волчихин Владимир Иванович.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Батищев Виталий Иванович; доктор технических наук, профессор Свистунов Борис Львович; доктор технических наук, профессор Мясникова Нина Владимировна.

Ведущая организация - ФГУП «Научно-исследовательский институт физических измерений (НИИФИ)», г Пенза

Защита диссертации состоится » 2007 г,

в « часов, на заседании диссертационного совета Д 212 186 02 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» и на сайте ВАК.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу 440026, г. Пенза, ул Красная, 40, Ученый совет ПГУ

Автореферат разослан » 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Светлов А. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие измерительных систем управления и контроля характеризуется широким использованием датчиков Датчики являются первичным звеном любой информационно-измерительной системы и полностью определяют ее метрологические характеристики Значительные проблемы возникают при проектировании систем управления и контроля, в которые входит большое количество датчиков различных параметров Большое разнообразие входных измеряемых параметров ставит задачу создания типовых унифицированных рядов датчиков, которые целесообразно использовать для удовлетворения тех или иных потребностей при сборе первичной измерительной информации

Среди многообразия различных типов датчиков механических величин особое место занимают электромагнитные датчики, в которых используются законы электромагнитного взаимодействия обмоток или проводников.

Основным показателем качества датчиков является стабильность характеристик Наиболее стабильные характеристики имеют датчики, у которых носителем информации об измеряемой величине является фаза выходного напряжения или тока, в частности электромагнитные фазовращатели, которые используются в качестве датчиков информации

К сожалению, современные фазовращатели не могут использоваться для измерения параметров линейных перемещений, что ограничивает область применения электромагнитной системы, носителем информации которой является фаза выходного напряжения

Разработка электромагнитной системы, позволяющей создать датчики с фазовым признаком выходного сигнала для измерения параметров как угловых, так и линейных перемещений, является актуальной, так как позволяет, с одной стороны, расширить область применения фазовых датчиков, с другой, унифицировать аппаратуру обработки информации и повысить надежность измерительных систем

Цель диссертационной работы заключается в разработке теории анализа и синтеза измерительных систем на основе фазовых датчиков механических величин с электромагнитной системой образующей плоскопараллельное бегущее магнитное поле.

Задачи исследования:

1 Разработка теоретических основ анализа электромагнитных систем с бегущим магнитным полем

2 Выбор, разработка и обоснование методов анализа систематической погрешности систем измерения параметров угловых и линейных перемещений.

3 Анализ систематических погрешностей измерительных систем

4. Определение степени влияния различных факторов на результирующую погрешность измерительной системы

5. Выбор модели погрешности измерительных систем, позволяющей провести полный анализ метрологических характеристик.

6 Обоснование способов определения электрических параметров систем измерения механических величин

7 Разработка метода проектирования измерительных систем с заданными метрологическими свойствами

8. Разработка способов получения передаточных функций измерительных систем с фазовыми датчиками механических величин.

Объект исследования: измерительные системы механических величин с фазовыми датчиками линейных и угловых перемещений

Основные методы научных исследований Методологическую основу работы составила классическая теория электромагнитных устройств на основе введенных удельных первичных параметров, идеализации процессов в электромагнитной системе, с одной стороны, и дискретизация характеристик магнитопровода, с другой

В процессе исследований использованы методы математического анализа, организации натурных и компьютерных испытаний имитационной модели с последующей обработкой результатов экспериментов, методы численного анализа Синтез измерительных систем с фазовыми датчиками и определение требований к конструктивным параметрам датчиков выполнены с помощью разработаного спектрального метода анализа систематических погрешностей факторов

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации подтверждена результатами исследования измерительных систем, разработанных в рамках выполнения договорных и госбюджетных работ.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем

1 Впервые разработан спектральный метод анализа погрешности измерительной системы, позволяющий учитывать взаимное влияние факторов

2 Предложен алгоритм синтеза измерительной системы с заданными метрологическими характеристиками

3. Разработан принцип построения новой базовой электромагнитной системы с бегущим магнитным полем, позволившей создать ряд датчиков параметров линейных и угловых перемещений.

4. Впервые разработана методика анализа процессов в электромагнитной системе на основе использования удельных параметров распределенного магнитопровода

5. Получены аналитические зависимости фазовой ошибки от перемещения при учете влияния большинства конструктивных факторов

6. Разработаны принципы построения имитационной модели измерительной системы на основе датчиков с плоскопараллельным бегущим магнитным полем

7 Выработаны рекомендации для проектирования систем измерения механических величин

8 Определены пути получения передаточных функций измерительных систем с фазовыми датчиками, работающими в различных режимах

Практическая ценность работы заключается в развитии теории бегущего магнитного поля электромагнитных систем, расширении области применения фазовращателей на линейные перемещения, в использовании спектрального метода анализа систематических погрешностей при проектировании измерительных систем

1. Разработана электромагнитная система, позволяющая использовать фазовый признак выходного сигнала для измерения параметров линейных и угловых перемещений на базе универсальной технологии обработки информации, расширить область применения фазового признака выходного сигнала и повысить надежность измерительных систем

2 Предложен принцип построения датчиков различного назначения для измерения параметров угловых и линейных перемещений

3 Разработаны различные способы реализации электромагнитной системы, повышающие технологичность изготовления электромагнитных конструкций

4. Определены пути получения передаточных функций и схем замещения датчиков с бегущим магнитным полем для анализа свойств систем автоматического управления и регулирования

5 Разработана методика определения статических и динамических свойств датчиков

6 Разработана базовая имитационная модель измерительной системы с бегущим магнитным полем, позволяющая проводить полный анализ электрических и метрологических свойств измерительной системы

7 Предложен алгоритм проектирования измерительных систем из условия получения системы с заданной погрешностью измерений.

8 Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ «Рзработка датчико-вой аппаратуры»

9 Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при выполнении НИР «Разработка критериев оценки качества средств восприятия информации» в рамках сотруд-ничесва с КБ «САЛЮТ», г Москва, НИОКР «Система измерения механических величин» в рамках сотрудничества с ПО «Электромеханика», г Пенза, НИОКР «Разработка датчиковой аппаратуры» в рамках сотрудничества с в ч № 2531 г. Железнодорожный Московской области

На защиту выносятся:

1 Спектральный метод анализа систематической погрешности измерительной системы, позволяющий получить систематическую погрешность с учетом взаимного влияния факторов.

2 Принципы построения электромагнитной системы с бегущим магнитным полем

3 Теория электромагнитной системы с плососкопараллельным бегущим магнитным полем

4 Методика использования результатов анализа систематической погрешности для синтеза измерительных систем

5 Совокупность математических моделей, позволяющих определить влияние большинства конструктивных факторов на погрешность измерительной системы

6 Методологию определения статических и динамических характеристик измерительных систем механических величин

7 Алгоритм проектирования измерительных систем механических величин с заданными метрологическими характеристиками

Апробация работы. Основные положения диссертации, результаты проведенных исследований, опыт практического применения разработок докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, всесоюзных, региональных и отраслевых научно-технических симпозиумах, конференциях и семинарах Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза, 2007 г , Международная научно-техническая конференция «Проблемы автоматизации и управления в технических системах», Пенза, 2007 г ; Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза, 2006 г, Международный юбилейный симпозиум «Актуальные проблемы науки и образования», Пенза, 2003 г, Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза, 2005 г, Международная научно-техническая конференция «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» («Измерения-2006»), Пенза, 2006 г ; Международная научно-техническая конференция «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» («Измерения-2004»), Пенза, 2004 г, научно-техническая конференция «Автоматизация производства», Тула, 1994 г, научно-техническая конференция «Измерения и контроль при автоматизации», Барнаул, 1991 г, научно-техническая конференция «Методы и средства измерения», Пенза, 1992 г, научно-техническая конференция «Проблемы применения микропроцессорных контроллеров», Минск, 1991 г , научно-техническая конференция «Методы и средства измерения механических параметров», Пенза, 1990 г, научно-техническая конференция «Информатика и системы управления», Москва, 1989 г, научно-техническая конференция «Методы и средства измерения», Пенза, 1989 г, научно-техническая конференция «Теория и практика производственных процессов», Уфа, 1989 г; научно-техническая конференция «Датчики в системах контроля и управления», Ижевск, 1988 г; научно-технический семинар

«Повышение уровня технической оснащенности ГАП», Севастополь, 1986 г ; научно-техническая конференция «Методы и средства измерения», Пенза, 1982 г

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 53 научных труда, в том числе монография, учебное пособие, получено 4 авторских свидетельства на изобретения, 2 патента. Отдельные результаты отражены в четырех отчетах по НИР. Основные положения диссертации полностью представлены в опубликованных работах

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложений Она содержит 450 страниц основного текста, 120 иллюстраций, список литературы из 120 наименований, приложения

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении кратко изложены основные направления развития датчиковой аппаратуры Отмечается разнообразие направлений развития измерительных систем Обоснована актуальность проблемы, сформулированы основная идея и цель диссертационной работы Показаны научная новизна и практическая значимость работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту

В первой главе рассмотрены основные концепции развития электромагнитных систем датчиков параметров линейных и угловых перемещений, проведен анализ основных современных электромагнитных систем, используемых для разработки датчиков механических величин, отмечаются их достоинства и недостатки. В соответствии с целью диссертационной работы формулируются научные и практические задачи, решение которых позволяет реализовать основную идею работы.

Электромагнитные датчики нашли широкое применение в различных областях науки и техники, так как обладают высокой точностью, надежностью и большими функциональными возможностями Особое применение они получили в тех областях, где условия работы наиболее неблагоприятны

Электромагнитная система с сосредоточенным источником магнитодвижущей силы и распределенным в пространстве магнитопро-водом является одной из первых электромагнитных систем, которая

была использована для создания датчиков различного назначения Распределение в пространстве магнитного поля позволило разработать ряд аналоговых датчиков для измерения различных механических величин. Большой вклад в разработку преобразователей такого типа внес Зарипов М. Ф.

Исследование и расчет измерительных преобразователей с подвижными электромагнитными элементами приведены в ряде работ Куликовского Л Ф

В электромагнитной системе с распределенными параметрами классического вида носителем информации о перемещении объекта или другой механической величине является уровень выходного сигнала Амплитуда выходного напряжения в значительной степени зависит от напряжения питания обмотки возбуждения датчика, которое создает распределенное магнитное поле. Все эти факторы ограничивают область применения датчиков. Однако следует отметить простоту конструкций датчиков с распределенным магнитопроводом.

Более стабильные характеристики имеют датчики, построенные на основе электромагнитной системы с нониусным и комбинированным сопряжением растров Как отмечается в работах Конюхова Н. Е, увеличения эффективности датчиков можно достичь совершенствованием методики расчета, позволяющей оптимальным образом выбирать геометрические и электрические параметры

Наилучшие результаты дает применение электромашинных фазовращателей для измерения механических величин В разработку теории и практики применения фазовращателей большой вклад внесли Ахметжанов А А., Батоврин А А. и др Как показывает практика, фаза является наиболее стабильным информационным признаком выходного напряжения датчиков Построенные на основе электрических машин переменного тока фазовращатели изучены достаточно полно Принцип действия базовой модели фазовращателей основан на изменении потокосцепления обмоток при изменении их взаимного положения Основной недостаток классических фазовращателей как измерительных устройств заключается в том, что область применения ограничена измерениями параметров угловых перемещений.

Практически все авторы исследований отмечают необходимость унификации устройств контроля и управления Для этого необходимо использовать небольшой набор базовых электромагнитных сис-

тем, которые имеют расширенный диапазон измеряемых величин и обеспечивают различную погрешность измерений

В настоящее время теория электромагнитных систем основана на анализе идеализированных базовых систем Это ограничивает возможности анализа погрешностей, которые являются основными параметрами измерительных устройств Поэтому разработка способов анализа погрешностей измерительных систем является достаточно важной задачей

Достаточное развитие получила теория планирования многофакторного эксперимента, позволяющая обосновать и оптимизировать проведение испытаний датчиковой аппаратуры. Технология анализа влияния внешних факторов на погрешность датчиков разработана достаточно полно Однако оценка влияния на погрешность системы измерения конструктивных параметров электромагнитной системы разработана в данный момент недостаточно

Таким образом, основными направлениями развития аппаратуры измерения механических величин являются унификация электромагнитных систем и расширение спектра измеряемых величин Перспективными являются электромагнитные системы, позволяющие создавать датчики, простые по конструкции и обладающие высокой надежностью Лучшими характеристиками обладают электромагнитные системы, используемые для разработки датчиков, у которых носителем информации является начальная фаза выходного напряжения. При разработке новых электромагнитных систем следует ориентироваться на необходимость унификации средств измерения Важным направлением развития теории измерительных устройств механических величин является разработка технологии проектирования измерительных систем с заданными метрологическими характеристиками. Актуальным является вопрос оптимального проектирования устройств измерения и контроля механических величин

Во второй главе представлены основные соотношения и способ анализа магнитных линий с плоскопараллельным бегущим магнитным полем

Магнитная линия с распределенными параметрами образует магнитное поле, сходное по своей структуре с магнитным полем электрически длинной линии, работающей в согласованном режиме Мгновенное значение магнитной индукции изменяется по синусному

л

закону во времени в любой точке магнитного поля линии. Начальная фаза колебаний индукции магнитного поля пропорциональна абсциссе рассматриваемой точки.

