автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Элементы и устройства стабилизации мощности измерительных генераторов с колебательным контуром

684617590

На правах рукописи

ЮМАГУЛОВ Николай Иванович

ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА СТАБИЛИЗАЦИИ МОЩНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ (развитие теории, исследования и разработка)

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 ЛРН ?т

Уфа - 2010

004617590

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Бирская государственная социально-педагогическая академия» на кафедре технологического образования

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Галиев Анвар Лутфрахманович Стерлитамакская государственная педагогическая академия им. Зайнаб Биишевой

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Коровин Валерий Михайлович

ОАО «Башнефтегеофизика» г.Уфы

Ведущее предприятие:

доктор технических наук, профессор Ясовеев Васих Хаматович Уфимский государственный авиационный технический университет

ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» филиал в г. Стерлитамак

Защита состоится «27» декабря 2010 г. в 10— часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.02 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа-центр, ул. К. Макса, 12, УГАТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета.

Автореферат разослан «24» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д. т. н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. На сегодняшний день среди большого числа решаемых задач большое внимание уделяется развитию средств измерений, контроля и управления как источника объективной и воспроизводимой информации о величинах, характеризующих качество производственных процессов, состояние и свойства объектов исследования (ОИ).

Зачастую оценку состояния ОИ осуществляют через электрофизические параметры (ЭП), как наиболее удобные для измерения, передачи и воспроизведения. Общепринятые методы оценки ЭП состоят в том, что в ОИ вводится электрическая энергия в виде заданного значения электрического тока или напряжения. Однако при исследовании теплозависимых объектов введение электрической энергии вызывает изменение их термодинамического состояния, проявляющееся в изменении их формы, структуры и ЭП. В свою очередь, изменение ЭП приводит к изменению величины протекающего через него тока или напряженности приложенного электрического поля и, соответственно, рассеиваемой в нем электрической энергии. Неопределенность вносимого возмущения, вызванная нелинейной зависимостью изменения ЭП ОИ от приложенной электрической энергии, отражает существенный недостаток общепринятых методов измерения, выраженный плохой воспроизводимостью полученных результатов измерения и невозможностью их интерпретации.

Для получения однозначных и воспроизводимых результатов при исследовании теплозависимых объектов в работах, проводимых под руководством Гусева В.Г., предложено использовать измерительные генераторы заданной мощности (ИГЗМ), обеспечивающие постоянство вносимого возмущения и определенность термодинамического состояния ОИ. Ими рассмотрены структурные схемы аналоговых и цифровых ИГЗМ, принципы их построения и представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований. В работах, выполненных под руководством Галиева А.Л., предложен метод оценки ЭП и свойств ОИ, в котором на заданном уровне поддерживается не только мощность, но и энергия импульсов воздействия. Недостаточная разработанность вопроса технической реализации устройств, обеспечивающих работу ИГЗМ в постоянном энергетическом режиме, не позволила ИГЗМ найти широкого применения на практике.

Возникшее противоречие между недостаточной разработанностью вопросов технической реализации ИГЗМ и одновременно возросшим на сегодняшний день интересом к теплозависимым объектам подталкивает к переходу от использования общепринятых методов измерений ЭП к дальнейшему развитию и применению метода, связанного с применением ИГЗМ. Решение задач диссертационной работы, связанных с использованием измерительных операций, обеспечивающих заданный энергетический режим, при правильной

трактовке и интерпретации ее результатов, открывает потенциальные возможности получения большего объема информации относительно свойств и состояния энергозависимых объектов.

Актуальность данной работы также подтверждается тем, что данное направление исследований было отмечено грантом Минобразования РФ под названием «Измерительные генераторы заданной мгновенной электрической мощности», а также включено в программу сотрудничества Минобразования и Минобороны РФ, выполненную на кафедре ИИТ УГАТУ под руководством д.т.н., профессора Гусева В.Г.

Целью диссертационной работы является исследование стабилизирующего действия колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность, разработка новых схемных решений с колебательным контуром, которые позволяют улучшить технические характеристики, повысить экономичность и надежность исследуемых устройств (ИГЗМ) в целом.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:

1. Выявлены области применения ИГЗМ. Обобщены известные методы и подходы оценки электрофизических параметров исследуемых объектов. Описаны электрофизические исследования, основанные на использовании ИГЗМ с автономным питанием. Проведена классификация ИГЗМ. Обобщены известные способы стабилизации мощности измерительных генераторов, принципы их построения и технические требования, предъявляемые к ним.

2. Проведен анализ и обоснование физической реализуемости, условий стабилизации мощности, рассеиваемой в нагрузке колебательного контура, с последующей разработкой структурной и принципиальной схемы с обратной связью в системе стабилизации мощности ИГЗМ с колебательным контуром.

3. Разработана и исследована структурная и принципиальная схема программно-управляемого измерительного генератора с колебательным контуром и формирователем временных интервалов в системе стабилизации мощности.

4. Проведен анализ условий стабилизации мощности измерительных генераторов с формирователем импульсов, заполненных затухающими синусоидальными колебаниями с автокоррекцией мощности.

5. Разработаны математические модели, позволяющие проводить оценку основных технических характеристик и возможностей ИГЗМ.

6. Проведены экспериментальные исследования разработанных ИГЗМ.

Методы исследования. Для получения научных результатов в диссертационной работе были использованы методы и подходы, применяемые в области теоретических основ электротехники, теории электрических цепей и электроники. При этом моделирование и исследование свойств рассматри-

ваемых схем выполнялось с помощью прикладных программных пакетов \iathCad 2000 Professional и Micro Сар v.8.1.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа физической реализуемости и условий стабилизации мощности, рассеиваемой в нагрузке колебательного контура.

2. Структурная и принципиальная схема ИГЗМ с обратной связью, поддерживающая заданный энергетический режим воздействия на ОИ в широком диапазоне изменения нагрузки колебательного контура.

3. Структурная и принципиальная схема программно-управляемого измерительного генератора с колебательным контуром в системе стабилизации мощности.

4. Результаты анализа условий стабилизации мощности измерительных генераторов с формирователем импульсов, заполненных затухающими колебаниями.

5. Структурные и принципиальные схемы формирователей импульсов заданной мощности, сигнал воздействия которых заполнен синусоидальными и затухающими колебаниями.

6. Математические модели разработанных схем ИГЗМ.

7. Результаты исследований разработанных схем ИГЗМ, полученные с помощью их математических моделей, компьютерного моделирования и экспериментальным путем.

Научная новизна исследований, проведенных в работе, заключается в следующем:

- впервые исследовано стабилизирующее действие колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность;

- разработана и исследована схема ИГЗМ с обратной связью в системе стабилизации мощности измерительных генераторов с колебательным контуром;

- поставлена и решена задача создания программно-управляемого измерительного генератора с колебательным контуром в системе стабилизации мощности;

- предложен оригинальный метод стабилизации мощности измерительных генераторов с формирователем импульсов, заполненных затухающими колебаниями;

- оценены технические возможности разработанных схем ИГЗМ.

Практическая ценность работы.

Исследовано стабилизирующее действие колебательного контура, обеспечивающего заданный энергетическим режим воздействия на объект исследования в заданном диапазоне изменения сопротивления нагрузки.

Разработана схема измерительного генератора с обратной связью, обеспечивающая стабильность рассеиваемой в нагрузке мощности в широком диапазоне изменения нагрузки.

Рассмотрена возможность реализации системы управления мощностью измерительного генератора с колебательным контуром на элементах цифровой логики, в которых используется цифровой метод синтеза синусоидального напряжения с делителем частоты и накоплением фазы.

Разработан измерительный генератор заданной мощности и энергии с колебательным контуром и формирователем временных интервалов, воздействующий сигнал которого заполнен затухающими гармоническими колебаниями.

В разработанных схемах предусмотрено управление через интерфейс компьютера.

