автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Исследование и разработка быстродействующих методов измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением

На правах рукописи

Бородянский Илья Михайлович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ УТЕЧКИ ИЗОЛЯЦИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

Специальность:

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог 2006

Диссертация выполнена на кафедре автоматизированных систем научных исследований и экспериментов Таганрогского государственного радиотехнического университета

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Самойлов Л.К.

Официальные оппоненты: Лауреат премии Совета Министров СССР

доктор технических наук, профессор, Раннев Г.Г.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Сулин Г. А.

Ведущая организация: ФГУП Ростовский научно-исследовательский

институт специальных информационно-измерительных систем (РНИИСИИС),

Защита состоится " 16 " ноября 2006г. в 1420 на заседании диссертационного совета Д212.259.02 в Таганрогском государственном радиотехническом университете по адресу: г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44, ауд. Д-406.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Таганрогского государственного радиотехнического университета.

Автореферат разослан" 9 " октября 2006г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 347928, Ростовская область, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44, диссертационный совет Д212.259.02.

Ученый секретарь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В крупных системах и производственно-измерительных комплексах возникают большие проблемы, связанные с диагностикой неисправностей вызванных таким явлением, как токи утечки цепей питания на корпус. Они могут вызвать ухудшение метрологических характеристик, помехи (уменьшение соотношения сигнал \ шум), увеличение уровня пульсаций, понижение или превышение заданных напряжений питания, или привести к выходу системы из строя. В системе часто используются сотни, а то и тысячи измерительных приборов и комплексов. Каждый из них имеет свою величину утечки на корпус. Но эти приборы функционируют не постоянно, а включаются согласно заранее заданной циклограмме. Поэтому величина сопротивления утечки меняется в соответствии с тем, сколько и какие приборы подключены в данный момент.

Важным аспектом является и то, что сопротивление утечки на корпус одного из блоков или приборов может уменьшиться в процессе работы, а это в свою очередь может существенно повлиять на качество работы системы в целом. Поэтому проверки системы до начала работы и по её окончанию не всегда оказываются достаточными для диагностики места или узла, являющегося причиной снижения сопротивления утечки на корпус, и принятия своевременных мер по устранению неисправности. В связи с этим, существует насущная необходимость в непрерывном контроле параметров гальванической развязки в цепях под напряжением, так как количество узлов и блоков, среди которых могут находиться поврежденные, в процессе функционирования объекта меняется.

Сама проблема измерения сопротивления утечки изоляции на корпус известна давно, однако не потеряла своей актуальности, так как необходимо разрабатывать новые методы измерения электрических параметров цепей питания, которые позволят минимизировать влияние процесса измерения на исследуемые цепи. Степень развязки шины фидера характеризуется не только активным сопротивлением утечки, но и величиной емкостей установленных для фильтрации между шинами питания и корпусом.

Широко применяемые в промышленности методы оценки сопротивления утечки изоляции на корпус, основанные на поочередном подключении шин фидера к корпусу через обмотку реле или известное сопротивление приводят к скачкам напряжения на корпусе и соответственно на фильтрующих конденсаторах на величину близкую к напряжению питания. Это вызывает помехи по питанию, которые могут приводить к ложным срабатываниям реле, сбрасыванию регистров и микроконтроллеров и к большим погрешностям измерений. Поэтому, стремятся ограничить величины скачков напряжений на корпусе, вызванных процессом измерения. Одним из важных факторов, влияющих на уровень ограничения, является максимальный уровень сигнала, используемого в данной системе (в том числе учитывается напряжение питания, потенциал уровня логической единицы и др.). Воздействие измерительного прибора не

должно превышать этот уровень. к

С учетом сказанного, исследование методов измерения, влияющих на цепи$ V питания и корпус минимальное время и на минимально возможном уровне, как нельз^ 5 <_ лучше отвечает тенденциям развития диагностических систем и систеЦ-^ £ Й ^ автоматического измерения, контроля и управления. {с с =

Очень важным и актуальным для исследования представляется вопроб". ~ ^ уменьшения времени измерения. И, прежде всего потому, что уменьшение времен^;; ~ 2? измерения позволяет различать более быстрые изменения потенциала на корпусе £- ~ более достоверно диагностировать место неисправности, т.е. выявлять тот прибор изо

3 1±-

множества, входящих в комплекс, сопротивление изоляции которого меньше допустимого уровня. Это становится возможным даже в том случае, когда этот прибор был включен на короткое время, согласно сложному алгоритму измерительного комплекса, а затем отключен.