Удельный магнитный поток в любом сечении распределенной линии с однородным магнитопроводом изменяется в функции абсциссы х и времени / по синусному закону

Ф0(Лх) = Ф0_8т

2тс сог +— х

X

= /2>Л

V

где Ф0 — удельный магнитный поток; А, = / - длина волны или длина линейки; х - ордината рассматриваемой точки; N - количество зубцов информационной линейки.

Распределение удельного

магнитного потока по оси х и-:-^

для различных моментов времени представлено на рисунке 1. Интеграл удельного магнитного потока на отрезке, длина которого равна длине волны магнитного поля, равен нулю в любой момент времени. При нарушении однородности магнитопровода на расстоянии Х| от начала информационной линейки удельный магнитный поток увеличится. Изменение однородности среды приведет к тому,

что результирующий магнитный поток Ф будет пропорционален площади заштрихованной части графика. Изменение во времени этой составляющей магнитного потока создаст в выходной обмотке, длина которой равна длине волны, синусоидальную электродвижущую силу (ЭДС). Начальная фаза этой ЭДС будет пропорциональна расстоянию X) .

Основными характеристиками магнитной линии являются: I) распределенная по магнитопроводу намагничивающая сила ^(х);

N

%

1 ^ \

А

X /

Рисунок I - Распределение удельного магнитного потока вдоль информационной линейки

2) распределенный по оси х удельный магнитный поток ФЛУ0 (*),

3) распределенная по оси магнитопровода удельная магнитная проводимость КЛ,0 (х), определяющая связь между намагничивающей

силой и удельным магнитным потоком.

Взаимозависимость электрических и магнитных характеристик датчика устанавливается интегрированием соответствующих удельных параметров

Примеры распределения удельных проводимостей по оси магни-топроводов датчиков представлены на рисунке 2.

Чи

О

/

Рисунок 2 — Примеры распределения удельной магнитной проводимости вдоль информационной линейки

а - равномерное, б - импульсное, в - синусоидальное, г - дискретное

Количество проводников обмоток изменяется в зависимости от местоположения сечения по равномерному, линейному или синусному закону. Соответствующие графики представлены на рисунке 3.

Дискретное распределение проводимостей вдоль воздушного зазора датчика накладывается на дискретное распределение количества

Рисунок 3 - Примеры распределения количества проводников

вдоль информационной линейки а - равномерное, б - линейное, в - синусное, г - косинусное

витков Определение электрических параметров датчиков с дискретным распределением удельных проводимостей и получение передаточной функции датчиков являются весьма сложными задачами

По результатам исследований, представленных во второй главе, следует сделать заключение о том, что электромагнитная система с плоскопараллельным бегущим магнитным полем и неоднородным магнитопроводом позволяет использовать фазовый информационный признак выходного сигнала для измерения параметров линейных и угловых перемещений.

Для анализа электромагнитной системы с плоскопараллельным бегущим магнитным полем введены удельные параметры. Магнитная линия с распределенными параметрами в общем случае может рассматриваться как совокупность однородной и неоднородной магнитных линий Самое широкое распространение получили равномерное распределение витков, синусоидальное распределение витков и линейное распределение намагничивающих сил

В третьей главе определено функциональное назначение элементов базовой модели распределенной линии с плоскопараллельным бегущим магнитным полем и их параметров

Конструкция базовой электромагнитной системы, позволяющей получить бегущее плоскопараллельное магнитное поле и разработать ряд датчиков различного назначения, показана на рисунке 4

Базовая электромагнитная система с поперечным бегущим магнитным полем состоит из информационной линейки и магнитного шунта

Синусная и косинусная обмотки, питаемые двухфазным напряжением, создают бегущее магнитное поле, силовые линии которого замыкаются в плоскости, перпендикулярной оси информационной линейки.

Для проектирования измерительных устройств и, прежде всего, блоков обеспечения функционирования системы необходимо знать условия работы и технические требования к устройству Определение электрических параметров датчика является одной из основных задач для формирования требований к генератору

Рабочая индуктивность синусной обмотки определяется выражением

где Ь3 — индуктивность синусной обмотки, И/т - расчетное максимальное количество витков синусной и косинусной обмоток, / -длина рабочей части информационной линейки, /сЛ - длина шунта, Умо - удельная магнитная проводимость магнитопровода информационной линейки; Х_МОп- дополнительная удельная магнитная проводимость шунта, х — расстояние от начала рабочей части линейки до середины шунта

/ - синусная обмотка, 2 — косинусная обмотка, 3 - равномерная обмотка, 4 — магнитопровод

я/ •эш 2л —X , 1

у 'ей сое 2к —X _ 1

2к . ~у1сЬ вт 47Г — X 1

Взаимная индуктивность между обмотками определяется уравнениями

71

Кгс

Л

2 I

471

где Мп, Мгс, Л/5С - взаимные индуктивности равномерной, синусной и косинусной обмоток.

Анализ полученных соотношений позволяет сделать несколько выводов

Базовая электромагнитная система с однородным магнитопрово-дом образует бегущее плоскопараллельное электромагнитное поле Нарушение однородности магнитопровода приводит к изменению взаимодействия обмоток электромагнитной системы, что позволяет определить местоположение нарушения однородности Электромагнитную систему можно рассматривать как совокупность однородного и неоднородного магнитопроводов

В четвертой главе рассматриваются свойства элементов, параметров и передаточных функций измерительных систем, синтезированных на основе фазовых датчиков с бегущим магнитным полем Схема замещения базовой электромагнитной системы представлена на рисунке 5.

На схеме замещения генераторы представляются в форме

Рисунок 5 - Схема замещения измерительной системы

идеальных источников электродвижущих сил Ег, Ея, Ес обмоток, включенных последовательно с внутренними сопротивлениями Яю, Ясо, Яго, которые будем считать резистивными сопротивлениями.

п 2С - сопротивления соответствующих обмоток без сопротивлений индуктивностей неоднородностей Ьгп, Ь$п и Ьсп. Обобщенная система уравнений для вычисления токов источников и приемников будет выглядеть следующим образом

' 2 п1г + рМГ515 + рМгс1с = Ег,

• РМ-Г*1Г + РК5С1С =К5,

рМгс1г + рМ8С13 + 2СС1_С = Ес,

где 2ГГ, , 2СС - полные сопротивления равномерной, синусной и косинусной обмоток.

При однофазном питании электромагнитной системы, когда Е3 и Ес равны нулю, обобщенный выходной ток определится уравнением

РКг*т

и=Ег

2П

где а=~Тх' т

р2М2пт-ггг(г5 + рЬ1т)

максимальное значение взаимной индуктив-

ности синусной и равномерной обмоток; - максимальное значение собственной индуктивности синусной обмотки.

Фазовый сдвиг выходного напряжения относительно опорного напряжения прямо пропорционален измеряемому перемещению х

При двухфазном режиме работы электромагнитной системы ток синусной обмотки изменяется в функции х по следующему закону

1

1

7

—гг

)2 - Р2к]т - Р2М2ГШ - р1ш)

Ток косинусной обмотки можно определить с помощью формулы

и=Е

4тг

В большинстве случаев М„,„ =МГСШ

Большей наглядностью обладают векторные диаграммы токов синусной и косинусной обмоток, 210' представленные в полярной системе координат на рисунке 6

Как следует из рисун- рисунок 6 - Изменение токов обмоток датчика ка, при изменении ПО- ПрИ изменении положения шунта

ложения шунта концы вдоль информационной линейки

векторов ТОКОВ ОПИ- а - ток синусной обмотки, б - ток косинусной обмотки сывают окружности

Передаточная функция, устанавливающая связь между перемещением и аргументом выходного напряжения сбалансированного датчика, работающего в двухфазном режиме, может быть выражена в неявной форме-

П - Р PM.rsn.RrO / *

—г 2 2 / ' \ Р Кгзт-2гг\г5 + Рк*т)

По уравнениям, представляющим передаточные функции, достаточно просто составляются эквивалентные схемы замещения измерительной системы

Эквивалентная схема замещения датчика, работающего в однофазном режиме, и эквивалентная схема замещения датчика, работающего в двухфазном режиме, представлены на рисунке 7

к,

а

г, /

А

Рисунок 7 — Эквивалентные схемы замещения датчика, работающе! о в однофазном режиме (а) и в двухфазном режиме (б)

В схеме замещения параметры всех элементов не зависят от положения шунта. Единственным элементом, параметры которого зависят от положения шунта на информационной линейке, является источник ЭДС, начальная фаза которого пропорциональна перемещению шунта л:

Схема замещения системы, работающей в однофазном режиме, отличается от схемы замещения измерительной электромагнитной системы, работающей в двухфазном режиме, только расположением источника питания Определен оптимальный режим работы генератора измерительной системы Выявлены пути улучшения метрологических характеристик измерительной системы Получена передаточная функция измерительной системы на основе фазовых датчиков с бегущим магнитным полем

Пятая глава посвящена анализу систематической погрешности измерительных систем механических величин с фазовыми датчиками

Анализируя конструкцию фазовращателя, можно с полной уверенностью сказать о том, что амплитуда выходного напряжения фазовращателя, питаемого двухфазным напряжением, будет неизменной, а его начальная фаза будет без погрешностей определять положение шунта на информационной линейке в том случае, если

1) конфигурация магнитного поля в любом сечении магнитопро-вода при отсутствующем шунте, перпендикулярном оси фазовращателя, будет одинаковой,

2) мгновенные значения индукции будут запаздывать на одинаковый временной угол при перемещении по оси датчика на равное расстояние,

3) распределение магнитного потока в зазоре датчика будет неизменным при перемещении шунта относительно линейки

Вне зависимости от варианта схемной реализации на погрешность измерительной системы оказывают влияние следующие факторы-

1. Количество зубцов измерительной линейки

2 Ошибка установки фазового сдвига питающих напряжений или относительная погрешность фазовращателя

3 Ошибка, обусловленная неравенством амплитуд напряжений генератора

4 Неравенство сопротивлений нагрузки синусной и косинусной обмоток

5 Нарушение равенства сопротивлений синусной и косинусной обмоток

6 Отклонение количества витков обмоток от расчетных значений

7 Изменение частоты питающего генератора

8 Ошибка изготовления информационной линейки, обусловленная неравенством геометрических размеров пазов для укладки обмоток

9 Изменение воздушного зазора магнитного шунта при его перемещении вдоль информационной линейки

10. Нарушение параллельности поверхностей воздушного зазора

11 Отклонение реальной длины магнитного шунта от расчетного значения

12 Неоднородность магнитопровода измерительной линейки

13 Несинусоидальность выходного напряжения генератора

Ошибка отображения фазы, вызванная неравенством амплитуд

двухфазного генератора или неравенством коэффициентов усиления синусного и косинусного напряжения, определяется уравнением-

Дф«851п(4тиг//),

рач

где 8 - относительное неравенство амплитуд выходных напряжений генератора

Ошибка отображения фазы выходного тока, обусловленная неполной ортогональностью напряжений на входе сумматора, может быть вычислена с помощью уравнения.

Дер = агс1§(-^асо5(4ях//)),

где а — ошибка установки фазового сдвига выходных напряжений

Округление числа витков до целого значения приводит к систематической погрешности

АФтах = (РаДХ

где 1¥т - максимальное количество витков синусной обмотки

На рисунке 8

Л Ф 10 Л.

> а представлен график

зависимости отклонения фазы выходного напряжения, полученной с помощью имитационной модели фазового датчика с относительным отклонением количества витков, равным 0,02 На погрешность отображения фазы оказывает влияние дискретность распределения намагничивающих сил, которое приводит к изменению аргумента ЭДС равномерной обмотки при перемещении шунта с одного участка на другой. Абсолютное значение отклонения начальной фазы выходного напряжения от идеального значения можно вычислить по формуле

60 мм

Рисунок 8 - Отклонение фазы выходного напряжения, обусловленной дискретностью количества витков

л<Н-|ф.