Апробация работы. Основные вопросы диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции «Современные проблемы физики и математики» (Стерлитамак, 2004), V Региональной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике (Уфа 2005), IV Региональной научно-методической конференции «ЭВТ в обучении и моделировании» (Бирск, 2005), VI Региональной научно-методической конференции «ЭВТ в обучении и моделировании» (Бирск, 2007), V Международной конференции-выставке «Промышленные АСУ и контроллеры 2010: от А до Я» (Москва, 2010).

Публикации. Основные научные результаты по теме диссертации изложены в 12 статьях, опубликованных в журналах и научных сборниках, из них 3 в издании из списка, рекомендованного ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения и списка литературы. Общий объем диссертационной работы составляет 161 лист машинописного текста. Работа содержит 84 иллюстрации, 7 таблиц и 4 приложения. Список литературы содержит 106 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выполненной научной работы, сформулированы цели и задачи исследования, приведены научные результаты, выносимые на защиту, указана их научная новизна и практическая ценность.

В первой главе рассмотрены области применения ИГЗМ. Показана возможность использования ИГЗМ в составе контрольно-измерительной техники, обеспечивающей заданный энергетический режим воздействия на ОИ.

Анализ научной литературы показал, что в процессе измерения электрических параметров, используемых для оценки состояния и свойств иссле-

дуемых объектов, необходимо использовать один из методов воздействия прибора на ОИ: режим заданного электрического напряжения, режим заданного электрического тока или режим заданной электрической мощности и энергии.

Рассмотрены и проанализированы способы и подходы стабилизации мощности, структурные схемы измерительных генераторов, результаты которых позволили определить основные требования, предъявляемые к маломощным экономичным ИГЗМ:

1. Пределы изменения мощности воздействия 0,01-10 мВт.

2. Обеспечение требуемой точности установления заданной мощности.

3. Высокая временная стабильности заданной мощности.

4. Малое время восстановления заданного энергетического режима воздействия при изменении сопротивления нагрузки.

5. Высокая экономичность и КПД, позволяющие работать устройству от автономных источников питания.

6. Технологичность конструкции.

7. Малый вес, габариты и доступность.

Анализ и систематизация известных методов стабилизации мощности, используемых при проектировании измерительных генераторов заданной мощности, позволили сформулировать основные задачи исследования, решение которых будет способствовать достижению поставленной цели.

Вторая глава посвящена исследованию стабилизирующего действия колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность и решению вопроса технической реализации ИГЗМ с колебательным контуром.

Для анализа свойств колебательного контура, позволяющих стабилизировать рассеиваемую электрическую мощность, при изменении сопротивления ОИ удобно использовать метод эквивалентного соединения, который позволяет емкость С колебательного контура, шунтированную сопротивлением нагрузки заменить последовательно соединенными эквивалентными емкостью Сжв и сопротивлением Кжв (рис. I).

Д| I Л, I

а) б)

Рисунок 1 - Нагруженный последовательный колебательный контур (а) и его эквивалентная схема (б) (777Я- генератор переменного напряжения)

Полное сопротивление участка цепи, включающее в себя параллельное соединение емкости С и сопротивление нагрузки контура Ях (рис. 1, а) определяется выражением:

Z =

R,{-jXc) RxX2c

-J-

R Хг

Rx - jXc R' +X2C Rx+X,

(1)

Сопоставляя (1) с полным сопротивлением соответствующего участка цепи на рис. 1,6 2 = - }ХСм, можно определить эквивалентные сопротивление и емкость конденсатора:

R„ = ■

R.

и С=С

1 + -

1

1+(о)С/Ог " Ч

Учитывая, что работа колебательного контура предполагается в довольно широком диапазоне сопротивления нагрузки, для которого справедливо соотношение р « Л,, и коэффициент передачи колебательного контура определяется добротностью

е = р в Р*,

можно выразить мощность, рассеиваемую на сопротивление ОИ:

Р = (и,^)1 = иУК R, тлр2)

где р = у]ь/Сж11 - характеристическое сопротивление контура, R^ - сопротивление потерь контура, /^-сопротивление ОИ.

(2)

Рх, Вт

0.006 ОЯМЗ 00036'

00024 0.0012

f=200TH

/7 >Г=300Гц

¡1 / )0Гц~~

•//

!

4 ю'

а)

б 105

йс.О м

ix. мВт

L = 0.507 Гя С - 0.05 мкФ ■ +

960 Хх.хОи

Рисунок 2 - График зависимости мощности Рх от сопротивления нафузки Rx

для трех значений резонансной частоты при Ur~ 1 В, С=0,15 мкФ и R\ = 50 Ом (а) и различных параметров контура при Ur ~ 1 В и /?| = 50 Ом (б)

Анализ физической реализуемости стабилизирующего действия колебательного контура на мощность (рис. 2 и 3) показал, что колебательный кон-

тур можно использовать в качестве простого высокоэкономичного устройства контроля и измерения, обеспечивающего требуемый энергетическим режим воздействия на ОИ в заданном диапазоне изменения нагрузки.

В ходе исследования характеристик разработанных устройств определено минимальное количество параметров, влияющих на стабильность рассеиваемой мощности. Установлено, что заданное значение мощности целесообразно поддерживать путем управления входного напряжения колебательного контура (рис. 3, а), а коррекцию мощности осуществлять изменением сопротивления потерь контура (рис. 3, б).

Рх. мВт Л. мВт

300 400 500 600 700 Лг.кОм 0 40 80 120 160 йг.кОм

а) б)

Рисунок 3 - График зависимости рассеиваемой в ОИ мощности Рх от сопротивления Ях для двух значений напряжений ГПН и г при /?1=100 Ом (а) и трех значений при (Уг=1 В (б), выполненный для контура с ¿=0,17 Гни С=0, ] 5 мкФ

Из выражения (2) получены функции управления напряжения 1}г, подаваемого на вход контура, и сопротивления потерь контура К\, при выполнении которых обеспечивается постоянство мощности, выделяемой в ОИ:

и =_!_ ¡К=М1Р1 [К и Л _ ^-рД^-Р2^

' 'У К Р \к " ' РА

Для реализации функции управления, обеспечивающей постоянство рассеиваемой мощности в широком диапазоне изменения нагрузки, необходимо использовать измерительные генераторы с обратной связью, осуществляющие калибровку устройства, измерение сопротивления ОИ и выставление требуемого значения напряжения, подаваемого на вход колебательного контура.

На рис. 4 представлена структурная схема измерительного генератора с обратной связью, в котором стабильность рассеиваемой в нагрузке мощности Рх обеспечивается управляющим сигналом опорного канала иупр\ устройства контроля и обработки информации (УКОИ), а для коррекции мощности используется сигнал иу„р2.

Рисунок 4 - Измерительный генератор заданной мощности с цепью ОС (УУ- узел управления, К - ключ)

Управляющие сигналы формируются по величине сопротивления ОИ и эталонного сопротивления, для измерения которого разработан измеритель высокоомного сопротивления (рис. 5, а), входящий в состав УКОИ. Установлено, что погрешность измерения сопротивления ОИ (рис. 5, б) при выполнении условия Ях» Я11С (при Кх> 100 кОм) не зависит от приложенного к ОИ напряжения, что позволяет с высокой точностью по измеренному значению сопротивления Ях выставить напряжение колебательного контура, обеспечивающее заданное значение мощности.

сч

ПГ1_

К индикатору и реищющиму ytmjicíicmm

11УУ

CP

Шх).%

V.

жд.)

о 200 400 600

а) б)

Рисунок 5 - Упрощенная схема узла измерения сопротивления ОИ (а) и зависимость погрешности измерения УИС 8цх от сопротивления ОИ (6)

(ТГ— тактовый генератор, СЧ - счетчик, ПУУ-программно-управляемый усилитель, ЯЛ - прецизионный выпрямитель, СР - компаратор, УУСОИ-узел управления системой обработки информации)

Анализ работы узла измерения сопротивления (УИС) показал, что измеритель высокоомного сопротивления представляет собой аналого-цифровой преобразователь, преобразующий временной интервал в код числа, равный отношению Ы~Кх1Кос и выраженный в кОм.

