автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Электрометрические, инфразвуковые информационно-измерительные системы и их каноническое представление

2/

значение объёма за «единицу», то фазовый объём в пространстве сосуда и симметрию системы можно представить числами- «счётом на предъявителя»:

Ti

А Уж AVr

1 1 1 1 4 1 I 1 1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

т т t Т t t t t t T2 t

V, (G), Т

в котором фазовый объём Уж -жидкости, Уг -газа в конфигурационном пространстве сосуда вместимости V представлен формулой V + V = V = Const. Счёт наглядно иллюстрирует

ЭЮ Z

действие дифференциального оператора А, представляющего инварианты действия групп, имеющего прямой физический смысл для описания и представления физических наблюдаемых величин. Физически изменение объёма жидкости на величину ±АУЖ автоматически вызывает равное и противоположное изменение объёма газовой фазы + АУГ, что является одновременно иллюстрацией метода исследования бесконечных групп наложением на них условий конечности, иллюстрацией принципа гомотопической инвариантности. В представлении симметрии модели измерения участвуют {Gi} и {G2}- числовые представители объёма жидкости и газа, {G} - числовой представитель объёма V (вместимости сосуда), абстрактные G-GROUPS, действующие через своих представителей на объектах, подобъектах и фактор объектах. Если по определению [16] пространство представления {G} группы G является прямой суммой {G}={Gi}©{G2} подпространств (GJ и {G2}, то в каждом из этих подпространств групповое линейное представление Т=Т] © Т2 является прямой суммой подпредставлений Ti и Т2 .

1.9 Представление симметрии

Симметрия входит в различные понятия и теории в качестве одного из главных условий образования этих понятий. Симметрия является характеристическим свойством отношения эквивалентности. Как познавательный процесс измерения согласованы с процессом симметризации. Высшее проявление активности понятия - включение его в систему образования других понятий. Симметрия выступает как активно функционирующее понятие, образующее другие связанные с ней сущности. У истоков симметрии лежит математика. Все

36

шгебры, а функциональном анализе модули ( обобщающие как понятие абелевой группы, так и юнятие векторного пространства - абелева группа есть тосй ) приводят к различным функциональным представлениям пространства. Это позволяет по новому осветить некоторые пгарые проблемы, выявить, возникающие на стыках различных наук, различные аспекты ^следований. Такой подход всё больше становится мощным источником эвристических методов современного знания. За термином информационно-измерительный процесс тактически стоит некоторое общенаучное содержательное (неформализованное) понятие. В овременных науках выработался особый приём уточнения (как говорят, экспликации) одержательных научных понятий. В самых общих чертах этот метод заключается в том, что точняемое понятие заменяется другим, точным, описанным в рамках некоторой (атематической теории понятием, которое характеризует определённые (информационно-змерительные) аспекты уточняемого понятия. В качестве такого понятия было использовано онятие короткой точной строки в виде некоторой целостной структуры. Рассмотрение рупповых, категорных, функториальных сторон короткой точной строки порождает проблему емантической стороны информационно-измерительного процесса и даёт толчок развитию овой научной дисциплины- семиотики.

1.12 Основные выводы по разделу и постановка задачи исследования

Информационно-измерительный процесс сложен и имеет иерархическую структуру, в второй измерениям отводится низшая, а информации высшая иерархическая роль. В этой грархии проблема точного представления среды нашего существования выводится сначала на 5мерительную ( инструментальную ), затем на групповую и далее на категорную ункториальную точку зрения. Такова общая концепция. Реальные информационно-верительные системы могут создаваться на основе существующих концепций и эедставлений. Это направление состоит в эпистемологической интерпретации идеала. В связи этим в работе ставятся следующие основные задачи:

1. Разработка методологической основы канонического представления информационно мерительного процесса.

2. Разработка на основе канонического представления электрометрических, [евмометрических, инфразвуковых информационно-измерительных систем и систем с оссинг-симметрией.

202.

7.Для существующих систем измерения расхода сплошных сред и методов размерного контроля повышения эффективности их функционирования дает применение базовой модели информационно - измерительной системы с кроссинг - симметрией.

8.Инфразвуковой метод измерения давления газа эффективен при модернизации анализаторов состава газа (оптико - акустического типа), использующих взаимодействие излучения и вещества.