БШф!

—-2з1П2 — г 7

где ф) =2л/п, т=1/п, здесь п - количество зубцов информационной линейки базовой модели; I - длина информационной линейки

Рисунок 9 - Зависимость максимального отклонения фазы от количества зубцов линейки

Зависимость абсолютного отклонения фазы от количества зубцов магни-топровода представлена на рисунке 9. При увеличении количества зубцов максимальное значение отклонения резко уменьшается

Параметры магнитопровода шунта как геометрические, так и магнитные, оказывают влияние на работу фазовращателя По физическим явлениям, происходящим в фазовращателе, это влияние можно рассматривать как:

- влияние магнитных свойств материала шунта,

- влияние непосредственно геометрических размеров шунта на начальную фазу выходного тока при сохранении эквивалентной магнитной проводимости шунта,

- влияние изменения геометрических размеров воздушного зазора на начальную фазу выходного напряжения через изменение электрических параметров фазовращателя

На рисунке 1О представлен пример изменения отклонения амплитуды и фазы выходного напряжения, вызванного изменением длины воздушного зазора при пере- дрщ-^ мещении шунта вдоль информационной линейки. Зависимость определяется качеством изготовления линейки и в общем случае имеет случайный характер.

На рисунке 11 приведена зависимость абсолютного отклонения начальной фазы результирующей намагничивающей силы от длины шунта Этот график дает основание сделать вывод о том, что увеличивать длину шунта до ве-

11 ЦГ\ 1 .

У 20 ¡/' «»V 180 » мм

Рисунок 10- Изменение отклонения фазы выходного напряжения, вызванного изменением длины воздушною зазора при перемещении шунта вдоль информационной линейки

Лф ю '4 (мл

1,2 1.1 1

0.9 08

0 2 4 6 /.*/т Рисунок 11 - Зависимость абсолютного отклонения начальной фазы результирующей намагничивающей силы

личины, составляющей 20 25 % от длины информационной линейки, неэффективно.

Следует отметить чувствительность датчика к качеству изготовления шунта На рисунке 12 показан график зависимости погрешности датчика от длины шунта.

На погрешность измерительной системы оказывает влияние и качество генератора синусоидальных колебаний Содержание высших гармоник обеспечивает дополнительную погрешность измерительной системы

При наличии высших гармоник вы-

от длины шунта

ходного напряжения генератора действующее значение отклонения угла определится уравнением

. . . и2т 2л и

ДфОс) = —— соб—х +

и,,

I

'\т 1 1 т

где и]т - амплитуда основной гармоники; и2т,и^т, -амплитуды высших гармонических составляющих выходного напряжения генератора

3 т 4Я —сое—д: +

и,

I

и.,

4/и

СОБ-Х +

I

ЛФ 10; рад

3 ■

о

1,1,, ММ

10 20 30 40 50

Рисунок 12 - График зависимости погрешности датчика от длины шунта

Динамические характеристики определяются способностью электромагнитной системы реагировать на внешние воздействия Характер внешних воздействий может быть различным, однако время восстановления метрологических свойств электромагнитной системы определяется длительностью электромагнитного переходного процесса

В процессе анализа выявлены параметры элементов измерительной системы, влияющие на

погрешность отображения фазы выходного сигнала Получены аналитические выражения, позволяющие оценить степень влияния большинства выявленных параметров на систематическую погрешность электромагнитной системы. Определена технология вычисления времени готовности электромагнитной системы на основе анализа электромагнитных переходных процессов Определена методика получения динамических свойств электромагнитной системы, позволяющая анализировать устойчивость систем автоматического регулирования и управления, в которых используются датчики с бегущим магнитным полем

В шестой главе проанализированы модели погрешностей и спектральные характеристики систематических погрешностей измерительных систем на основе фазовых датчиков с плоскопараллельным бегущим магнитным полем Все факторы, которые оказывают влияние на систематическую погрешность измерительной системы с фазовыми датчиками, можно разделить на две подгруппы факторы, не зависящие от конструктивных параметров датчика, и факторы, определяемые конструктивными параметрами датчика

Для анализа систематической погрешности измерительной системы использовалась имитационная компьютерная модель измерительной системы

Имитационная модель состоит из блока вычисления электрических параметров датчика, блока вычисления напряжений и токов датчика и блока обработки информации для оценки метрологических характеристик.

Блок электрических параметров предназначен для вычисления сопротивлений, индуктивностей, взаимных индуктивностей эквивалентной схемы замещения электромагнитной системы Он включает в себя несколько этапов расчета Назначение блока вычисления напряжений и токов заключается в определении зависимости токов, напряжений измерительной системы в функции измеряемого перемещения, т е в получении конкретных значений выходного напряжения и его фазы при перемещении шунта. Блок обработки информации предназначен для определения метрологических характеристик системы при заданных условиях. Имитационная модель измерительной системы позволяет анализировать погрешности и получать ее метрологические характеристики

Современные объекты, над которыми проводятся пассивные эксперименты, сложны, и их поведение зависит от множества факторов Выбор конкретной модели погрешности в значительной мере определяется индивидуальным опытом экспериментатора. Для анализа погрешности при проведении многофакторного эксперимента в качестве модели используется уравнение следующего вида-

у - а0 + аххх + а2х2 + а3х3 + а4хххг + х2 + аьх2х3 + а7х,х2х3 +

При использовании такой модели учитывается влияние не только самих факторов, но и их взаимодействий Однако использование такой модели погрешности связано с определенными трудностями

Лучшие результаты дает модель, построенная на спектральном анализе систематических погрешностей Механизм взаимного влияния факторов легко устанавливается разложением однофакторных зависимостей Acp(jc) в ряд Фурье. Погрешность электромагнитной системы определяется воздействием п влияющих факторов. Отклонение фазы от идеального значения в зависимости от линейного перемещения х от действия первого фактора представляется рядом Фурье

Аф, = Л10 + Вх Хт coscx + Сх Хт sin сх + ВХ2т cos2cx + Сх2т sin lex + +BXim cos3cc + C|3/n sin 3сх + + Bilm coslcx + CX[m sin lex, где с - 2 л//

Квадрат действующего значения результирующего отклонения определяется формулой

D, = Л2 = 4 + ß2 + С2 + ß22, + С2, + ß2, + С32, + . + В2 + С2 Таким образом, уравнение дисперсии фазовой погрешности примет следующий вид:

А = А?(Яо 1 + 4s\ 1 + Чс\ \+Qsi\ + ЯС2\ + + Ч%\ + Ясп )»

где goi'^Iii'^cii'- - веса гармонических составляющих ряда.

Результирующая дисперсия фазы от действия всех факторов с учетом их взаимного влияния выразится уравнением

D = A? + Кх1АхАг + КХЪАХА^ + КХ4АХА4 + + KxlAxA¡ + +A¡+KX2AXA2+K23A2A3+K24A2A4 + . + K2lA2A¡ + + +A2n + KX„AXA„ + К2„А2А„ +..+ .

где О - результирующая дисперсия отклонений фазы от линейного закона,

А{,А2,А3, . - стандартные отклонения однофакторных экспериментов;

К{2, К,.., К1к - коэффициенты взаимного влияния факторов.

Для анализа погрешности датчика достаточно получить результаты разложения однофакторных зависимостей Аф(х) в ряд Фурье, т е получить результирующую дисперсию однофакторного эксперимента и веса гармонических составляющих

Для анализа воздействия различных факторов на погрешность датчика необходимо проанализировать спектральный состав отклонений фазы от линейного закона при перемещении шунта, вызванных этими воздействиями.

Анализ влияния изменения длины зазора выполнен на основании предположения, что при перемещении шунта параллельность поверхностей, образующих зазор, не нарушается, а длина зазора изменяется по случайному закону, оставаясь в определенных пределах. На рисунке 13 представлены спектры косинусных и синусных составляющих.

лфЮ. ра 1

4 3 2 1

О -I _2

-3

-4

-«-Г

-т-9-

3 4 5

» » * »

6 7 8 к

Лф Ю.'

рад 4

3

2

1

О -1

-2 -3 -4

1 2

3 4 5 6

7 8 А

Рисунок 13 - Спектры косинусных (а) и синусных (й) составляющих отклонения фазы, обусловленною ошибкой нанесения пазов

Ранее рассматривалось влияние изменения длины шунта на погрешность датчика. На рисунке 14 представлены спектры отклонения фазы для случая длины шунта большей расчетной на 5 %.

20 40 60 80 100

--рг-Л

б

Рисунок 14 - Спектры косинусных (а) и синусных (б) составляющих отклонения фазы, обусловленного погрешностью изготовления шунта

Частота гармонических составляющих кратна числу зубцов информационной линейки Амплитуды синусных гармонических составляющих уменьшаются с увеличением частоты практически по экспоненциальному закону. Частота основной гармоники кратна числу зубцовых делений, если за базовую частоту принять частоту с периодом изменения, равным длине информационной линейки

Таким образом, использование традиционных моделей для анализа систематической погрешности измерительной системы на основе датчиков с бегущим магнитным полем не раскрывает сущности взаимодействия влияющих факторов. Всем требованиям анализа и синтеза измерительных систем на основе датчиков с бегущим магнитным полем удовлетворяет модель погрешности, построенная на базе спектральных характеристик влияющих факторов. Анализ факторных погрешностей измерительной системы можно вести только с помощью виртуальной модели измерительной системы, алгоритм построения которой разработан на основе детального анализа физических процессов Традиционная модель погрешности, используемая в теории многофакторного эксперимента, не обладает простотой и не учитывает взаимное влияние факторов Спектральные характеристики абсолютной ошибки отображения фазы от действия факторов имеют различный характер. Использование спектральных характеристик позволяет разложить отклонения фазы на ортогональные составляющие. Использование многомерного векторного пространства позволило математически обосновать теорию взаимозависимости влияющих факторов

дф 10.

ра I

30 20 10 О -10 -20 -30

к Л

>

20 40 60 80 100 Л

а

' 10.

рол

1

о -1 -2 -3 -4 -5 ■ -6 -7 '

Седьмая глава посвящена синтезу измерительных систем с фазовыми датчиками механических величин

Синтез измерительных систем с датчиками механических величин подразумевает решение двух задач. Первая задача заключается в определении электрических параметров элементов измерительной системы Вторая задача заключается в определении параметров элементов измерительной системы, которые обеспечивают заданные метрологические характеристики В настоящее время решается в основном первая задача, т е. реализуется определение электрических параметров элементов на основании конкретных условий эксплуатации Согласование электрических параметров элементов измерительной системы является, несомненно, важной задачей и производится исходя из предположения идеальности характеристик элементов. Для определения параметров генератора, например, достаточно знать напряжение источника питания, входное сопротивление датчика и характер этого сопротивления

Решению второй основной задачи не уделяется достаточного внимания Получение измерительной системы с прогнозируемыми метрологическими характеристиками является основной задачей проектирования

Суммарная дисперсия отклонений фазы при одновременном воздействии всех факторов равна сумме дисперсий

О = и] + о\ + + . + о\ ,

где 0\,0\,0\, ,О'^ - дисперсии, обусловленные факторами с учетом их взаимного влияния.

Вычисление стандартных отклонений от однофакторных воздействий можно определить из условия равенства погрешностей. Однако такое решение не является оптимальным.

Более гибким является метод, основанный на перераспределении весов результирующих воздействий отдельных факторов Изменение веса воздействия фактора не должно привести к изменению результирующей погрешности Изменение соотношения весов можно осуществить путем введения коэффициентов, зависящих от параметра. В результате получим систему уравнений следующего вида

А\ + К\2А\А2 + К\3А1А3 + • + КЛ1А\А1 ~ С1Р '

К\2А\А2 + Л2 + К23А2А3 + » + К2/А2А1 = С2Р .

А:,+ + А3+ ■ +^3/44 = СЗР >

К\1А\А1 + ^21А2 А1+КУАЪА1+. +А? =С[Р, где р = 4(лр)2/«; здесь/? - коэффициент, пропорциональный приведенной погрешности измерительной системы, А1гА2, .,А/ - сред-неквадратические отклонения фазы в результате однофакторных воздействий; Кп,Ки, ., К23, .., К31 - коэффициенты взаимного влияния факторов.