Калибровка прибора осуществляется с помощью сопротивления Лэ путем последовательного подбора значений сопротивления потерь контура Яь в

качестве которого можно использовать управляемый канал /7-типа полевого транзистора с /»-«-переходом. Управление источником переменного напряжения, обеспечивающее заданное значение мощности, предложено осуществлять программно-управляемым усилителем и сумматором, которые выполнены на операционном усилителе (ОУ).

Третья глава посвящена разработке и исследованию методов, способствующих повышению стабильности мощности измерительных генераторов с колебательным контуром. Предложены структурные схемы ИГЗМ, в которых стабильность мощности обеспечивается с помощью систем с программным управлением и цифровой обработкой данных.

Разработана и исследована система управления мощностью ИГЗМ с колебательным контуром и формирователем временных интервалов (ФВИ) (рис. 6), выполненная на базе интегральных микросхем КМОП-структуры и микромощных ОУ, расчетная мощность потребления которой (при напряжении 3 В и без учета мощности потребления блока индикации и цепи ОИ) не превышает 10 мВт.

Рисунок 6 - Структурная схема измерительного генератора с системой управления мощностью и формирователем временных интервалов (¿С - колебательный контур, ПА - программный аттенюатор)

В ходе проведенных исследований было установлено, что погрешность задания мощности в значительной степени определяется погрешностью измерения сопротивления ОИ. Анализ работы ИГЗМ (рис. 6) позволил выделить несколько «источников» погрешности измерения сопротивления ОИ Ях. Установлено, что основная погрешность измерения вызвана порогом чувствительности компаратора А и узла ФВИ (рис. 7).

Рисунок 7 - Структурная схема формирователя временного интервала

Чувствительность компаратора влияет на процесс определения длительности разряда эталонного конденсатора С2

Ai = —т In

2 U.e

-ли

2Не +АU

которая приводит к погрешности измерения сопротивления ОИ Rx:

AR = R In

2Ue*-AU

2Ue +A U

где тк = ЯкС2, - сопротивление калибровочного сопротивления цепи разряда конденсатора С2.

Как показывают расчеты, увеличение порога чувствительности компаратора приводит к линейному возрастанию А//т, (рис. 8, а) и увеличению погрешности измерения Rx (рис. 8, б).

4i.ii

Д&с, кОм

0.005 0.01 0.015 ДС7, В v 0 0.005 001 0,015 д£/ В

а) б)

Рисунок 8 - Зависимости погрешности времени разряда эталонного конденсатора С2 (а) и погрешности измерения сопротивления Rx от AU (б)

Из рис. 8 видно, что крутизна зависимости А//тк = /(АС) при

£//=10 В, С2=Ю нФ и Лк=100 кОм составляет 0,03 %/мВ и для типичного значения АН = 10 мВ пофешность определения "временных ворот" (открытого состояния ЭК5) не превышает 0,2 %. Абсолютная погрешность измерения Ях линейно зависит от АН и с повышением сопротивления ОИ крутизна кривой АЯХ(АЦ) увеличивается. Для стандартного значения А£/=0,01 В погрешность измерения сопротивления АКХ составляет не более 200 Ом при Ях= 100 кОм.

В ходе исследований характеристик формирователя установлено, что путем подбора оптимального значения порога чувствительности компаратора можно добиться требуемого значения погрешности измерения Ях.

и

Показана возможность технической реализации ИГ, обеспечивающего работу контрольно-измерительных приборов в постоянном энергетическом режиме, при воздействии на ОИ энергией заряженного конденсатора.

На рис. 9 приведена структурная схема разработанного формирователя затухающих колебаний заданной энергии и мощности, принцип которого основан на постоянстве энергии заряженного конденсатора и зависимости времени затухания колебаний контура от сопротивления ОИ.

к У КОИ

Рисунок 9 - Структурная схема формирователя затухающих колебаний с постоянной энергией и мощностью

Анализ работы формирователя показал, что воздействие на ОИ в режиме «измерения» осуществляется средней энергией 1Уср, абсолютное и относительное изменение величины которой представлено на рис. 10.

fflcp. мкДж

2 5 105 5 10! 7 5 105 & Ом б)

2-3Ю5 5 10! 7.5 Лс, ОМ

а)

Рисунок 10 - Зависимость абсолютного (а) и относительного (6) изменения средней рассеиваемой энергии в нагрузке от сопротивления ОИ Rx

Согласно графику, представленному на рис. 10, б, средняя энергия импульса воздействия на ОИ, заполненного гармоническими колебаниями, составляет от 92 до 99% от максимальной энергии, запасаемой конденсатором.

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований параметров и характеристик узлов и элементов разработанных измерительных генераторов, которые подтверждают основные положения, полученные при теоретическом анализе. Расчетные и экспериментальные кривые совпадают в пределах погрешности эксперимента (не более 5 %).

Экспериментальные исследования колебательного контура показали, что зависимость рассеиваемой мощности от величины сопротивления ОИ имеет нелинейный характер (рис. 11). Поэтому диапазон возможных значений сопротивления ОИ целесообразно разбить на отдельные поддиапазоны, в пределах которых стабильность рассеиваемой мощности поддерживается в заданных пределах, не превышающая 5 %.

Рисунок 11 - Графики зависимости рассеиваемой в нагрузке мощности Рх от сопротивления ОИ Лх и сопротивления потерь контура Л, (а), от сопротивления ОИ Ях и напряжения ГПН 11г (б)

При повышенных требованиях, предъявляемых к ИГЗМ, необходимо использовать систему автокоррекции и управления мощностью. Из графиков, приведенных на рис. 11, видно, что для обеспечения заданного значения мощности требуется управление сопротивлением потерь и напряжением, подаваемым на вход колебательного контура.

Исследования измерительного генератора, функциональная схема которого представлена на рис. 12, показали, что использование в схеме цепи обратной связи (ЦОС) и устройства управления (УУ) уровня напряжения, подаваемого на вход колебательного контура, позволяет достичь более высоких метрологических параметров.

Установлено, что для обеспечения мощности с отклонением от средне-заданного значения не более чем на 3%, необходимо диапазон изменения нагрузки от 10 до 1000 кОм разделить на 18 поддиапазонов.

Рх. Вт

._.

>; I

Ш

Я, .Ом

а)

б)

ГПН

а

Ю1У

Рисунок 12 - Функциональная схема ИГ с цепью обратной связи

Исследования измерительного генератора, структурная схема которого приведена на рис. 4, подтвердили результаты теоретических расчетов. Дальнейшие исследования возможностей повышения точности измерения Ях показали, что использование неинвертирующего сумматора в качестве ПУУ (рис. 5, а) позволяет в диапазоне изменения нагрузки от 10 до 1 ООО кОм уменьшить погрешность измерения до 1% (рис. 13).

Рисунок 13 - График расчета погрешности измерения сопротивления Ях при использовании метода одновременной подачи напряжений их и 1/ос

Экспериментальное исследование измерительного генератора с колебательным контуром и ФВИ (рис. 6) показало, что погрешность поддержания средней рассеиваемой в ОИ мощности путем установки соответствующего напряжения на выходе ПА не превышает 4 %. Выявлены основные источники погрешности измерения сопротивления ОИ. Установлено, что основная погрешность измерения возникает за счет «потерянных» импульсов, по числу которых определяется сопротивление Кх. Показано, что применение амплитудно-частотного преобразования позволяет снизить погрешность измерения значения сопротивления ОИ до 1^1,5 %.

Исследования ИГ с формирователем импульсов, заполненных затухающими колебаниями (рис. 9), показали, что предложенная схема ИГЗМ обеспечивает не только стабильность задания мощности, но и энергии, вводимой в ОИ.

Показано, что погрешность задания мощности, как и в предыдущих схемах, определяется погрешностью измерения сопротивления ОИ. Выявлены несколько «источников» погрешности измерения Ях, среди которых основной вклад вносят погрешности, вызванные чувствительностью компаратора и изменением температуры окружающей среды.