9.Неисчерпаемое разнообразие информационно - измерительных систем наводит на мысль о поиске некоего универсального класса моделей (типа коммутативной диаграммы), которые могли бы каноническим образом воспроизводить поведение любой информационно -измерительной системы.

10.Коммутативная диаграмма применительно к электрическим ИИС моделирует их работу в декартовой системе координат скалярным произведением векторов, применительно к тневмометрическим ИИС моделирует их работу в пространстве состояний (фазовом фостранстве) газа отдельными дискретными порциями газа, перетекающими из сосуда зысокого давления в сосуд низкого давления, применительно к инфразвуковым ИИС моделирует их работу в фазовом пространстве (пространстве состояний) газа непрерывными возмущениями по объему «газовой подушки».

11 .Коммутативная диаграмма применительно к этим моделям процесса измерения ¡лектрических и неэлектрических величин демонстрирует способность работать на стыке наук, тредставлять одну модель другой моделью - пневмометрическую модель электрической моделью.

12.Главная особенность канонического подхода к информационно - измерительному троцессу состоит не в этом, а в том , что в отличии от большинства новых наук, возникавших сак правило, на стыке двух ранее существовавших наук и характеризуемых проникновением метода одной науки в предмет другой, канонический подход к характеристике «простоты и ложности» информационно - измерительного процесса возникает, опираясь не на граничные, I на внутренние точки различных наук. Информационно - измерительная техника не может (овольствоваться только тем, чтобы кодифицировать количественные результаты кспериментов. Она должна, прибегая к обобщениям, выйти за пределы опыта в более >бширную систему. Коммутативные диаграммы и короткие точные строки ставят процесс [змерения на феноменологическую основу. Это значит , что каноническая модель процесса (змерения имеет универсальный характер.

2/3

97.А.С. 1377595 СССР, МКИ G OIF 17/00. Устройство для измерения объёма жидкости. / Б.К.Брюханов, Б.К.Григоровский, В.Н.Ерицев, С.Н.Наумова, В.В.Жук-№4054053389/24-10; заявл.09.04.86; опубл. 29.02.1988. Бюл.№8.

98.A.C. 1170793 СССР, МКИ G OIL 13/02. Устройство для измерения давления газа. / Б.К.Брюханов, Ю.М.Барковский, Б.К.Григоровский, Е.В.Дубровская, В.Н.Ерицев-№4870255/10; заявл. 18.06.91; опубл. 23.10.1992. Бюл.№39.

99.Пат.заявка 95115531 РФ, МКИ G 01 F 1/00. Способ измерения расхода и сплошности жидкости. / Григоровский Б.К., Серпокрылов М.И., Хрусталёва И.А.-заявл.04.09.95; решение о выдаче пат.РФ 10.12.97.

100.Виноградов И.М. Основы теории чисел.-М.: Наука. 1972-168с.

101.Боревич З.И., Шафаревич И.Р. Теория чисел.-М..Наука. 1972-495 с.

102.Бурбаки Н. Общая топология. Топологические группы. Числа и связанные с ними группы и пространства-М. :Наука. 1969-3 90с.

103 .Маделунг Э. Математический аппарат физики.-М. :Наука. 1968-618с.

104.Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров.-М. :Наука. 1968-720с.

105.Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике-М.:Наука. 1977-438с.

106.Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели,-М.-.Наука. 1977-407с.

Ю7.Клышко Д.Н. Число Авогадро: смысл и размерность // Химия и жизнь.-1976-№9-с.70.

108.Эллиот Дж., Добер П. Симметрия в физике.т.1-М.Мир. 1983-364с.

109.Эллиот Дж., Добер П. Симметрия в физике.т.2-М.:Мир.1983-410с.

1 Ю.Пирсон Р. Правила симметрии в химических реакциях.-М.:Мир.1979-592с.

Ш.Шаповалов В.Н. Симметрия дифференциальных уравнений // Известия Вузов. Физика-1977-№6-с.57-64.

112.Болтянский В.Г., ВиленкинН.Я. Симметрия в алгебре. М. .Наука. 1967-283 с.

ПЗ.Хамермеш М. Теория групп и её применение к физическим проблемам.-М.:Мир. 1966-587с.