Значения коэффициентов с должны выбираться из условия, выраженного уравнением

с1+с2+с3+... + с„-п, где п - количество влияющих факторов

Конкретные значения коэффициентов определяются опытом проектировщика.

Если проектирование ведется с учетом изготовления измерительной системы на конкретном предприятии, то определение допустимых погрешностей можно оптимизировать. Исследования Уайлда Д показывают, что повышение точности изготовления изделия увеличивает его стоимость в квадратичной зависимости В общем случае зависимость затрат, связанных с достижением необходимого стандартного отклонения первого параметра, может быть выражена функцией /(/?,):

/Ы = К\р\Р\~П + *2Р./>Г("_0 + • + Кпр1 .

где р] - погрешность измерительного устройства, обусловленная воздействием первого фактора; К1р1, К2р, Кпр\ - коэффициенты

уравнения, определяемые экономическим анализом процесса изготовления элементов измерительной системы.

Учитывая изменения параметра в разумных пределах, предлагается считать, что стоимость работ, связанных с достижением необходимого стандартного отклонения влияния первого параметра, выра-

жается уравнением ^ - Кпр{ 2 + К2\Р\ 1 В общем случае

= К\пРп + + КЪ п-

Результирующая стоимость работ, связанных с получением датчика с заданной погрешностью, определится уравнением

Если обозначить факторы, влияющие на стоимость изделия и на суммарную погрешность датчика, через а,Ь,с, то стоимость изделия определится уравнением

¿(аДс, ,А) - КХаа~2 + К2асСх + К2а + К1ЬЬ~2 + К2ЬЬ~1 + Къь +

+ К1сс~2 + К2сс~х +К3с+. + КыгГг+К2пгГх +К3п .

Результирующая дисперсия фазы от действия всех факторов с учетом их взаимного влияния выразится уравнением

Ц> А2 + К,2Аа2 + к\ъА\Аг + кыА\Ал + • + киА\А1 + +Л2 + КпАхА2 + К22А2Аъ + К2аА2Аа + + К21А2А1 +.. +

К\пА\Ап + К2пА2Ап + + К(п-1)Лп-\)Ап'

где результирующая дисперсия, соответствующая заданной погрешности,

А{,А2,А3, . - стандартные отклонения однофакторных экспериментов,

К\2,К23, ..,К1к - коэффициенты взаимного влияния факторов

Из условия минимальной стоимости удается получить вектор стандартных отклонений влияющих факторов

Для анализа систематической погрешности электромагнитной системы на этапе проектирования удобно использовать компьютерную имитационную модель датчиков Лучшая модель погрешности представляет собой уравнение, полученное на основе анализа спектральных характеристик абсолютных отклонений фазы от действия влияющих факторов Для синтеза измерительной системы можно решать уравнение погрешности из условия равенства дисперсий с учетом взаимного влияния факторов. Однако такое решение не является оптимальным. Оптимальный результат дает определение допустимых отклонений параметров измерительной системы на основе спектральных характеристик отклонений фазы от действия факторов

и минимальной стоимости изделия. Выработаны рекомендации для эффективного проектирования фазовых датчиков с бегущим магнитным полем

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В настоящей работе предложена электромагнитная система, позволившая разработать серию датчиков для измерения параметров линейных и угловых перемещений Серия фазовых датчиков перекрывает весь спектр механических величин и обладает универсальностью метрологических характеристик

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем

1 Разработана общая теория электромагнитной системы с бегущим неоднородным магнитным полем, основанная на использовании удельных параметров распределенной магнитной линии

2. Предложен спектральный метод анализа систематических погрешностей фазовых датчиков с бегущим магнитным полем, и произведен их полный анализ с помощью имитационной модели

3. Разработана базовая электромагнитная система с распределенными параметрами, позволившая создать фазовые датчики механических величин угловых и линейных перемещений.

4 Получена модель систематической погрешности измерительной системы с фазовыми датчиками механических величин на основе спектрального анализа погрешности.

5. Выработаны основы проектирования измерительных систем с датчиками механических величин. Предлагается производить электрический расчет измерительной системы, расчет характеристик системы и расчет элементов измерительной системы с целью получения системы с заданными метрологическими характеристиками

6 Разработана методика согласования характеристик элементов измерительной системы и определения электрических параметров и получения передаточных функций

7 Определена степень влияния отдельных факторов на погрешность измерительной системы

8 Определена методика анализа статических и динамических характеристик измерительных систем с фазовыми датчиками

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Гзрячее, В Я Электрические параметры фазовых датчиков линейных и угловых перемещений ! В Я Горячев, В И Волчихин // Новые промышленные технологии. Вып. 1 - M , 2007. - С. 48-52

2 Горячев, В Я Редукционные датчики угловых перемещений с бегущим магнитным полем ! В Я Горячев, В И Волчихин, Ю. А. Ша-това Н Новые промышленные технологии Вып 2 - M , 2007 - С. 48-52

3. Горячев, В Я Влияние конструктивных параметров фазовых датчиков с бегущим магнитным полем на их метрологические характеристики / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин H Датчики и системы Вып 12. - M , 2006. - С. 18-22

4 Горячев, В Я. Схема замещения фазовых датчиков линейных перемещений / В Я Горячев, В И Волчихин II Известия вузов (Поволжский регион) Технические науки № 6. - Пенза, 2006. - С. 237-244

5 Горячев, В Я Фазовые датчики линейных перемещений с бегущим магнитным полем I В Я Горячев, В И. Волчихин II Новые промышленные технологии Вып. 1.-М , 2007.-С 45-48

6. Горячев, В Я Фазовые датчики угловых перемещений и крутящих моментов с бегущим магнитным полем I В Я Горячев, В И Волчихин II Датчики и системы. Вып 11 - М., 2006. - С. 12-16.

7. Горячев, В Я Спектральный метод анализа погрешности фазовых датчиков механических величин IВ Я Горячев И Известия вузов (Поволжский регион) Технические науки № 5 - Пенза, 2006. -С 48-56

8 Горячев, В Я Редукционные датчики угловых перемещений с бегущим магнитным полем IВ Я Горячев, В И Волчихин, Ю А Ша-това И Датчики и системы. Вып. 11. - M , 2007 - С 18-22.

Монография

9. Горячев, В Я Фазовые датчики механических величин с бегущим магнитным полем монография I В Я Горячев - Пенза Изд-во Пенз гос ун-та, 2005 - 307 с.

Публикации в других изданиях

10. Горячев, В Я. Электромагнитные фазовые датчики угловых и линейных перемещений I В Я Горячев, В Н Аишнин, В А Мещеряков и др. // Технический прогресс в атомной промышленности. Серия. Организация производства и прогрессивная технология в приборостроении (с 1993 г. Новые промышленные технологии), ЦНИЛОТ. Вып. 8.-М, 1991 -С. 26.

11. Горячев, В Я Электромагнитные датчики угловых скоростей / В Я Горячев, В Н. Агианин, В А Мещеряков и др II Технический прогресс в атомной промышленности. Серия Организация производства и прогрессивная технология в приборостроении (с 1993 г. Новые промышленные технологии), ЦНИЛОТ Вып. 8 - М, 1991. -С. 26.

12. Горячев, В. Я Бесконтактные электромагнитные датчики крутящего момента / В. Я. Горячев, В. А Мещеряков и др // Технический прогресс в атомной промышленности. Серия: Организация производства и прогрессивная технология в приборостроении (с 1993 г. Новые промышленные технологии), ЦНИЛОТ. Вып 8. - М , 1991. -С. 27.

13 Горячев, В Я. Передаточная функция датчика угловых перемещений на основе фазовращателя с электромагнитной редукцией / В Я Горячев, Ю А Шатова II Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». - Пенза, 2007 - С 172-173.

14. Горячев, В. Я. Основные соотношения и схема замещения для датчиков угловых перемещений с электромагнитной редукцией / В Я Горячев, Ю. А Шатова И Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». - Пенза, 2007. - С. 173-175

15 Горячев, В. Я. Основы теории и способы анализа распределенных магнитных линий с плоскопараллельным бегущим магнитным полем I В. Я Горячев, Ю А Шатова Н Материалы Международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» - Пенза : ИИЦ ПГУ, 2007 -С. 79-82.

16. Горячев, В Я. Конструктивные особенности фазовых датчиков параметров линейных и угловых перемещений / В Я. Горячев, Ю. А. Шатова II Материалы Международной научно-технической

конференции «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» - Пенза . ИИЦ ПГУ, 2007 - С. 96-98

17. Горячев, В Я Электрические параметры фазовых датчиков механических величин // Труды Международного юбилейного симпозиума «Актуальные проблемы науки и образования». - Пенза, 2003 -Т.2 - С 231-233

18. Горячев, В Я Физические основы возникновения погрешностей датчиков с бегущим магнитным полем I В Я Горячев П Труды Международного юбилейного симпозиума «Актуальные проблемы науки и образования». - Пенза, 2003. - Т. 2. - С 238-240.

19. Горячев, В Я Фазовые датчики с неоднородным магнитным полем / В. Я. Горячев, Е В Николаева // Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество» - Пенза, 2005. - С. 391-392

20. Горячев, В Я. Спектральный метод анализа погрешности фазовых датчиков механических величин I В Я Горячев Н Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». - Пенза, 2005.-С 383-384.

21 Горячев, В. Я Влияние гармонического состава напряжения генератора на погрешность фазовых датчиков с бегущим магнитным полем I В Я Горячев II Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». - Пенза, 2005. — С. 382-383.

22. Горячев, В Я Бегущие волны магнитных линий с распределенными параметрами в датчиках механических величин / В. Я. Горячев // Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». - Пенза, 2006 - С. 328-332.

23 Горячев, В. Я Особенности составления схем замещения многообмоточных электромагнитных устройств с распределенными параметрами I В Я Горячев И Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». - Пенза, 2006. - С. 332-335

24. Горячев, В Я Передаточная функция измерительных фазовращателей с бегущим магнитным полем I В Я Горячев II Материалы Международной научно-технической конференции «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» («Измерения-2004») - Пенза, 2004 - С. 23-25

25 Горячев, В Я Определение влияния несинусоидальности выходного напряжения генератора на погрешность фазовых датчиков с бегущим магнитным полем I В Я Горячев II Материалы Междуна-

родной научно-технической конференции «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» («Измерения-2004»). - Пенза, 2004 - С. 36-38

26. Горячев, В Я. Электрические параметры фазовых датчиков угловых перемещений с электромагнитной редукцией IВ Я Горячев, Ю А Шатова II Материалы Международной научно-технической конференции «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» («Измерения-2006») - Пенза, 2006 -С 52-54

27 Горячев, В. Я. Фазовый датчик угловых перемещений с электромагнитной редукцией I В Я Горячев, Ю А. Шатова // Материалы Международной научно-технической конференции «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» («Измерения-2006») - Пенза, 2006. - С. 14-16.

28. Горячев, В Я. Электромагнитный фазовый датчик линейных перемещений I В Я Горячев, В Н Ашанин // Материалы научно-технической конференции «Автоматизация производства». - Тула, ТГТУ, 1994.-С. 32

29. Горячев, В Я Фазовые датчики I В Я Горячев И Материалы конференции «Измерения и контроль при автоматизации» - Барнаул, 1991.-С 23-31.

30 Горячев, В Я Фазовый датчик крутящих моментов I В. Я Горячев, В Н Ашанин Н Материалы конференции «Методы и средства измерения». - Пенза . ПДНТП, 1992. - С. 45

31 Горячев, В Я. Особенности использования датчиков в тяжелых условиях I В. Я Горячев, В Н Ашанин И Материалы конференции «Проблемы применения микропроцессорных контроллеров» -Минск, 1991.-С. 34-35

32 Горячев, В Я Фазовые датчики IВ Я Горячев, В Н Ашанин II Материалы конференции «Методы и средства измерения механических параметров». - Пенза . ПДНТП, 1990.

33 Горячев, В. Я. Фазовые датчики измерения механических величин / В. Я. Горячев II Материалы конференции «Информатика и системы управления». - М. • ЦНИИ «Электроника», 1989. - Сер 5 -Вып 1

34 Горячев, В. Я. Фазовый датчик перемещений I В Я Горячев, Ю. К. Чапчиков И Материалы конференции «Методы и средства измерения» - Пенза • ПДНТП, 1989.-С 56-58.