Чувствительность компаратора А1! определяет неопределенность времени Дг нахождения электронного ключа ЭКЗ (рис. 9) в открытом состоянии, что приводит к появлению погрешности измерения сопротивления ОИ. В ходе проведения экспериментов было установлено, что для типичного значения чувствительности, равного Д{У=10мВ, погрешность измерения сопротивле-

ния при и г■= 10 В не превышает 0,5%. Показано, что путем подбора оптимального значения порога чувствительности компаратора и напряжения иг можно добиться требуемого значения погрешности измерения Нх.

Установлено, что путем управления значением сопротивления потерь контура можно скомпенсировать изменение мощности, вызванное температурной зависимостью активного сопротивления катушки индуктивности.

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработанных схем предложены рекомендации повышения стабильности рассеиваемой в ОИ мощности.

В заключении подводятся итоги проведенного исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В ходе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в диссертационной работе, получены следующие основные научные и практические результаты и выводы:

1. Впервые исследовано стабилизирующее действие колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность. Установлено, что колебательный контур без применения дополнительных устройств контроля и обработки информации может быть использован в качестве простейшего высокоэкономичного ИГ, который в заданных диапазонах сопротивления нагрузки обеспечивает приемлемое постоянство рассеиваемой в нагрузке мощности.

2. Анализ условий стабилизации рассеиваемой в нагрузке мощности показал, что управление мощностью оптимально осуществлять путем изменения напряжения, подаваемого на вход колебательного контура, а коррекцию - сопротивлением потерь контура. В данной работе используется измерительный генератор заданной мощности, который позволяет разбить диапазон сопротивлений нагрузки от 10 до 1000 кОм на 10 поддиапазонов, в пределах каждого из которых стабильность рассеиваемой мощности не превышает 3 % от среднезаданного значения.

Установлено, что для обеспечения стабильной мощности в широком диапазоне изменения нагрузки необходимо в схему измерительного генератора вводить устройство калибровки, измеритель сопротивления и узел управления напряжением, подаваемым на вход колебательного контура. В соответствии с ГОСТ 13607-68 предложен измеритель сопротивления, использующий метод промежуточного преобразования напряжения во временной интервал, погрешность измерения которого в диапазоне изменения сопротивления нагрузки от 10 до 1000 кОм не превышает 1 %.

3. Разработана и исследована система управления мощностью ИГЗМ с колебательным контуром и ФВИ, выполненная на базе интегральных микросхем КМОП-структуры и микромощных ОУ, расчетная мощность потреб-

ления которой (при напряжении 3 В и без учета мощности потребления БИ и цепи ОИ) не превышает 10 мВт. В ходе теоретических и экспериментальных исследований ИГЗМ установлено, что путем установки оптимального значения порога чувствительности компаратора можно добиться заданного значения погрешности измерения сопротивления ОИ.

4. Анализ измерительного генератора с формирователем импульсов, заполненных затухающими колебаниями, показал, что энергия и мощность формируемого им сигнала определяется приложенным напряжением и емкостью конденсатора. Установлено, что средняя энергия воздействующего сигнала составляет от 92 до 99 % от максимальной величины энергии, запасаемой конденсатором.

5. Разработаны математические модели ИГ со схемой стабилизации мощности, исследованы их основные характеристики, установлены факторы, влияющие на погрешность задания мощности. Проведены экспериментальные исследования и компьютерное моделирование предложенных схем ИГЗМ, которые подтвердили справедливость теоретических положений и допущений, принятых при разработке математических моделей. Предложены рекомендации по повышению стабильности заданной мощности.

По теме диссертации опубликованы следующие работы

В издании из перечня ВАК

1. Измерительный генератор заданной мощности с цифровым управлением / Галиев А.Л., Юмагулов Н.И. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2010. - №4. - 68 е., С. 58-59.

2. Измерительный генератор с колебательным контуром и автокоррекцией мощности / Галиев А.Л., Юмагулов Н.И., Орлов A.B. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. -2010. - №5. - 76 е., С. 62-65.

3. Система автокоррекции длительности импульсов в генераторе заданной мощности / Галиев А.Л., Орлов A.B., Юмагулов Н.И. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2010. -№6. - 72 е., С. 43-46.

В других изданиях

4. Анализ влияния параметров усилительных элементов на КПД электронных устройств с импульсной обработкой сигналов / Галиев А.Л., Орлов A.B., Юмагулов Н.И. //Современные проблемы физики и математики: Труды Всероссийской научной конференции. - Уфа: Гилем, 2004. - 203 е., С. 196199.

5. Аналитическая модель униполярного транзистора при низких напряжениях питания / Галиев А.Л., Орлов A.B., Юмагулов Н.И. // Современ-

ные проблемы физики и математики: Труды Всероссийской научной конференции. - Уфа: Гилем, 2004. - 203 е., С. 193-195.

6. Экономичный генератор заданного значения электрического тока для систем с автономным питанием / Юмагулов Н.И. // V Региональная школа-конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике: материалы конференции. - Уфа: РИО БашГУ, 2005. - 181 е., С. 61.

7. Генератор заданного значения мощности для измерительных устройств, исследующих свойства термодинамической системы / Юмагулов Н.И. // ЭВТ в обучении и моделировании: Сб. научи, трудов в 2 ч. IV Регион, на-учно-методич. конф. 16-17 декабря 2005 г. - Бирск: Бирск. гос. соц.-пед акад., 2005-4.1.-318 е., С. 162-167.

8. Экономичный генератор заданного значения мощности электрического тока / Галиев А.Л., Юмагулов Н.И. // Труды кафедры экспериментальной и теоритической физики. Вып. 2. - Уфа: Гилем, 2006. - 204 е., С. 114-119.

9. О стабилизации выходной мощности измерительного генератора с помощью колебательного контура / Юмагулов Н.И. // Труды Стерлитамак-ского филиала АН РБ. Серия «Физико-математические и технические науки». Выпуск 4. - Уфа: Гилем, 2006. - 184 е., С. 132-135.

10. Экономичный измерительный генератор с цифровым управлением / Галиев А.Л., Юмагулов Н.И. // ЭВТ в обучении и моделировании: Сб. научн. трудов: VI Всероссийская научно-методич. конф. 20-21 апреля 2007 г. -Бирск: Бирск. гос. соц.-пед. акад., 2007. - 320 е., С. 38-40.

11. Устройство программного управления мощностью измерительного генератора / Галиев А.Л., Юмагулов Н.И. // Вузовская наука: инновационные подходы и разработки: Сборник науч. трудов проф.-препод. состава Стерли-тамакской государственной педагогической академии им. Зайнаб Биишевой. - Стерлитамак: Стерлитамак. гос. пед. академия, 2008. - 160 е., С. 5-8.

12. Стабилизирующее действие колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность / Галиев А.Л., Юмагулов Н.И. // Электроника, автоматика и измерительные системы: межвузовский научный сборник. - Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2009. -208 е., С. 13-17.

ЮМАГУЛОВ Николай Иванович

ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА СТАБИЛИЗАЦИИ МОЩНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ (развитие теории, исследования и разработка)

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 22.11.2010 г. Гарнитура «Times». Печать на ризографе с оригинала. Формат 60x84 7i6. Усл.-печ.л. 1,16. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ № 98. Цена договорная.

452453, Республика Башкортостан, г. Бирск, ул. Интернациональная, д. 10. ГО У ВПО «Бирская государственная социально-педагогическая академия». Отдел множительной техники БирГСПА.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ПРИНЦИПОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ СТАБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ.

1.1. Области применения измерительных генераторов стабильной электрической мощности.

1.2. Краткий обзор методов исследования электрофизических параметров объектов.

1.3. Электрофизические исследования, основанные на использовании измерительных генераторов заданной мощности с автономным питанием.

1.4. Классификация измерительных генераторов заданной мощности.

1.5. Методы и способы стабилизации мощности измерительных генераторовЗЗ

1.6. Требования, предъявляемые кИГЗМ.