1 Н.Шмутцер Э. Симметрии и законы сохранения в физике-М.:Мир.1974-256с.

115.Арнольд В.И. Обыкновенные дифференциальные уравнения-М.:Наука.1975-239с.

116.Арнольд В.И. Дополнительные главы обыкновенных дифференциальных уравнений,-М.:Наука. 1978-304с.

117.Фейнман Р. Характер физических законов.-М.'.Мир. 1968-231с.

Л'Ли я-астоящий .акт о том, что да предориятииЛК—НХК, КуЙбШТбИСКОМ НПЗ, ОрДЁ~

Ленина НПК_________;________

уровнемеры и сигнализаторы типа УЦП-2М. 14ИУ—1 г СПУ-1. СПУ-1М

наименование процесса, материала, прибора, .машин и т. д. [¡ов.ани.и результатов, получанных по научно-теследоаателыжим и опытио-колструкторсюим ра-

еыы (работы), 1« договора, :ная стоимость раздела, х/дог.) НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТЫ Номер государственной регистрации Ф. И. О. м-сполннтелен . работы Вне.1 (кварт начало фен не ал, го:0 окончание

|/?5, "ПпрАдтр.тгйтт'ие тгп- Григоров-

'76 казателеи каче- ский Б.К.

ства нештепродук- БрюхановБ. к.

тов по параметра: Завьялов

технологического В .Г. 1975 1976

режима" Еридев В.I: •

"Проблема управле _

г нил качеством как

обобщение задачи

ид ен тифика дии "

- - 1

.роцессе внедрения (опытио-дромышлешюй проверки) ¡проведены следующие работы

лены теоретически и реализованы технически физические инварианты, щие в основе работы пневмоакустических уровнемеров и приборов с итной левитацией.

объединение "Поиск"

Всесоюзный научно-исследовательский

институт патентной.информации

113035, Москва, Раушская наб., 4 тел. 228г»б5-»15-'.

■ ¿4.02.64г. » 34-17-21040 на » 20/7026 от

06.12.83г.

начальнику отдела тов. итепнову Ь.Ь.

СВР & I км об использовании изобретений /-*/ »

по а.с. № 394068 - М

* а. с. шш заявки Министерство ведомство Дата вачала исп. иэобр-я ' Наименование яредяр. организаций и т. а. I Местоигхождение Экономический эффект в руб. я год» за который он показан

1 .':'■ • 2 3 4 ' | 5 .. Г «

-- Минвуз

432344 Минэнерго Минэнерго

437734 ; '

394068 Миннефтехишром 01.04.76г. "Куйбышевнефтеоргсинтезм.727о5р/78г.

20^09.81г. Куйбышевский политех.ин-т г.Куйбышев

Винницкая обл.

20 Л 2.78г. "Винницаэнерго" 20.12.78г. Ладынинская ГРЭС'

613632 -Минвуз' 683549 693188 -и-703702 807132

869412"; ' по а.с.

(I

_ л _ и

'Зав. ОСИФ-ЦСИС

10.01.73г.,отч.76г. Орг. п/я А-1228 101000»Москва,Центр

03.II.80г. Куйбышевский политех.ин-т г.Куйбышев . 03.11.80г. 01.09.80г. 01.01.80г. 20.02.80г.

04.01.82г. Орг. п/я Г-4184 101000,Москва»Центр 981р/82г.

591704, 601146, 601941, кхж22, 715937, 726565, 802282, 838467, 851691, 861926, 985581 - по даншя/. ■ Госстатртчетности не кппользованы.

/!} /В.В.Яхлаков/

+1- сведения за пять лет с момента первого использования изобретения /справка для производства выплаты вознаграждения/$ 2— полные сведения; 3- первое использование; А- первое использование и сведения об использовании з отрасли /для министерств/. ^

'Кэ

г. Куйбышев: Тип. УЭЗ КПтИ. Зак. 8. Тир. 500.

УДОСТОВЕРЕНИЕ

ЗА УСПЕХИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ СССР

Тов.

........................................

.......о£?ги. %.