35 Горячев, В Я Фазовый датчик перегрузок / В Я Горячев II Материалы конференции «Теория и практика производственных процессов». - Уфа УПИ, 1989. - С 56-57

36 Горячев, В Я Датчик угловых перемещений I В Я. Горячев, И П Фентисов II Материалы научно-технической конференции «Датчики в системах контроля и управления». - Ижевск, 1988

37. Горячев, В Я Измерение линейных перемещений на основе изменения фазы I В Я. Горячев, Д В Стахурлов II Материалы научно-технической конференции «Датчики в системах контроля и управления» - Ижевск, 1988

38. Горячев, В Я Цифровой индуктивный датчик перемещений / В Я Горячев, А П Чепасов, В В Марченко II Труды семинара «Повышение уровня технической оснащённости ГАП» - Севастополь, 1986

39. Горячев, В Я Электромагнитные растры и их применение в датчиках механических величин I В Я Горячев, С П Пискарев И Научно-техническая конференция «Методы и средства измерения» -Пенза ПДНТП, 1982 -С. 56

40. Горячев, В Я Функция передачи индуктивного датчика давлений I В Я Горячев, Т Т Грушенкова II Датчики систем контроля и управления межвуз сб - Пенза, 1984.-С 123.

41. Горячев, В Я Электромагнитный датчик перемещений на основе экранирующего эффекта I В Я Горячев, С П Пискарев II Датчики систем контроля и управления межвуз сб — Пенза, 1984 -С 41-47

42. Горячев, В Я Определение оптимальных размеров меандров электромагнитных датчиков / В Я Горячев И Датчики систем контроля и управления межвуз. сб.- Пенза, 1983 -С 53-56.

43. Горячев, В. Я Исследование рельсовых цепей с путевым фа-зочувствительным приемником I В Я Горячев, А М Брылеев И Труды МИИТ Вып. 348 -М. Транспорт, 1970 -С 45-56

44 Горячев, В Я Анализ работы бесконтактных фазочувстви-тельных приемников I В Я Горячев, Б М Степенский П Труды МИИТ Вып 348 -М : Транспорт, 1970.-С 33-39

45 Горячев, В Я Датчики крутящих моментов вращающегося вала I В Я. Горячев, В Н Ашанин II Информ листок ПЦНТИ. №221-92. -Пенза, 1992.-4 с.

46. Горячев, В Я. Вихретоковый датчик малых перемещений / В Я Горячев, В. Н. Агианин // Информ. листок П1ЩТИ № 177-92 -Пенза, 1992.-4 с.

47 Горячев, В Я Фазовые датчики линейных перемещений / В Я Горячев, В Н Агианин И Информ. листок ПЦНТИ № 223-92 -Пенза, 1992.-4 с.

48 Горячев, В Я Фазовый датчик угловых перемещений / В Я Горячев, В Н. Агианин II Информ. листок ПЦНТИ № 180-92 -Пенза, 1992.-4 с

49. Горячев, В. Я Электромагнитный фазовый датчик крутящего момента / В Я Горячев, В. Н Ашанин I/ Информ. листок ПЦНТИ № 137-92.-Пенза, 1992 - 4с.

50. Пат. 2119642 SU. Датчик линейных перемещений. / В. Я. Горячев, В.Н Аишнин, В А Мещеряков II Заявка № 96108051, зарегистрирован 27.09.1998. - Опубл. 27.09.98. - Бюл № 27.

51. Пат. 2272244 SU. Фазовый датчик линейных перемещений / В Я Горячев, В. И. Волчихин, А Л Чепасов II Заявка № 2004119997, зарегистрирован 20 03.2006 - Опубл. 20 03 06 - Бюл. № 8

52. Ас 972216 SU. Преобразователь линейных перемещений в электрический сигнал IВ Я Горячев, В. В. Марченко, А П Чепасов -Опубл. 07.11.1982. - Бюл. №41.

53. A.c. 1161815 SU Датчик линейных перемещений I В Я Горячев\,А П. Чепасов, В А. Иванов,-Опубл 15.06.1985. - Бюл. № 22.

54. Ас 1071927 SU. Устройство для измерения положения подвижного объекта I В Я Горячев, А П Чепасов, Г С Никифоров -Опубл. 07.02.1984 - Бюл. № 5.

55. A.c. 1044959 SU Фазовый преобразователь перемещений / В Я Горячев, Л Н Александрова, А П Чепасов, Н К Маркелов -Опубл. 30.09.83. - Бюл. № 36.

Горячев Владимир Яковлевич

Анализ и синтез фазовых датчиков механических величин с бегущим магнитным полем для информационно-измерительных и управляющих систем

Специальность 05 11 16-Информационно-измерительные и управляющие системы

Редактор Т В Веденеева Технический редактор Н А Вьялкова

Корректор С Н Сухова Компьютерная верстка С П Черновой

ИД № 06494 от 26 12 01

Сдано в производство 10 09 07 Формат 60x84^/16 Бумага писчая Печать офсетная Уел печ л 2,09 Заказ № 460 Тираж 100

Издательство Пензенского государственного университета 440026, Пенза, Красная, 40

Введение

Основные концепции развития электромагнитных сис- 26 тем (ЭМС) датчиков параметров линейных и угловых перемещений

Датчики с распределенными параметрами

Электромагнитные системы с нониусными и комбини- 34 рованными сопряжениями растров

Электромагнитные фазовращатели

Сравнительный анализ существующих ЭМС измерения 46 механических величин

ЭМС с бегущим магнитным полем и неоднородным 51 магнитопроводом как средство унификации и улучшения метрологических характеристик ИС механических величин

Выводы

Основы теории и способы анализа ЭМС с плоскопарал- 63 лельным бегущим магнитным полем

Бегущее магнитное поле в неоднородном распределен- 63 ном магнитопроводе.

Принципы построения электромагнитной системы с 67 распределенными параметрами

Методика определения взаимозависимости электриче- 78 ских и магнитных характеристик распределенной ЭМС Основные функции распределения параметров ЭМС с 80 бегущим магнитным полем.

2.5 Особенности анализа магнитопроводов с двухзонной структурой

2.6 Методика определения взаимозависимости электрических и магнитных параметров базовой электромагнитной системы

2.7 Дуальность электрических и магнитных распределенных систем

2.8 Особенности анализа сложнораспределенных редукционных магнитных систем

2.9 Анализ электромагнитной системы с гладким распределением параметров

Выводы

3 Параметры элементов и основные соотношения базовой ЭМС с плоскопараллельным бегущим магнитным полем

3.1 Основные соотношения между электрическими и магнитными величинами базовой ЭМС с бегущим магнитным полем.

3.2 Методика определения электрических параметров равномерно распределенной обмотки

3.3 Методика определения электрических параметров синусной обмотки

3.4 Методика определения электромагнитных параметров косинусной обмотки

3.5 Методика определения электромагнитного взаимодействия обмоток базовой ЭМС.

3.5.1 Методика определения взаимного влияния синусной и косинусной обмоток при отсутствии шунта в ЭМС Изменение взаимной индуктивности равномерной и синусной обмоток при нарушении однородности магнито-провода

Определение электромагнитного взаимодействия равномерной и косинусной обмоток базовой ЭМС с неоднородным магнитопроводом

Определение электромагнитного взаимодействия синусной и косинусной обмоток электромагнитной системы с неоднородным магнитопроводом Методика определения параметров пассивных сторон обмоток

Определение кондуктивных параметров обмоток Экспериментальные исследования частотных характеристик электрических параметров электромагнитной системы на примере линейного ЭМФ Рабочие характеристики линейного ЭМФ с бегущим плоскопараллельным магнитным полем Принципы взаимного преобразования многофазных систем напряжений и намагничивающих сил. Выводы

Свойства элементов, параметров и функций преобразования ИС, синтезированных на основе ЭМС с бегущим магнитным полем

Схема замещения базовой ЭМС с бегущим плоскопараллельным магнитным полем

4.2 Схема замещения обобщенной ИС с датчиками на осно- 150 ве бегущего магнитного поля

4.3 Обобщенная система уравнений электрического состоя- 153 ния ИС механических величин

4.4 Характеристическое уравнение для определения дина- 157 мических характеристик измерительной системы, работающей в однофазном режиме

4.5 Передаточные сопротивления равномерной, синусной и 160 косинусной обмоток

4.6 Изменение токов обмоток ЭМФ, работающего в одно- 163 фазном режиме

4.7 Функция преобразования ИС механических величин с 168 ЭМФ, работающим в однофазном режиме

4.8 170 Функция преобразования измерительной системы механических величин, работающей в двухфазном режиме

4.9 Анализ магнитодвижущих сил ЭМС с бегущим магнит- 178 ным полем в зоне расположения магнитного шунта

4.10 Обобщенная схема замещения ЭМС

Частотные характеристики функции преобразования ^^ ЭМС

Выводы

5 Анализ систематических погрешностей измерительных систем механических величин с фазовыми датчиками 5.1 Структура систематических погрешностей измерительных систем механических величин Анализ амплитудной погрешности ИС

5.2.1 Анализ амплитудной погрешности ИС с ЭМФ, рабо- 199 тающим в двухфазном режиме дНализ амплитудной погрешности ИС с ЭМФ, работающим в однофазном режиме

Анализ фазовой погрешности ИС

5.4 Определение степени влияния нагрузки ЭМФ на по- 218 грешность измерительной системы

5.5 Влияние дискретности распределения количества вит- 219 ков на погрешность отображения фазы

5.6 Влияние дискретности распределения магнитодвижу- 224 щих сил на погрешность отображения фазы

5.7 Анализ влияния качества изготовления магнитопровода 234 электромагнитной системы на погрешность отображения фазы

5.8 Изменение воздушного зазора магнитного шунта 236 и его влияние на метрологические характеристики ИС

5 Q ^

Влияние изменения геометрических размеров зазора на погрешность измерительной системы

5 1 0 1Ю

Балансировка электромагнитной системы и ее влияние на погрешность ЭМФ

5.11 Длина шунта и ее связь с погрешностью датчика

5.12 Влияние нестабильности частоты генератора на погрешность ЭМФ

5.13 О спектральном составе выходного напряжения генера- 253 тора и погрешности ИС

5.14 Балансировка электрических параметров обмоток ЭМС

5.15 Влияние изменения свойств магнитного материала на 263 погрешность отображения фазы

5.16 Аппроксимация некоторых зависимостей, полученных 264 при анализе погрешности электромагнитной системы

5.17 Методика определения динамических характеристик ба- 270 зовой электромагнитной системы

5.18 Динамическая погрешность ЭМС при измерении пара- 273 метров угловых перемещений

Выводы

6 Модели и спектральные характеристики систематических погрешностей ИС на основе ЭМС с плоскопараллельным бегущим магнитным полем

6.1 Методика построения имитационной модели ИС на ос- 278 нове ЭМС с плоскопараллельным бегущим магнитным полем

6.1.1 Блок вычисления электрических параметров датчика

6.1.2 Описание блока вычисления параметров выходного сиг- 281 нала

6.1.3 Блок вычисления погрешности

Модели погрешности ИС

6.2.1 Модель систематических погрешностей измерительных систем с фазовыми датчиками линейных перемещений

6.3 Основы спектрального анализа факторных погрешно- 295 стей измерительных систем

6.4 Анализ спектров погрешностей различных факторов

6.5 О постоянных составляющих спектров влияющих фак- 313 торов

Выводы

7 Синтез измерительных систем с фазовыми датчиками 317 механических величин

7.1 Основные задачи синтеза измерительных систем на ос- 317 нове ЭМС с бегущим магнитным полем

7.2 Использование традиционной модели погрешности для 319 синтеза измерительной системы с фазовыми датчиками механических величин

7.3 322 Определение допустимых отклонений параметров элементов ИС из условия равенства весов влияющих факторов

Определение допустимых отклонений параметров элементов измерительной системы из условия неравенства весов влияющих факторов

7.5 Вопросы оптимизации при проектировании измеритель- 328 ных систем с ЭМФ

7.6 Основные рекомендации по проектированию фазовых 331 датчиков механических величин

7.6.1 Рекомендации по выбору конфигурации магнитопрово- 332 да датчика

7.6.2 Рекомендации по выбору количества зубцов информа- 333 ционной линейки

7.6.3 Определение количества витков обмоток 334 7.7 Методика расчета допустимых отклонений параметров измерительной системы

Выводы

Развитие информационно-измерительных и управляющих систем предполагает широкое использование датчиков. Датчики являются первичным звеном любой информационно-измерительной системы и в значительной мере определяют ее метрологические характеристики. Проектирование систем управления и контроля, в которые входит большое количество датчиков различных параметров, связано с некоторыми трудностями. Датчики подобных систем имеют различные принципы действия, часто требуют индивидуальных источников питания и устройств обработки информации. Разнообразие входных измеряемых параметров ставит задачу создания типовых рядов датчиков, которые целесообразно использовать для удовлетворения тех или иных потребностей при сборе первичной измерительной информации. Унификация предполагает переход к базовым моделям и внедрение единой элементной базы.