1.7. Постановка задачи исследования.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И ОБОСНОВАНИЕ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА НА РАССЕИВАЕМУЮ В НАГРУЗКЕ МОЩНОСТЬ.

2.1. Условия физической реализуемости стабилизирующего действия колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность.

2.2. Исследование условий стабилизации рассеиваемой в нагрузке. мощности колебательным контуром.

2.3. Обратная связь в системе стабилизации мощности измерительного генератора с помощью колебательного контура.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ МОЩНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С КОЛЕБАТЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ.

3.1. Концептуальные вопросы обеспечения стабильности заданной мощности измерительных генераторов, построенных на базе цифровых элементов логики.

3.2. Разработка и исследование системы управления мощностью измерительного генератора с колебательным контуром на элементах цифровой логики.

3.3. Условия обеспечения стабильной мощности ИГ с формирователем импульсов, заполненных затухающими колебаниями.

3.4. Разработка и исследование формирователя затухающих колебаний с постоянной энергией и мощностью.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК УЗЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ РАЗРАБОТАННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ.

4.1. Описание лабораторного стенда и методики проведения экспериментов!

4.2. Исследование факторов, ухудшающих стабилизирующее действие колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность.

4.3. Исследование параметров измерительного генератора с цепью обратной связи и с системой управления мощностью.

4.4. Исследование системы управления мощностью измерительных генераторов с колебательным контуром и вопросы помехоустойчивости.

Выводы по главе 4.

Актуальность исследования. На сегодняшний день среди большого числа решаемых задач большое внимание уделяется развитию средств измерений, контроля и управления как источника объективной и воспроизводимой информации о величинах, характеризующих качество производственных процессов, состояние и свойства объектов исследования (ОИ).

Зачастую оценку состояния ОИ осуществляют через электрофизические параметры (ЭП), как наиболее удобные для измерения, передачи и воспроизведения. Общепринятые методы оценки ЭП состоят в том, что в ОИ вводится электрическая энергия в виде заданного значения электрического тока или напряжения. Однако при исследовании теплозависимых объектов введение электрической энергии вызывает изменение их термодинамического состояния, проявляющееся в изменении их формы, структуры и ЭП. В свою очередь, изменение ЭП приводит к изменению величины протекающего через него тока или напряженности приложенного электрического поля и, соответственно, рассеиваемой в нем электрической энергии. Неопределенность вносимого возмущения, вызванная нелинейной зависимостью изменения ЭП ОИ от приложенной электрической энергии, отражает существенный недостаток общепринятых методов измерения, выраженный плохой воспроизводимостью полученных результатов измерения и невозможностью их интерпретации.

Для получения однозначных и воспроизводимых результатов при исследовании теплозависимых объектов в работах, проводимых под руководством Гусева В.Г., предложено использовать измерительные генераторы заданной мощности (ИГЗМ), обеспечивающие постоянство вносимого возмущения и определенность термодинамического состояния ОИ. Ими рассмотрены структурные схемы аналоговых и цифровых ИГЗМ, принципы их построения и представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований. В работах, выполненных под руководством Галиева А.Л., предложен метод оценки ЭП и свойств ОИ, в котором на заданном уровне поддерживается не только мощность, но и энергия импульсов воздействия. Недостаточная разработанность вопроса технической реализации устройств, обеспечивающих работу ИГЗМ в постоянном энергетическом режиме, не позволила ИГЗМ найти широкого применения на практике.

Возникшее противоречие между недостаточной разработанностью вопросов технической реализации ИГЗМ и одновременно возросшим на сегодняшний день интересом к теплозависимым объектам подталкивает к переходу от использования общепринятых методов измерений ЭП к дальнейшему развитию и применению метода, связанного с применением ИГЗМ. Решение задач диссертационной работы, связанных с использованием измерительных операций, обеспечивающих заданный энергетический режим, при правильной трактовке и интерпретации ее результатов, открывает потенциальные возможности получения большего объема информации относительно свойств и состояния энергозависимых объектов.

Актуальность данной работы также подтверждается тем, что данное направление исследований было отмечено грантом Минобразования РФ под названием «Измерительные генераторы заданной мгновенной электрической мощности», а также включено в программу сотрудничества Минобразования и Минобороны РФ, выполненную на кафедре ИИТ УГАТУ под руководством д.т.н., профессора Гусева В.Г.

Целью диссертационной работы является исследование стабилизирующего действия колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность, разработка новых схемных решений с колебательным контуром, которые позволяют улучшить технические характеристики, повысить экономичность и надежность исследуемых устройств (ИГЗМ) в целом.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:

1. Выявлены области применения ИГЗМ. Обобщены известные методы и подходы оценки электрофизических параметров исследуемых объектов. Описаны электрофизические исследования, основанные на использовании

ИГЗМ с автономным питанием. Проведена классификация ИГЗМ. Обобщены известные способы стабилизации мощности измерительных генераторов, принципы их построения и технические требования, предъявляемые к ним.

2. Проведен анализ и обоснование физической реализуемости, условий стабилизации мощности, рассеиваемой в нагрузке колебательного контура, с последующей разработкой структурной и принципиальной схемы с обратной связью в системе стабилизации мощности ИГЗМ с колебательным контуром.

3. Разработана и исследована структурная и принципиальная схема программно-управляемого измерительного генератора с колебательным контуром и формирователем временных интервалов в системе стабилизации мощности.

4. Проведен анализ условий стабилизации мощности измерительных генераторов с формирователем импульсов, заполненных затухающими синусоидальными колебаниями с автокоррекцией мощности.

5. Разработаны математические модели, позволяющие проводить оценку основных технических характеристик и возможностей ИГЗМ.

6. Проведены экспериментальные исследования разработанных ИГЗМ.

Методы исследования. Для получения научных результатов в диссертационной работе были использованы методы и подходы, применяемые в области теоретических основ электротехники, теории электрических цепей и электроники. При этом моделирование и исследование свойств рассматриваемых схем выполнялось с помощью прикладных программных пакетов MathCad 2000 Professional и Micro Сар v.8.1.

На защиту выносятся'.

1. Результаты анализа физической реализуемости и условий стабилизации мощности, рассеиваемой в нагрузке колебательного контура.

2. Структурная и принципиальная схема ИГЗМ с обратной связью, поддерживающая заданный энергетический режим воздействия на ОИ в широком диапазоне изменения нагрузки колебательного контура.

3. Структурная и принципиальная схема программно-управляемого измерительного генератора с колебательным контуром в системе стабилизации мощности. 4. Результаты, анализа условий стабилизации мощности измерительных генераторов с: формирователем импульсов, заполненных затухающими колебаниями.

5., Структурные и' принципиальные схемы формирователей импульсов заданной мощности, сигнал воздействия которых заполнен синусоидальными и затухающими колебаниями.

6. Математические модели разработанных схем ИГЗМ.

7. Результаты исследований разработанных схем ИГЗМ; полученные с помощью их математических; моделей; компьютерного моделирования и экспериментальным путем.

Научная новизна исследований; проведенных в работе, заключается в следующем:

- впервые исследовано* стабилизирующее действие колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность;

- разработана' и исследована; схема- ИГЗМ с обратной связью в системе стабилизации- мощности измерительных генераторов с колебательным контуром;

- поставлена и решена задача, создания программно-управляемого измерительного генератора с колебательным контуром в системе стабилизации мощности;

- предложен оригинальный метод стабилизации мощности измерительных генераторов с формирователем импульсов, заполненных затухающими колебаниями;

- оценены технические возможности разработанных схем ИГЗМ.

Практическая ценность работы.

Исследовано стабилизирующее действие колебательного^ контура, обеспечивающего заданный энергетическим режим воздействия на объект исследования в заданном диапазоне изменения сопротивления,нагрузки;

Разработана схема измерительного генератора с обратной связью, обеспечивающая стабильность рассеиваемой в нагрузке мощности в широком диапазоне изменения нагрузки.