ПОСТАНОВЛЕНИЕМ КОМИТЕТА СОВЕТА ВЫСТАВКИ ДОСТИЖЕНИЙ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

" НАГРАЖДЕН

БРОНЗОВОЙ

: - > МЕДАЛЬЮ м. п. Комитет совета ВДНХ

Постанов. N .-¿б/г/Г от г

УДОСТОВЕРЕНИЕ

ЗА УСПЕХИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ СССР

...................Зэо^ис......................

¿¡¿¿V

ПОСТАНОВЛЕНИЕМ ГЛАВНОГО КОМИТЕТА ВЫСТАВКИ ДОСТИЖЕНИЙ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

НАГРАЖДЕН

БРОНЗОВОЙ

МЕДАЛЬЮ

\ и, \\

- 'Л

м. п., ! п Плавный комитет ВДНХ

контролировать объем или уровень жидкого или сыпучего вещества (а. с. № 432344 от 15.06.74).

Структурная схема инфразвукового уровнемера состоит из: измерительной головки I, электронного блока II, контролируемого сосуда с жидкостью и масштабирующего сосуда III (а. с. № 591704 от 5.02.78).

Принцип действия его состоит в следующем. К сосуду 3 с веществом 22 неизвестного объема Vx, присоединен эталонный сосуд 2 известного объема Уэт- Полный объем контролируемого сосуда Vo при этом также считается известным. Разделяющая контролируемый и эталонный сосуды упругая мембрана 1 с приводом колеблется с инфразвуковой частотой. Таким образом, она является задатчиком двуполярных пульсаций давления (инфразву-ковыхволн). 1

Работа измерителя объема описывается соотношением:

АР» т

Vx = Vo-Va

Д/?г

где ДРГ и АРэт соответственно величины пульсаций давления в контролируемом и эталонном сосудах, снимаемые с датчиков пульсаций 5 и 6. Чтобы избежать операции деления действующее значение пульсаций давления ДРГ стабилизируется на заданном уровне при помощи обычной системы автоматического регулирования. Таким образом, выходной сигнал, снимаемый с датчика пульсаций давления в эталонном сосуде,"будет пропорционален объему жидкости или сыпучего вещества в контролируемом сосуде.

Применение конструктивно автономной измерительной головки позволило сделать прибор универсальным, применяемым как для измерения объема при присоединении измерительной головки непосредственно к закрытому контролируемому сосуду, так и для измерения уровня. В последнем случае измерительная головка присоединяется к специальной открытой снизу трубе, опущенной в контролируемое вещество (масштабирующей трубе) (а. с. 587333 от 20.01.78). Внутри измерительной головки помещен эталонный сосуд и предусмотрено крепление трех электродинамических низкочастотных головок прямого излучения, одна из которых является задатчиком, две — приемниками инфразвука.

Для выравнивания статических давлений, возникающих при изменении газового объема в масштабирующей трубе предусмотрены акустические фильтры 4, соединяющие эталонный и контро-

этилена, которая хорошо изолирует всю измерительную гилиьлу от паров агрессивной жидкости и в то же время практически не уменьшает их чувствительности (а. с. № 2587600/10 от 26.07.78). Шкала вольтметра отградуирована в процентах заполнения контролируемой емкости.

мои а

Kltiy

__I

■Puc.l

Инфразвуковой измеритель объема и уровня. Структурная схема.

I — измерительная акустическая головка.

II — электронный блок. III — контролируемый сосуд с жидкостью и масштабирующий сосуд. 1 — упругая мембрана, 2 — эталонный сосуд, 3 — масштабирующий сосуд, 4 — акустический фильтр (капилляр), 5, 6 — датчики пульсаций давления в масштабирующем (контролируемом) и эталонном сосудах, 7 — защитные кожухи, 8 — фильтр нижних частот Баттерворта, 9, 18 — усилители напряжения, 10, 19 — квазипиковые детекторы, 11, 20 — сглаживающие фильтры,

21 — цифровой показывающий прибор, 13 — источник опорного напряжения, 14 — множительное устройство, 15 — звуковой генератор ин-франизкой частоты, 16 •— усилитель мощности,

22 — контролируемое вещество.

Опытно-промышленная эксплуатация показала, что прибор может быть использован для измерения количества жидкости или сыпучего вещества с основной погрешностью около 2,5%, а возможность непрерывного автоматического контроля позволит включить его в единый комплекс первичных преобразователей АСУ ТП.

IX ГС