Для измерения линейных и угловых перемещений, линейных и угловых скоростей и ускорений, сил и крутящих моментов используются информационно-измерительные системы с датчиками, разработанными на основе самых разнообразных физических явлений. Большую часть датчиков механических величин составляют электромагнитные датчики, в которых используются законы электромагнитного взаимодействия обмоток или проводников.

Если рассматривать эти датчики с точки зрения технологии получения информации на выходе, то их можно разделить на две группы.

1. Датчики накапливающего типа. Эти датчики поставляют информацию об измеряемой величине, изменяющейся в ограниченных пределах. Проблема определения истинного значения измеряемой величины решается электронными блоками, способными накапливать информацию. Примером таких датчиков являются датчики перемещений с использованием индуктосинов. При сбоях в цепи питания таких датчиков возможна потеря информации.

2. Датчики непосредственного считывания, параметры выходного сигнала которых полностью соответствуют измеряемой величине с определенной точностью. Такие датчики широко используются в установках различного назначения, не требующих постоянного контроля и настройки после отключения питания или при различных сбоях в работе.

Набор информационно-измерительных систем измерения механических величин настолько широк, что возникают проблемы при проектировании и эксплуатации устройств, в состав которых входят датчики различного назначения. Датчики имеют различные принципы действия, различные метрологические характеристики, вид и уровень выходного сигнала и нуждаются в специализированных схемах обработки информации и источниках питания. Унификация конструкций, принципов действия и аппаратуры обработки информации является одним из основных путей сокращения стоимости и повышения надежности автоматизированных систем контроля и управления различными технологическими процессами.

Важным показателем качества датчиков является стабильность характеристик, то есть их неизменность при изменении условий эксплуатации датчиков. Наиболее стабильные характеристики имеют датчики, у которых носителем информации об измеряемой величине является фаза выходного сигнала. Речь идет об электромагнитных фазовращателях (ЭМФ), которые используются в качестве датчиков информации и в качестве преобразователей параметров электрической энергии.

При изменении угла поворота ротора ЭМФ изменяют фазу выходного напряжения. В информационных ЭМФ происходят те же электромагнитные процессы, что и в энергетических ЭМФ. Однако информационные ЭМФ имеют некоторые особенности. При проектировании информационных ЭМФ стремятся обеспечить в первую очередь стабильность функции преобразования. Информационным параметром выходного сигнала фазовращателей является фаза выходного напряжения, поэтому важной характеристикой измерительной системы является соответствие изменения фазы перемещению. Соответствие фазы измеряемому перемещению нормируется погрешностью, определяемой степенью разброса отклонений фазы от линейного закона, так как в большинстве случаев измерительных систем (ИС) механических величин предполагается использование линейной характеристики.

В настоящей работе предложена новая электромагнитная система (ЭМС) с бегущим магнитным полем, которая изменяет фазу выходного напряжения при линейном перемещении подвижной части системы. В настоящей работе рассмотрена технология анализа и синтеза фазовых датчиков механических величин с бегущим магнитным полем для информационно-измерительных и управляющих систем. Использование разработанной электромагнитной системы (ЭМС) позволяет расширить в два раза область применения ЭМФ, преобразующих угловые перемещения в изменение фазы выходного напряжения при использовании уже разработанной аппаратуры обработки информации. Практически речь идет об унификации устройств измерения параметров линейных и угловых перемещений. Предлагаемая ЭМС позволяет в значительной степени уменьшить габаритные размеры информационной линейки и увеличить коэффициент ее использования в датчиках линейных перемещений. В то же время датчики параметров угловых перемещений, разработанные на базе новой ЭМС, имеют меньшие габариты и повышенную надежность по сравнению с существующими ЭМФ.

Предлагаемая электромагнитная система относится к ЭМС с распределенными параметрами, с одной стороны, и к фазовращающим устройствам, с другой стороны. Идея использования теории электрических линий с распределенными параметрами для анализа ЭМС с распределенными параметрами встречается в работах Зарипова М.Ф. [71] и КуликовскогоЛ.Ф.[80]. Однако полной аналогии провести невозможно, так как особенность магнитных линий с распределенными параметрами заключается в том, что в них, как правило, имеет место распределение в пространстве не только пассивных параметров, но и намагничивающих сил.

Для анализа существующих ЭМФ используется теория асинхронных двигателей. Это объяснятся тем, что информационные ЭМФ конструктивно выполнены как энергетические преобразователи. Этому вопросу посвящен ряд работ Ахметжанова А А. [5, 6] и Батоврина А. А. [9, 10]. Однако использование обобщенного магнитного потока в качестве базового положения в теории ЭМФ не позволяет учесть влияние большинства конструктивных параметров магнито провода на погрешность датчика.

Используемые методики проектирования датчиков ориентированы на получение параметров элементов конструкции исходя из энергетических характеристик. Достаточно полно разработана теория многофакторного эксперимента, позволяющая выработать рекомендации по проведению много факторных испытаний. Многофакторные испытания позволяют определить воздействие внешних влияющих факторов на погрешность измерительных систем. Воздействие конструктивных влияющих факторов (внутренних влияющих факторов) на погрешность информационно-измерительных систем механических величин изучено не в полном объеме. Практически полностью отсутствует теория проектирования измерительных систем механических величин из условия получения заданных метрологических характеристик измерительной системы.

Создание новой электромагнитной системы предполагает разработку базовой теории, позволяющей анализировать работу датчиков, получать их функции преобразования и метрологические характеристики.

Актуальность работы

Среди электромагнитных датчиков механических величин лучшие метрологические характеристики имеют ЭМФ, нашедшие широкое применение в измерительных системах параметров угловых перемещений. К сожалению, фазовые датчики, построенные на основе изменения взаимного положения рабочих обмоток, не могут использоваться для измерения параметров линейных перемещений, что ограничивает область применения фазового признака выходного сигнала как наиболее устойчивого к внешним влияющим факторам. Разработка электромагнитной системы, позволяющей создать датчики с фазовым признаком выходного сигнала для измерения как угловых, так и линейных перемещений при сохранении устройств обработки информации, является актуальной, так как позволяет, с одной стороны, расширить область применения фазовых датчиков, с другой, унифицировать аппаратуру обработки информации. Кроме этого использование предлагаемой электромагнитной системы позволяет повысить надежность датчиков, так как при этом сокращается количество обмоток.

Для анализа работы ИС с датчиками подобного типа необходимо иметь методику определения электрических параметров фазовых датчиков механических величин с учетом особенностей конструкции, методику анализа работы в различных режимах, методику получения функций преобразования, позволяющих получить статические и динамические характеристики ИС. Наиболее важной, не решенной к настоящему времени проблемой является проблема анализа погрешностей ЭМС с бегущим магнитным полем и разработка методики проектирования датчиков с учетом результатов этого анализа.

Цель работы и задачи исследования

Цель работы - разработка общей методики анализа и синтеза измерительных систем с фазовыми датчиками механических величин, принцип действия которых основан на использовании плоскопараллельного бегущего магнитного поля. Исходя из указанной цели, в диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. Разработка теоретических основ анализа ЭМС с бегущим магнитным полем.

2. Разработка методики получения функций преобразования измерительных систем с фазовыми датчиками механических величин.

3. Выбор, разработка и обоснование методов анализа систематической погрешности ИС параметров угловых и линейных перемещений.

4. Анализ систематических погрешностей ИС.

5. Определение степени влияния различных факторов на результирующую погрешность ИС.

6. Выбор модели погрешности ИС, позволяющей провести полный анализ метрологических характеристик.

7. Обоснование способов определения электрических параметров датчиков механических величин.

8. Разработка методики инженерного проектирования ИС механических величин с заданными метрологическими свойствами.

Основные методы научных исследований

Теоретические исследования базовой ЭМС произведены путем использования впервые предложенной системы удельных первичных параметров, что позволило получить достаточно точные формулы для определения параметров идеализированных датчиков.

Использование разработанной системы удельных параметров распределенных магнитных линий позволило определить условия функционирования базовой ЭМС и сформулировать технические требования на разработку отдельных элементов.

В качестве инструмента для исследования электрических параметров датчиков с учетом дискретности распределения электромагнитных параметров разработана базовая имитационная модель ИС, позволяющая с высокой степенью приближения к реальной конструкции изучать свойства ИС. Имитационная модель позволила проанализировать степень влияния большинства конструктивных параметров на погрешность ИС.

Для анализа погрешности ИС с фазовыми датчиками и определения требований к параметрам элементов ИС может быть использована традиционная модель погрешности в форме многочлена, которая широко используется в теории многофакторного эксперимента. Показаны сложности использования традиционной модели при проектировании ИС механических величин. С целью упрощения синтеза ИС разработана модель погрешности, базирующаяся на анализе спектральных характеристик систематических погрешностей. Использование разработанной модели позволило решить проблему проектирования ИС с заданными метрологическими характеристиками.

Для моделирования измерительных систем использованы компьютерные среды BASIC, MathCAD, MAPLE.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций диссертации подтверждена результатами исследования ИС, созданных в рамках выполнения договорных и госбюджетных работ.

Научная новизна

1. Разработана новая базовая электромагнитная система с бегущим магнитным полем, позволившая создать ряд датчиков для измерения параметров линейных и угловых перемещений

2. Впервые разработана методика анализа процессов в ЭМС на основе использования удельных параметров распределенного магнитопровода.

3. Определены пути получения функций преобразования ИС с фазовыми датчиками, работающими в различных режимах.

4. Разработан алгоритм синтеза ИС с заданными метрологическими характеристиками.

5. Впервые разработан спектральный метод анализа погрешности МС, позволяющий учитывать взаимное влияние факторов.

6. Получены аналитические уравнения зависимости фазовой ошибки от перемещения при учете влияния большинства конструктивных параметров ЭМС.

7. Разработаны принципы построения имитационной модели ИС на основе датчиков с плоскопараллельным бегущим магнитным полем.

8. Выработаны рекомендации для проектирования ИС механических величин.

Практическая ценность

Практическая ценность работы заключается в использовании бегущего магнитного поля ЭМС для построения датчиков, расширении области применения ЭМФ, в использовании спектрального метода анализа систематических погрешностей при проектировании ИС.

1. Разработана ЭМС, позволившая использовать фазовый признак выходного сигнала для измерения параметров линейных и угловых перемещений с использованием универсальных блоков обработки информации, расширить область применения фазового признака выходного сигнала и повысить надежность ИС.

2. Разработаны датчики различного назначения для измерения параметров угловых и линейных перемещений на основе единой электромагнитной системы.

3. Разработаны различные способы реализации ЭМС, повышающие технологичность изготовления электромагнитных конструкций.

4. Определены пути получения функций преобразования и схем замещения датчиков с бегущим магнитным полем для анализа свойств ИС механических величин.

5. Разработана методика определения статических и динамических свойств датчиков.

6. Разработана базовая имитационная модель ИС на основе датчиков с бегущим магнитным полем, позволяющая проводить полный анализ электрических и метрологических свойств ИС.

7. Разработан алгоритм проектирования ИС из условия получения системы с заданной погрешностью измерений.

8. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом госбюджетных научно-исследовательских работ «Рзработка датчиковой аппаратуры».

9. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при выполнении НИР №928 «Исследование и разработка перспективных средств измерения» в рамках сотрудничества с предприятием п/я В-2572, г. Москва 1981 г.; НИОКР «Система измерения механических величин» в рамках сотрудничества с ПО «Электромеханика», г. Пенза 1983 г.; НИОКР «Разработка датчиковой аппаратуры» в рамках сотрудничества с в.ч. № 2541, г. Железнодорожный Московской области 1995г.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Спектральный метод анализа систематической погрешности ИС, позволяющий получить систематическую погрешность при несоответствии параметров идеальным значениям с учетом их взаимного влияния.

2. Теоретические основы анализа ЭМС с плоскопараллельным бегущим магнитным полем.

3. Методика использования результатов анализа систематической погрешности для синтеза ИС.

4. Методика определения влияния большинства конструктивных факторов на погрешность ИС.

5. Способы определения статических и динамических характеристик ИС механических величин.

6. Алгоритм проектирования ИС механических величин с заданными метрологическими характеристиками.