Рассмотрена возможность реализации системы управления мощностью измерительного генератора с колебательным контуром на элементах цифровой логики, в которых используется цифровой метод синтеза синусоидального напряжения с делителем частоты и накоплением фазы.

Разработан измерительный генератор заданной мощности и энергии с колебательным контуром и формирователем временных интервалов, воздействующий сигнал которого заполнен затухающими гармоническими колебаниями.

В разработанных схемах предусмотрено управление через интерфейс компьютера.

Апробация работы. Основные вопросы диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции «Современные проблемы физики и математики» (Стерлитамак, 2004), V Региональной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике (Уфа 2005), IV Региональной научно-методической конференции «ЭВТ в обучении и моделировании» (Бирск, 2005), VI Региональной научно-методической конференции «ЭВТ в обучении и моделировании» (Бирск, 2007), V Международной конференции-выставке «Промышленные АСУ и контроллеры 2010: от А до Я» (Москва, 2010):

Публикации. Основные научные результаты по теме диссертации изложены в 12 статьях, опубликованных в журналах и научных сборниках, из них 3 в издании из списка, рекомендованного ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения и списка литературы. Общий объем диссертационной работы составляет 161 лист машинописного текста. Работа содержит 84 иллюстрации, 7 таблиц и 4 приложения. Список литературы содержит 106 наименований.

Выводы по главе 4

1. Установлено, что колебательный контур без применения дополнительных устройств контроля и обработки информации может быть использован в качестве простейшего высокоэкономичного ИГ, который в заданных диапазонах сопротивления нагрузки может обеспечить приемлемое постоянство рассеиваемой в нагрузке мощности. Показано, что малое сопротивление потерь контура, определяющее выходное сопротивление колебательного контура, увеличивает помехоустойчивость ИГЗМ.

2. Полученные результаты исследования условий стабилизации рассеиваемой мощности подтвердили предположение, что путем управления значением напряжения генератора синусоидального напряжения и сопротивления потерь контура можно регулировать рассеиваемую в ОИ мощность. Анализ работы измерительного генератора с обратной связью показал, что для обеспечения постоянства мощности с отклонением от среднезаданного значения не более чем на 3 % необходимо диапазон изменения нагрузки от 10 до 1000 кОм разделить на 10 поддиапазонов.

3. Исследование методов повышения точности измерения сопротивления исследуемых объектов Ях показало, что применение неивертирующего сумматора в качестве программно-управляемого усилителя блока ИБС позволяет в диапазоне изменения нагрузки от 10 до 1000 кОм уменьшить погрешность измерения до 1 %.

4. Анализ работы ИГЗМ с ФВИ показал, что погрешность поддержания средней рассеваемой в ОИ мощности путем установки соответствующего напряжения на выходе ПА не превышает 4 %. Установлено, что основная погрешность задания мощности возникает за счет «потерянных» импульсов, по числу которых определяется сопротивление ОИ. Показано, что применение амплитудно-частотного преобразования напряжения позволяет снизить погрешность измерения сопротивления ОИ до 1 1,5 %.

5. В процессе исследования измерительного генератора с формирователем импульсов, заполненных затухающими колебаниями, выявлена основная погрешность измерения сопротивления ОИ, вызванная чувствительностью компаратора и температурной нестабильностью параметров контура. Показано, что для значения АС/=10мВ погрешность измерения сопротивления Ях не превышает 0,5 %. Показано, что уменьшить нестабильность результатов измерения, вызванных изменением температуры и других факторов, можно, используя системы калибровки параметров контура и коррекции мощности, осуществляемые в процессе измерительных операций.

6. Экспериментально установлено, что результаты теоретических расчетов и практических измерений контура согласовываются с результатами практических измерений при добротности контура больше 100, расхождение которых составляет не более 5 %, что позволило добиться погрешности измерения сопротивления нагрузки до 3 + 4 %.

137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в диссертационной работе, получены следующие основные научные и практические результаты и выводы:

1. Впервые исследовано стабилизирующее действие колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность. Установлено, что колебательный контур без применения дополнительных устройств контроля и обработки информации может быть использован в качестве простейшего высокоэкономичного ИГ, который в заданных диапазонах сопротивления нагрузки обеспечивает приемлемое постоянство рассеиваемой в нагрузке мощности.

2. Анализ условий стабилизации рассеиваемой в нагрузке мощности показал, что управление мощностью оптимально осуществлять путем изменения напряжения, подаваемого на вход колебательного контура, а коррекцию — сопротивлением потерь контура. В данной работе используется измерительный генератор заданной мощности, который позволяет разбить диапазон сопротивлений нагрузки от 10 до 1000 кОм на 10 поддиапазонов, в пределах каждого из которых стабильность рассеиваемой мощности не превышает 3 % от среднезаданного значения.

Установлено, что для обеспечения стабильной мощности в широком диапазоне изменения нагрузки необходимо в схему измерительного генератора вводить устройство калибровки, измеритель сопротивления и узел управления напряжением, подаваемым на вход колебательного контура. В соответствии с ГОСТ 13607-68 предложен измеритель сопротивления, использующий метод промежуточного преобразования напряжения во временной интервал, погрешность измерения которого в диапазоне изменения сопротивления нагрузки от 10 до 1000 кОм не превышает 1 %.

3. Разработана и исследована система управления мощностью ИГЗМ с колебательным контуром и ФВИ, выполненная на базе интегральных микросхем КМОП-структуры и микромощных ОУ, расчетная мощность потребления которой (при напряжении 3 В и без учета мощности потребления БИ и цепи ОИ) не превышает 10 мВт. В ходе теоретических и экспериментальных исследований ИГЗМ установлено, что путем установки оптимального значения порога чувствительности компаратора можно добиться заданного значения погрешности измерения сопротивления ОИ.

4. Анализ измерительного генератора с формирователем импульсов, заполненных затухающими колебаниями, показал, что энергия и мощность формируемого им сигнала определяется приложенным напряжением и емкостью конденсатора. Установлено, что средняя энергия воздействующего сигнала составляет от 92 до 99 % от максимальной величины энергии, запасаемой конденсатором.

5. Разработаны математические модели ИГ со схемой стабилизации мощности, исследованы их основные характеристики, установлены факторы, влияющие на погрешность задания мощности. Проведены экспериментальные исследования и компьютерное моделирование предложенных схем ИГЗМ, которые подтвердили справедливость теоретических положений и допущений, принятых при разработке математических моделей. Предложены рекомендации по повышению стабильности заданной мощности.

139

1. Hyodo М. Ryodoraku Treatment. An Objective Approach To Acupuncture. -Osaka, 1990.

2. Montagy J.D., Coles Е.М./ Mechanism and messurement of the galvanic skin response. Psychol. Bull. - 1966. - Vol. 5. - P. 261-279.

3. Алдерсон A.A. Механизмы электродермальных реакций. — Рига: Зинатне, 1985.- 130с.

4. Алексенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых микросхем. А.Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Радио и связь, 1985. - 256 с.

5. Альтшуллер Г.Б., Елфимов H.H., Шакулин В.Г. Кварцевые генераторы: Справочное пособие. М.: Радио и связь, 1984. - 232 с.

6. Баев Е.Ф., Фоменко A.A., Цимбалюк B.C. Индуктивные элементы с ферромагнитные сердечниками. М.: Советское радио, 1976. - 319 с.

7. Безикович А.Ф., Шапиро Е.З. Измерение мощности в звуковом диапазоне частот. — Д.: Энергия, 1980. 167 с.

8. Богданов А.Ф., Васин В.В., Дулин В.Н. и др. Справочник по радиоэлектронике / Под общ. ред. A.A. Куликовского. Т. 1 М.: Энергия, 1967.-648 с.

9. Богданов А.Ф., Васин В.В., и др. Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники / Под общ. ред. Кривицкого Б.Х. В 2 т-х. Т.2. М.: Энергия, 1977.-471 с.