Апробация работы

Основные положения диссертации, результаты проведенных исследований, опыт практического применения разработок докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, всесоюзных, региональных, и отраслевых научно - технических симпозиумах, конференциях и семинарах:

Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза, 2007 г.; Международная научно-техническая конференция «Проблемы автоматизации и управления в технических системах», Пенза, 2007 г.; Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза, 2006 г.; Международный юбилейный симпозиум «Актуальные проблемы науки и образования», Пенза, 2003 г.; Международный симпозиум «Надежность и качество», Пенза, 2005 г.; Международная научно-техническая конференция «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» («Измерения-2006»), Пенза, 2006 г.; Международная научно-техническая конференция «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» («Измерения-2004»), Пенза, 2004 г.; Научно-техническая конференция «Автоматизация производства», Тула, 1994г.; Научно-техническая конференция «Измерения и контроль при автоматизации», Барнаул, 1991 г.; Научно-техническая конференция «Методы и средства измерения», Пенза, 1992 г.; Научно-техническая конференция «Проблемы применения микропроцессорных контроллеров», Минск, 1991 г.; Научно-техническая конференция «Методы и средства измерения механических параметров», Пенза, 1990 г.; Научно-техническая конференция «Измерение и контроль в производстве», Москва, ЦНИИ «Электроника», 1989 г.; Научно-техническая конференция «Методы и средства измерения», Пенза, 1989 г.; Научно-техническая конференция «Теория и практика производственных процессов», Уфа, УПИ, 1989 г.; Научно-техническая конференция «Датчики в системах куонтроля и управления», Ижевск, 1988 г.; Научно-технический семинар «Повышение уровня технической оснащённости ГАП», Севастополь, 1986 г.; Научно-техническая конференция «Методы и средства измерения», Пенза, 1982 г. Публикации

По материалам диссертации опубликовано 54 научных труда, в том числе учебное пособие, получено 4 авторских свидетельства на изобретения, 2 патента, издана монография. Отдельные результаты отражены в четырех отчетах по НИР. Основные положения диссертации полностью представлены в опубликованных работах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и приложений; содержит 367 страниц основного текста, 137 иллюстраций, 118 наименований использованных литературных источников, 37 страниц приложений.

Выводы

1. При проектировании фазовых датчиков на базе ЭМС с бегущим магнитным полем необходимо использовать имитационную модель ИС, которая позволяет получить абсолютную погрешность в зависимости от измеряемого перемещения при однофакторном воздействии.

2. Степень влияния отдельного фактора на результирующую погрешность следует определять весом данного фактора с учетом влияния других факторов.

3. Допустимые отклонения конструктивных параметров от расчетных значений можно определять из условия равенства весов с введением поправочных коэффициентов. Однако такое решение не является оптимальным.

4. Оптимальный результат дает определение допустимых отклонений параметров измерительной системы на основе спектральных характеристик отклонений фазы от действия факторов и минимальной стоимости изделия.

5. Электрический расчет магнитной системы следует вести по методике расчета маломощных трансформаторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе представлена теория анализа и синтеза фазовых датчиков с бегущим магнитным полем для информационно-измерительных и управляющих систем. Разработанная и реализованная электромагнитная система с бегущим магнитным полем позволила создать электромагнитные фазовращатели для измерения параметров линейных и угловых перемещений. Фазовые датчики позволяют измерять весь набор механических величин при практически неизменных блоках обработки информации. Разработанная ЭМС позволяет создавать датчики перемещений, носителем информации у которых является уровень выходного напряжения.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Разработана общая теория электромагнитной системы с бегущим неоднородным магнитным полем, основанная на использовании удельных параметров распределенной магнитной линии.

2. Разработан спектральный метод анализа систематических погрешностей фазовых датчиков с бегущим магнитным полем и произведен их полный анализ с помощью имитационной модели.

3. Разработан принцип построения электромагнитной системы с распределенными параметрами, позволившей создать фазовые датчики механических величин угловых и линейных перемещений. При этом структура ИС механических величин остается такой же, как и структура ИС на базе известных электромашинных фазовращателей.

4. Создана модель систематической погрешности измерительной системы с фазовыми датчиками механических величин на основе спектрального анализа погрешности.

5. Выработаны основы проектирования измерительных систем с датчиками механических величин. Предлагается производить электрический расчет измерительной системы, расчет характеристик системы и расчет элементов с целью получения ИС с заданными метрологическими характеристиками.

1. Азизов, А. М. К расчету переменности параметров в динамике преобразователей с распределенными параметрами / А. М. Азизов II Журнал прикладной химии. 1973 - № 2. - с. 445^448.

2. Азизов, А. М. Методическая погрешность исследования случайных коррелированных процессов / А. М. Азизов II Измерительная техника. 1969. - № 2. - с. 11—14.

3. Азизов, А. М. Вероятностный анализ нестационарного измерительного преобразователя с распределенными параметрами / А. М. Азизов // Труды науч.-техн. конф. Л. : ЛТИ им. Ленсовета, 1973.-С. 100-102.

4. Алиев, Т.Е. Индуктивные преобразователи для динамометрирования нефтяных скважин/ Т.Е. Алиев, В. Я. Едуш, М. А. Набиев II Изв. вузов. 1961. - № 12.

5. Ахметжанов, А. А. Высокочастотные системы передачи угла автоматических устройств/ А. А. Ахметжанов!I М. : Энергия, 1975.-278 с.

6. Ахметжанов, А. А. Индукционный редуктосин./ А. А. Ахметжанов, Н. В. Лукиных //- М. : Энергия, 1971. 78 с.

7. Артемьев, В. А. К расчету индуктивного фазогенераторного измерительного преобразователя / В. А. Артемьев II Изв. вузов. Приборостроение. 1976.- № 11 - с. 5-8.

8. Батищев, В.И. Методы оптимального проектирования./ В. И. Батищев // М. : Радио и связь, 1984. - 248 с.

9. Батоврин, А. А. Основы теории индукционных фазовращателей с пульсирующим полем. I А. А. Батоврин // — JI. : Судпромгиз, 1957. с. 3-25.

10. Батоврин, А. А. Электромашинные фазовращатели. / А. А. Батоврин //-Я. : Энергоатомиздат, 1986. 124 с.

11. Бронштейн, Н.Н. Справочник по математике. / Н. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев //. — М. : Наука, 1986. 544 с.

12. Вонсовский, С. В. Магнетизм. / С. В. Вонсовский // М. : Наука, 1971.- 1031 с.

13. Вулъвет, Дж. Датчики в цифровых системах. / Вулъвет Дж.// -М.: Энергоиздат, 1981.

14. Горячев, В. Я. Электрические параметры фазовых датчиков линейных и угловых перемещений / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин II Новые промышленные технологии. Вып. 1. М., 2007. - С. 48-52.

15. Горячев, В. Я. Редукционные датчики угловых перемещений с бегущим магнитным полем / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин, Ю. А. Ша-това II Новые промышленные технологии. Вып. 2. М., 2007. - с. 4852.

16. Горячев, В. Я. Влияние конструктивных параметров фазовых датчиков с бегущим магнитным полем на их метрологические характеристики / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин II Датчики и системы. Вып 12. М., 2006. - с. 18-22.

17. Горячев, В. Я. Схема замещения фазовых датчиков линейных перемещений / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин // Известия вузов (Поволжский регион). Технические науки. № 6. Пенза, 2006. - с. 237-244.

18. Горячев, В. Я. Фазовые датчики линейных перемещений с бегущим магнитным полем / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин II Новые промышленные технологии. Вып. 1. М., 2007. - С. 45^18.

19. Горячев, В. Я. Фазовые датчики угловых перемещений и крутящих моментов с бегущим магнитным полем / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин // Датчики и системы. Вып. 11. — М., 2006. с. 12-16.

20. Горячев, В. Я. Спектральный метод анализа погрешности фазовых датчиков механических величин / В. Я. Горячев II Известия вузов (Поволжский регион). Технические науки. № 5. Пенза, 2006. -с. 48-56.

21. Горячев, В. Я. Редукционные датчики угловых перемещений с бегущим магнитным полем / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин, Ю. А. Ша-това // Датчики и системы. Вып. 11.- М., 2007. с. 18-22.

22. Горячев, В. Я. Фазовые датчики механических величин с бегущим магнитным полем: монография / В. Я. Горячев. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - 307 с.

23. Горячев, В. Я. Передаточная функция датчика угловых перемещений на основе фазовращателя с электромагнитной редукцией / В. Я. Горячев, Ю. А. Шатова II Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, / 2007.-с. 172-173.

24. Горячев, В. Я. Основные соотношения и схема замещения для датчиков угловых перемещений с электромагнитной редукцией / В. Я. Горячев, Ю. А. Шатова // Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, 2007. - с. 173-175.

25. Горячев, В. Я. Электрические параметры фазовых датчиков механических величин / В. Я. Горячев II Труды Международного юбилейного симпозиума «Актуальные проблемы науки и образования». Пенза, 2003. - Т. 2. - с. 231-233.

26. Горячев, В. Я. Физические основы возникновения погрешностей датчиков с бегущим магнитным полем / В. Я. Горячев II Труды Международного юбилейного симпозиума «Актуальные проблемы науки и образования». Пенза, 2003. - Т. 2. - с. 238-240.

27. Горячев, В. Я. Фазовые датчики с неоднородным магнитным полем / В. Я. Горячев, Е. В. Николаева II Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, 2005. -с. 391-392.

28. Горячев, В. Я. Спектральный метод анализа погрешности фазовых датчиков механических величин / В. Я. Горячев II Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, 2005.-с. 383-384.

29. Горячев, В. Я. Влияние гармонического состава напряжения генератора на погрешность фазовых датчиков с бегущим магнитным полем / В. Я. Горячев II Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, 2005. - с. 382-383.

30. Горячев, В. Я. Бегущие волны магнитных линий с распределенными параметрами в датчиках механических величин / В. Я. Горячев II Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, 2006. - с. 328-332.

31. Горячев, В. Я. Особенности составления схем замещения многообмоточных электромагнитных устройств с распределенными параметрами / В. Я. Горячев II Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество». Пенза, 2006. - с. 332-335.

32. Горячев, В. Я. Определение влияния несинусоидальности выходного напряжения генератора на погрешность фазовых датчиков с бегущим магнитным полем / В. Я. Горячев // Материалы

33. Международной научно-технической конференции «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации» («Измерения-2004»). Пенза, 2004. - с. 36-38.

34. Горячев, В. Я. Электромагнитный фазовый датчик линейных перемещений / В. Я. Горячев, В. Н. Ашанин II Материалы научно-технической конференции «Автоматизация производства». -Тула, 1994.-с. 32.

35. Горячев, В. Я. Фазовые датчики / В. Я. Горячев II Материалы конференции «Измерения и контроль при автоматизации». Барнаул, 1991.-е. 23-31.

36. Горячев, В. Я. Фазовый датчик крутящих моментов / В. Я. Горячев, В. Н. Ашанин II Материалы конференции «Методы и средства измерения». Пенза, 1992. - с. 45.

37. Горячев, В. Я. Особенности использования датчиков в тяжелых условиях / В. Я. Горячев, В. Н. Ашанин II Материалы конференции «Проблемы применения микропроцессорных контроллеров». Минск, 1991. - с. 34-35.

38. Горячев, В. Я. Фазовые датчики / В.Я.Горячев, В. Н. Ашанин II Материалы конференции «Методы и средства измерения механических параметров». Пенза, 1990.

39. Горячев, В. Я. Фазовые датчики измерения механических величин / В. Я. Горячев II Материалы конференции «Информатика и системы управления». М., 1989. - Сер. 5. - Вып. 1.

40. Горячев, В. Я. Фазовый датчик перемещений / В. Я. Горячев, Ю. К. Чапчиков // Материалы конференции «Методы и средства измерения». Пенза, 1989. - с. 56-58.

41. Горячев, В. Я. Фазовый датчик перегрузок / В. Я. Горячев II Материалы конференции «Теория и практика производственных процессов». Уфа, 1989. - С. 56-57.

42. Горячев, В. Я. Датчик угловых перемещений / В. Я. Горячев, И. П. Фентисов // Материалы научно-технической конференции «Датчики в системах контроля и управления». -Ижевск, 1988.

43. Горячев, В. Я. Измерение линейных перемещений на основе изменения фазы / В. Я. Горячев, Д. В. Стахурлов II Материалы научно-технической конференции «Датчики в системах контроля и управления». Ижевск, 1988.

44. Горячев, В. Я. Цифровой индуктивный датчик перемещений / В. Я. Горячев, А. 77. Чепасов, В. В. Марченко // Труды семинара «Повышение уровня технической оснащённости ГАП». — Севастополь, 1986.

45. Горячев, В. Я. Электромагнитные растры и их применение в датчиках механических величин / В. Я. Горячев, С. 77. Пискарёв II Научно-техническая конференция «Методы и средства измерения». -Пенза, 1982.-с. 56.

46. Горячев, В. Я. Функция передачи индуктивного датчика давлений / В. Я. Горячев, Т. Т. Грушенкова II Датчики систем контроля и управления : межвуз. сб. Пенза, 1984. - с. 123.

47. Горячев, В. Я. Электромагнитный датчик перемещений на основе экранирующего эффекта / В. Я. Горячев, С. 77. Пискарёв II Датчики систем контроля и управления : межвуз. сб. Пенза, 1984. -с. 41-47.

48. Горячев, В. Я. Определение оптимальных размеров меандров электромагнитных датчиков / В. Я. Горячев II Датчики систем контроля и управления : межвуз. сб. Пенза, 1983. - с. 53-56.

49. Горячев, В. Я. Исследование рельсовых цепей с путевым фазочувствительным приемником / В. Я. Горячев, А. М. Брылеев II Труды МИИТ. Вып. 348. М. : Транспорт, 1970. - с. 45-56.

50. Горячев, В. Я. Анализ работы бесконтактных фазочувствительных приемников / В. Я. Горячев, Б. М. Степенский II Труды МИИТ. Вып. 348. М. : Транспорт, 1970. - с. 33-39.

51. Горячев, В. Я. Датчики крутящих моментов вращающегося вала / В. Я. Горячев, В. Н. Ашанин // Информ. листок ПЦНТИ. № 221-92. Пенза, 1992. - 4 с.

52. Горячев, В. Я. Вихретоковый датчик малых перемещений / В. Я. Горячев, В. Н. Ашанин // Информ. листок ПЦНТИ. № 177-92. -Пенза, 1992.-4 с.

53. Горячев, В. Я. Фазовые датчики линейных перемещений / В. Я. Горячев, В. Н. Ашанин // Информ. листок ПЦНТИ. № 223-92. -Пенза, 1992.-4 с.

54. Горячев, В. Я. Фазовый датчик угловых перемещений / В. Я. Горячев, В. Н. Ашанин II Информ. листок ПЦНТИ. № 180-92. -Пенза, 1992.-4 с.

55. Горячев, В. Я. Электромагнитный фазовый датчик крутящего момента / В. Я. Горячев, В. Н. Ашанин II Информ. листок ПЦНТИ. № 137-92. Пенза, 1992. - 4 с.

56. Гутер, Р. С. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. / Р. С. Гутер, Б. В. Овчинский //- М. : Наука, 1970. 432 с.

57. Добровольский, И.Г. Анализ точности измерений значений информационно измерительных систем. / И.Г. Добровольский II Контроль. Диагностика. - 2002, - №5 - с. 41 - 44.

58. Домрачеев, В. Г. Критерии оценки точности цифровых преобразователей угла / В. Г. Домрачеев, Б. С. Мейко // Измерительная техника 1975. № 11 с. 22-25.

59. Домрачеев, В. Г. Цифровые преобразователи угла / В. Г. Домрачеев, Б. С. Мейко // — М.: Энергоиздат, 1984. 328 с.

60. Домрачеев, В. Г. Цифроаналоговые системы позиционирования: Электромехатронные преобразователи./ В.Г. Домрачее, Ю.С. Смирнов// -М. : Энергоатомиздат, 1990. 207 с.

61. Душинский, В. В. Оптимизация технологических процессов в машиностроении / В. В. Душинский, Е. С. Пуховский, С. Г. Радченко //-Киев: Техника, 1977. 176 с.

62. Ермаков, С. М. Математическая теория планирования эксперимента / С. М. Ермаков //- М. : Наука, 1983. 392 с.

63. Зарипов, М. Ф. Индуктивные преобразователи больших линейных перемещений с распределенными параметрами магнитных цепей/ М. Ф. Зарипов // Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1963.

64. Зарипов, М.Ф. Энерго информационный метод анализа и синтеза чувствительных элементов систем управления./ Зарипов М.Ф., Петрова И.ЮЛ - Датчики и системы, 1999, №5.

65. Зарипов М. Ф. Преобразователи с распределенными параметрами для автоматики и информационно-измерительной техники / Зарипов М.Ф.//- М. : Энергия, 1969. 176 с.

66. Зельдович, Я. Б. Элементы прикладной математики. / Я. Б.Зельдович, А. Д. Мышкис// -М. : Наука, 1967, 647 с.

67. Зилъберман, Г. Е. Электричество и магнетизм / Г. Е. Зилъберман //- М. : Наука, 1970. 384 с.

68. Кифер, И.И. Характеристики ферромагнитных сердечников./ И.И. Кифер //М. : Энергия, 1967, 168 с.

69. Конюхов, Н. Е. Электромеханические функциональные преобразователи. /Конюхов Н. ЕЛ М. : Машиностроение, 1977. -235 с.

70. Конюхов, Н. Е. Унифицированный преобразователь линейных перемещений / Н. Е. Конюхов, А. А. Курицкий // Приборы и системы управления. 1984. - № 10. - С. 29-30.

71. Конюхов, Н. Е. Электромагнитные датчики механических величин./ Н. Е. Конюхов, Ф. М. Медников, М. Л. Нечаевский II М. : Машиностроение, 1987 - 256 с.

72. Конюхов, Н. Е. Расчет электромагнитных полей в трансформаторных датчиках перемещений./ Н. Е. Конюхов, Б. В. Скворцов, А. А. Курицкий //Изв. вузов. Приборостроение,- 1983. — № 6. С. 3-8.

73. Конюхов, Н. Е. Трансформаторные функциональные преобразователи с профилированными вторичными контурами./ Н. Е.363

74. Конюхов, Ф. М. Медников, Л. Ф. Куликовский. // —М.: Энергия, 1971. -103 с.

75. Куликовский, Л. Ф. Индуктивные измерители перемещений./ Л. Ф. Куликовский //- М.: Госэнергоиздат, 1961.

76. Левгиина, Е. С. Электрические измерения физических величин./ Левшина, Е. С.// Д.: Энергоатомиздат, 1983. - 320 с.

77. Мартяшин, А. И. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения I А. И. Мартяшин, Э. К. Шахов, В. М. Шляндш //- М.: Энергия, 1976. 392 с.

78. Маделунг, Э. М. Математический аппарат физики / 3. М. Маделунг II- М.: Наука, 1968. 618 с.

79. Машкинов, Л.В. Новое мостовое устройство./ Л.В. Машкинов II Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2001, №3.

80. Михайлов, П.Г. Стабильность микроэлектронных датчиков и технологий./ П.Г. Михайлов//- Пенза, 2003.- 231 с.

81. Новицкий, П. В. Методы расчета комплексного магнитного сопротивления стали при различной степени проявления поверхностного эффекта./ П. В Новицкий. II Труды ЛПИ им. Калинина, 1956.-№ 184.-с. 82-86.

82. Новицкий, П. В. Цифровые приборы с частотными датчиками./ П. В. Новицкий, В. Г. Кнорринг, В. С. Гутников // Л. : Энергия, 1970.-360 с.

83. Орнатский, 77. 77. Теоретические основы информационно-измерительной техники./ П. П. Орнатский П Киев: Вища шк., 1983.-455 с.

84. Осадчий, Е. 77. Проектирование датчиков для измерения механических величин./ Е. 77. Осадчий// М.: Машиностроение, 1979.-480 с.

85. Осадчий, Е. 77. Испытательное оборудование и методы испытаний элементов систем автоматики./ Е. /7. Осадчий // Пенза, 1981.- 110с.

86. Осадчий, Е. 77. Методы проведения эксперимента при проектировании измерительных элементов систем автоматики и телемеханики./Е. 77. Осадчий , В.И. Карпов //-Пенза, 1988. 84 с.

87. Петрова, И.Ю. Микроэлементы систем управления с распределенными параметрами различной физической природы./ ЕЮ. Петрова// М. : Наука, 1979. - 110 с.

88. Преснухин, Л.Н. Муаровые растровые датчики положения и их применение./ Л.Н. Преснухин, В.Ф. Шанъгин, Ю.А. Шаталов // -М. : Машиностроение, 1969, 210 с.

89. Преснухин, Л. П. Синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы в преобразователях «угол код»/ Л. Н. Преснухин // Электричество, 1970. - № 9. - с. 52-54.

90. Пулъер, Ю. М. Индукционные электромеханические преобразователи./ Ю. М. Пулъер, Ю. А. Колесов, Э. И. Асиновский II — М.: Энергия, 1969.- 110 с.

91. Романовский, 77. И. Ряды Фурье. / П. И. Романовский// -М. .-Наука, 1973.-336 с.

92. Сафонов, Л. Н. Прецезионные датчики угла с печатными обмотками./ Л. Н. Сафонов // М.: Машиностроение, 1977.

93. Свечарник, Д. В. Дистанционные передачи. / Д. В. Свечарник II М., 1966.-480 с.

94. Спектор, С. А. Электрические измерения физических величин./ Спектор С. A.//-JI.: Энергоатомиздат, 1987. 321 с.

95. Турчак, Л. И. Основы численных методов / Л. И. Турчак II -М.: Наука, 1987.-319 с.

96. Уайлд, Д. Оптимальное проектирование./ Д. Уайлд // М.: Мир, 1981.- 105 с.

97. Хрущев, В. В. Электрические микромашины автоматических устройств./ В. В. Хрущев// М.: Энергия, 1976. - 384 с.

98. Чернецов, К. Н. Проектирование технических средств автоматики и телемеханики / К. Н. Чернецов, Е.П. Осадчий // Датчики систем автоматики: Межвуз. сб. науч. тр. Пенза, 1976. — 91 с.

99. Шенк, X. Теория инженерного эксперимента./ X. Шенк// -М.: Мир, 1972.-383 с.

100. Шляндин, В. М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы./i?. М. Шляндин.//- М.: Высш. шк., 1973. 280 с.

101. Шторм, Р. Теория вероятностей. Математическая статистика. /Шторм Р. Р\ Статистический контроль качества. М.: Мир, 1970.-368 с.

102. Шульгин JI. В. Магнитомодуляционные преобразователи угла поворота в код./ Шульгин Л. В Л М.: Энергия, 1968. - 87 с.

103. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ./ Т. Шуп // Практическое руководство. Пер. с англ. М.: Мир, 1982. - 238 с.

104. Юферов Ф. М. Электрические двигатели автоматических устройств./ Ф. М. Юферов// М., 1959. - 224 с.

105. Юферов Ф. М. О намагничивающих силах и вращающих моментах двухфазных несимметричных электрических машин/ Ф. М. Юферов //Изв. вузов. Электромеханика. 1965. - № 2.

106. Патент ФРГ. № 960831. Генте. Индуктивный датчик с линейным перемещением. Пат. 2119642 SU.

107. Пат. 2119642 SU. Датчик линейных перемещений. / В. Я. Горячев, В.Н. Ашанин, В. А. Мещеряков // Заявка № 96108051; зарегистрирован 27.09.1998. Опубл. 27.09.98. - Бюл. № 27.

108. Пат. 2272244 SU. Фазовый датчик линейных перемещений / В. Я. Горячев, В. И. Волчихин, А. П. Чепасов II Заявка № 2004119997; зарегистрирован 20.03.2006. Опубл. 20.03.06. - Бюл. № 8.

109. А.с. 972216 SU. Преобразователь линейных перемещений в электрический сигнал / В. Я. Горячев, В. В. Марченко, А. П. Чепасов. -Опубл. 07.11.1982.-Бюл. №41.

110. А.с. 1161815 SU. Датчик линейных перемещений / В. Я. Горячев, А. П. Чепасов, В. А. Иванов. Опубл. 15.06.1985. - Бюл. № 22.

111. А.с. 1071927 SU. Устройство для измерения положения подвижного объекта / В. Я. Горячев, А. П. Чепасов, Г. С. Никифоров. -Опубл. 07.02.1984. Бюл. № 5.

112. А.с. 1044959 SU. Фазовый преобразователь перемещений / В. Я. Горячев, Л. Н. Александрова, А. П. Чепасов, Н. К. Маркелов. -Опубл. 30.09.83. Бюл. № 36.