10. Бойцов И.В. Электропунктурная диагностика по "риодораку". Витебск, 1996.- 192 с.

11. Бойцов И.В., Улащик B.C. Электропунктурная диагностика и основные направления ее использования // Здравоохранение. Минск, 2000. - № 9. — С. 28-33.

12. Варламов Р.Г. Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1972. - 856 с.

13. Вернер Ф. Основы электропунктуры. Библиотека Фоллиста. М.: ИМЕДИС, 1993.- 178 с.

14. Винокур В.И., Каплин С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для радиотех. спец. вузов. / Под общ. ред. Винокур В.И., 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. школа, 1986. 351 с.

15. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры / Изд 2-е., перераб. и доп. М.: Энергия, 1977. - 656 с.

16. Воскобойников Ю.Е., Кисленко Н.П. Адаптивный рекуррентный регуляризирующий алгоритм решения задачи восстановления сигналов и изображений //Автометрия. 1997. - № 4. - С. 24-26.

17. Воскобойников Ю.Е., Кисленко Н.П., Устюжанин К.В. Адаптивные алгебраические алгоритмы вычислительной томографии //Автометрия. — 1997.-№6.-С. 33-35.

18. Гаев Г.П., Герасимов В.Г., Князьков О.М. и др. Электротехника и электроника: Электрические измерения и основы электроники / Учеб. для вузов, под ред. проф. Герасимова В.Г. В 3-х кн. Кн.З. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 432 с.

19. Галиев A.JI. Сверхэкономичные аппараты индивидуального пользования:-Монография. Уфа: Гилем, 2001. 179 с.

20. Галиев A.JL, Орлов A.B. Об одном способе стабилизации мощности измерительного генератора //Труды Стерлитамакского филиала академии наук РБ. Серия «Физико-математические и технические науки». Уфа: Гилем, 2006. - Выпуск 4.-184 е., С. 128-131.

21. Галиев А.Л., Орлов A.B. Экономичный измеритель параметров теплозависимых объектов //Электроника, автоматика и измерительные системы: Межвузовский научный сборник. Уфа: Уфимский гос. авиационный техн. университет, 2009. - 210 е., С. 71-74.

22. Галиев А.Л., Орлов A.B., Юмагулов Н.И. Измерительный генератор с колебательным контуром и автокоррекцией мощности // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2010. - №5. - С. 62-65.

23. Галиев А.Л., Орлов A.B., Юмагулов Н.И. Система автокоррекции длительности импульсов в генераторе заданной мощности // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. — 2010. — №6. — С. 43-46.

24. Галиев A.JI., Юмагулов Н.И. Измерительный генератор заданной мощности с цифровым управлением // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2010. -№4. — С. 58-59.

25. Галиев A.JL, Юмагулов Н.И. Стабилизирующее действие колебательного контура на рассеиваемую в нагрузке мощность // Электроника,' автоматизация и измерительные системы. Межвузовский научный сборник. Уфа: УГАТУ. - 2009. - С 13-17.

26. Галиев A.JL, Юмагулов Н.И. Экономичный генератор заданного значения мощности электрического тока // Труды кафедры экспериментальной и теоретической физики. Вып. 2. Уфа: Гилем, 2006. - 204 е., С. 114-119.

27. Галиев А.Д., Юмагулов Н.И. Экономичный измерительный генератор с цифровым управлением // ЭВТ в обучении и моделировании: Сб. научн. трудов VI регион, научно-методич. конф. 20-21 апреля 2007 г. — Бирск: Бирск. гос. соц.-пед акад., 2007 320 с.

28. Гнатек Ю.Р. Справочник по цифроаналоговым и аналогоцифровым преобразователям: Пер с англ. / Под ред. Рюжена Ю.А. М.: Радио и связь, 1982.-552 с.

29. Голуб B.C. Генераторы гармонических колебаний. М.: Энергия, 1980. -71 с.

30. Горячева Г.А., Добромыслов Е.Р. Конденсаторы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1984.-88 с.

31. ГОСТ 13607-68 — Приборы и преобразователи электроизмерительные цифровые. Основные термины и определения.

32. Грэм Дж., Тоби Дж., Хьюлсман JL Проектирование и применение операционных усилителей. / Пер. с англ. Левина В.Л. и Хейфеца И.М. Под ред. Теплюкова И.Н. М.: Мир, 1974. - 507 с.

33. Гуревич М.И., Соловьев В.И. Импедансная реоплетизмография. Киев: Наукова и думка, 1982. - 176 с.

34. Гусев В.Г. Концептуальные вопросы построения приборов для биологических измерений // Измерительная техника. 1993. - №8. - С. 6062.

35. Гусев В.Г. Новый подход к построению приборов для измерения электрического импеданса биологических тканей // Измерительная техника. 1996. - № 2. - С. 59-61.

36. Гусев В.Г. Разработка электронной аппаратуры для диагностики функциональных систем человека // Вестник УГАТУ. 2008. - Т. 9, №6 (24). - С. 3-7.

37. Гусев В.Г., Демин А.Ю. Измерительные генераторы малой заданной электрической мощности (для медико-биологических цепей) // Вестник УГАТУ. 2005. - Т. 6, №1 (12). - С. 88-94.

38. Гусев В.Г., Демин А.Ю., Мирина Т.В. Получение информации о состоянии и параметрах сложных теплозависимых объектов // Датчики и системы. — 2009.-№8.-С. 66-71.

39. Гусев В.Г., Демин А.Ю., Мирина Т.В. Электрические режимы для оценки состояния биофизических объектов // Датчики и системы. 2007. - №12. -С. 19-21.

40. Гусев В.Г., Демин А.Ю., Мирина Т.В. Электрические свойства кожного покрова // Вестник УГАТУ. 2008. - Т. 10, №1 (26). - С. 180-190.

41. Гусев В.Г., Демин А.Ю., Фетисов B.C. Анализ технических возможностей некоторых структур измерительных генераторов заданной электрической мощности // Датчики и системы. 2002. - №10. - С. 16-20.

42. Гусев В.Г., Зеленов С.А., Мирин Н.В. и др. Принципы построения и структуры электронных измерительных генераторов заданной мощности // Измерительная техника. 1999. - № 4. - С. 26-31.

43. Гусев В.Г., Зеленов С.А., Мирин Н.В. и др. Принципы построения и структуры электронных измерительных генераторов заданной электрической мощности // Измерительная техника. 1999. - №4. - С. 2631.

44. Гусев В.Г., Мирина Т.В. Методы построения точных электронных устройств: учебное пособие/ В.Г. Гусев, Т.В. Мирина; Уфимский государственный авиационный технический университет. — Уфа, 2008. — 236 с.

45. Гусев В.Г., Мирина Т.В. Особенности построения устройств для локального квазирезонансного воздействия на биоорганизм // Датчики и системы. 2004. - №6. - С. 51-44.

46. Гусев В.Г., Мирина Т.В., Валеев В.Т. Измерительные цепи с генераторами заданной мощности // Измерительная техника, 2005. — №8. — С. 50-52.

47. Гусев В.Г. Получение информации о параметрах и характеристиках организма и физические методы воздействия на него: Учебное пособие /

48. B.Г. Гусев. М.: Машиностроение, 2004. - 597 с.

49. Гутников B.C. Интегральная микроэлектроника в измерительных устройствах. Л.: Энергоиздат, 1988. — 303 с.

50. Гутников B.C. Фильтрация измерительных сигналов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. - 192 с.

51. Дайпс К., Лайтл Р. Машинная томография в геофизике // Труды ин-та инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. — 1979. — т. 67. — № 7.1. C. 96-99.

52. Дворяшин Б.В., Кузнецов Л.И. Радиотехнические измерения. — М.: Советское радио, 1978. 264 с.

53. Демин А.Ю. Измерительные генераторы заданной электрической мощности (развитие теории, исследования и разработка): Дисс. канд. тех.' наук: 05.13.05-2003.

54. Демин А.Ю. Практическое применение измерительных генераторов заданной электрической мощности // Датчики и системы. — 2004. — №7. — С. 38-40.

55. Дубровский В.В., Иванов Д.М., Пратусевич Н.Я. и др. Резисторы: Справочник / Под общ. ред. Четверткова И.И. и Терехова В.М. 2-е изд. перераб. и доп. — М.: радио и связь, 1991. 528 с.

56. Дьяконов В.П. Генерация и генераторы сигналов. М.: ДМК Пресс, 2009. -384 с.

57. Дьяконов В.П., Маскимчук A.A. и др. Энциклопедия устройств на полевых транзисторах. М.: Солон-Р, 2002. - 512 с.

58. Дьяконов М.Н., Карабанов В.И., Присняков В.И. и др. Справочник по электрическим конденсаторам / Под общ. ред. Чертверткова И.И. и Смирнова В.Ф. — М.: Радио и связь, 1983. 576 с.

59. Евстифеев A.B. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL, 2-е изд. -М.: Издательский дом «Додэка- XXI», 2005. 560 с.

60. Ермуратский П.В., Косякин A.A. Листвин B.C. и др. Справочное пособие по электротехнике и основам электроники: Учеб. пособие для неэл. спец. вузов / Под общ. ред. Нетушила A.B. — М.: Высшая школа, 1986. 248 с.

61. Жеребцов И.П. Радиотехника: Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Связьиздат, 1958.-485с.

62. Зеленов С.А. Измерительные генераторы малой заданной электрической мощности (развитие теории, исследования и разработка): Дисс. канд. тех. наук: 05.13.05-1997.

63. Изюмов Н.М., Линдэ Д.П. Основы радиотехники. Ленинград: Госэнериздат, 1959, - 512 с.

64. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.П. Хусаинов и др.; Под ред. Г.С. Найвельта — М.: Радио и связь, 1986. 576 с.

65. Каяцкас A.A. Основы радиотехники: Учеб. Пособие для студентов вузов по ' спец. «Констр. и производство радиоаппаратуры». — М.: Высшая школа, 1988.-485 с.

66. Кореневский H.A., Попечителев Е.П., Филист С.А. Проектирование электронной медицинской аппаратуры для диагностики и лечебных воздействий. Курск: Курская городская типография, 1999. - 537 с.

67. Королев Г.В. Электронное устройство автоматики: Учеб. Пособие. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1991. - 256 с.

68. Кушнир Ф.В. Радиотехнические измерения: Учебник для техникумов связи. М.: Связь, 1980. - 176 с.

69. Лачинов А.Н., Воробьева Н.В. Электроника тонких слоев широкозонных полимеров // УФН. 2006. - т. 176. - № 2. - С. 1249-1266.

70. Лачинов А.Н., Мошелёв A.B., Пономарев А.Ф. Влияние материала электрода в структуре металл-полимер-металл на зависимоститермостимулированного тока от температуры // Физика твердого тела. — 2009.-т. 51. вып. 3.-С. 590-595.

71. Леонид Ридико. Низкочастотный генератор синусоидального сигнала с шагом сетки 0,01 Гц //Схемотехника. — №2. февраль. —2004. — С. 10.

72. Лупичев Н.Л. Электропунктурная диагностика, гомеотерапия и феномен, дальнодействия. М .: СП "Альфа-Эко", 1990. - 136 с.

73. Магниторазведка: Справочник геофизика / Под ред. В.Е. Никитского, Ю.С. Глебовского. М.: Недра, 1980. - 367 с.

74. Матвеев Б.К. Электроразведка при поисках месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1982. - 375 с.

75. Межлумян А. Стабилизаторы микротока на полевом транзисторе // Радио. -№9.- 1978.-С. 40-41.

76. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. М.: Энергия, 1975. - 324 с.

77. Морозевич А.Н., Трибуховский Б.Б., Дмитриев А.Н. Гармонические сигналы в цифровых системах контроля и испытаний. — Минск: Наука и техника, 1990. 142 с.

78. Морозов А.Г. Электротехника, электроника и импульсная техника: Учеб. пособие для инжен.-эконом. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1987. —448 с.

79. Мячин Ю.А. 180 аналоговых микросхем (справочник). Люберцы: Изд-во Патриот, МП Символ-Р, Радио, 1993. - 152 с.

80. Набиуллин И.Р., Лачинов А.Н., Пономарев А.Ф. Эффект дистанционного переключения в системе металл-полимер-металл // Журнал технической физики. 2010. - т. 80. - вып. 5. - С. 107 - 110.

81. Новаченко И.Б. и др. Интегральные схемы для бытовой аппаратуры. Дополнение четвертое: Справочник. М.: Радио и связь, 1995. - 235 с.

82. Орлов A.B. Формирование заданной энергии импульсов в измерительных генераторах // Молодежь. Прогресс. Наука: Сб. материалов III Межвуз. науч.-практ. конф. молодых ученых. — Стерлитамак: Стерлитамак. гос. пед. академия, 2008. -293 е., С. 219-220.

83. Орлов A.B., Галиев А.Л. Об одном способе обеспечения заданной мощности в измерительных генераторах // Современные проблемы радиоэлектроники: Сб. науч. тр. /Под ред. А.И. Громыко, A.B. Сарафонова. -М.: Радио и связь, 2006. -629 е., С. 228-231.

84. Орлов A.B., Галиев А.Л. Экономичный формирователь двуполярных импульсов постоянной мощности и энергии // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2009. - №11. - С. 53-55.

85. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы (аналоговые цифровые), 5-е изд., перераб. и доп. К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986.-504 с.

86. Осипович Л.А., Гуткин В.И. Медицинские измерительные преобразователи и электроды: Учебное пособие. С.-Пб.: СЗПИ, 1997. - 100 с.

87. Пейтон А. Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: БИНОМ, 1994. - 352 с.

88. Портнов Ф.Г. Электропунктурная рефлексотерапия. Рига: Зинатне, 1988.-352 с.

89. Рвачев В.Л., Слесаренко А.П. Алгебра логики и интегральные преобразования в краевых задачах. Киев: АН УССР, 1976. — 287 с.

90. Ренне В.Т. Электрические конденсаторы / Изд. 3-е. М.: Энергия, 1969. -592 с.

91. Ренне В.Т., Багалей Ю.В., Фридберг И.Д. Расчет и конструирование конденсаторов — Киев: Техника, 1966. — 325 с.

92. Сокфол С. Аналоговые интегральные схемы. — М.: Мир, 1998. 583 с.

93. Тимонтеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Радио и связь, 1982. -113 с.

94. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС: Пер с англ. М.: Мир, 1985. - 572 с.

95. Чериядьев А.Д., Лассовик И.К., Альтшуллер Г.Б. Проектирование экономичных высокостабильных кварцевых генераторов на резонаторах -термостатах. Техника средства связи. Сер. ТРС, 1978. - Вып. 4. - С. 150157.

96. Черняк Г.Я. Электромагнитные методы в гидрогеологии и инженерной геологии. — М.: Недра, 1987. 213 с.

97. Шахов Э.К. Преобразователи информации: классификация и динамические свойства // Датчики и системы. 2000. — №8. — С. 9.

98. Щербаков В.И. Грездов Г.И. Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник-К.: Техшка, 1983. -213 с.

99. ЮЗ.Юмагулов Н.И. Генератор заданного значения мощности для измерительных устройств, исследующих свойства термодинамической системы // ЭВТ в обучении и моделировании: Сб. научн. трудов: в 2ч. Бирск: Бирск. гос. соц.-пед. акад., 2005. 4.1. - 318 с.

100. Юмагулов Н.И. О стабилизации выходной мощности измерительного генератора с помощью колебательного контура. // Труды Стерлитамакского филиала АН РБ. Серия «Физико-математические и технические науки». Выпуск 4. Уфа: Гилем, 2006. - 184 е., С. 132-135.

101. Ярославский М.И., Смагин А.Г. Конструирование, изготовление и применение кварцевых генераторов. -М.: Энергия, 1971. 168 с.149