Не менее важным является оценка влияния высокого уровня помех, обычно присутствующих на корпусе крупных объектов, таких например как космический корабль, и разработка методов ослабления их влияния на результаты измерения.

Эта тематика актуальна и в прикладном смысле, так как в промышленности есть большая потребность в создании на базе разработанных методов, как автономных устройств измерения сопротивления утечки изоляции на корпус, так и в составе измерительных систем и испытательных комплексов.

На данный момент существуют несколько методов измерения сопротивления изоляции. Но все они либо позволяют измерить сопротивление утечки цепей <

находящихся не под напряжением, либо существенно влияют на исследуемые цепи. И при использовании в автоматизированных измерительных комплексах не удовлетворяют требованиям потребителя по быстродействию измерений. (

Объект исследования.

В настоящей работе объектом исследования являются методы измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением, обеспечивающие высокое быстродействие и позволяющие проводить контроль в процессе функционирования системы.

Цель исследования.

Разработка и исследование алгоритмов, методов и структур измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением в многоканальных системах с целью сокращения времени непрерывного контроля в процессе работы системы.

В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи:

• разработка, обоснование и исследование емкостного метода и различных его модификаций для измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением;

• оценка погрешностей разработанных методов измерения сопротивления утечки и исследование возможности уменьшения погрешности этих методов;

• исследование возможностей повышения точности результатов в условиях действия помех при измерении сопротивления утечки емкостным методом;

• экспериментальные исследования макетов и опытных образцов измерителей сопротивления утечки изоляции;

• обоснование и подготовка методики испытаний для мелкосерийного > производства модулей контроля сопротивления шин фидеров на корпус.

Методы проведения исследований. При выполнении настоящей работы использовался математический аппарат теории численных методов, теории дифференциального и интегрального исчислений, преобразования Лапласа и Фурье, регрессивного анализа, теории погрешностей, статистического анализа и планирования эксперимента

Научные результаты:

• разработан емкостной метод измерения сопротивлений утечки, обеспечивающий малое время измерения, позволяющее использовать его для непрерывного контроля систем

• разработан и обоснован модифицированный резистивный метод измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением, позволяющий ускорить выбор измерительного резистора из набора, по

сравнению с базовым резистивным

• разработан и обоснован емкостной метод измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением, использующий «накачку» потенциала корпуса через вспомогательную емкость, позволяющий минимизировать погрешность измерения величины скачка напряжения;

• разработаны алгоритмы измерения сопротивления утечки изоляции на корпус, позволяющие уменьшить погрешность емкостного метода;

• разработаны алгоритмы оптимальной и адаптивной фильтрации для минимизации влияния помех на результат измерения сопротивления утечки, а также предложены и обоснованы альтернативные методы борьбы с влиянием помех;

• исследованы вопросы расширения пределов измерения приборов, путем создания поддиапазонов, использующих оптимально подобранные измерительные емкости.

Основные положения, выносимые на защиту:

• емкостной метод измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением, благодаря малому времени измерения, может использоваться для непрерывного контроля систем

• разработанные алгоритмы измерения сопротивления утечки изоляции на корпус позволяют уменьшить погрешность емкостного метода при широком диапазоне изменения сопротивлений утечки и емкостей утечки;

• применение цифровой адаптивной фильтрации позволяет минимизировать влияния помех на результат измерения сопротивления утечки;

• результаты экспериментальных исследований макетов и образцов показывают, правильность теоретических расчетов

Практическая ценность.

Разработанные в диссертационной работе емкостные и модифицированные методы измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением могут быть использованы для создания, многоканальных устройств, в том числе и встраиваемых в измерительные комплексы. Они предназначены для быстрых периодических измерений сопротивления утечки шин питания и для постоянного контроля за тем, что бы сопротивление утечки не вышло за предустановленные рамки. Такие приборы найдут применение как при пуско-наладке больших систем, таких как космические корабли, самолеты, морские суда, так и в процессе их эксплуатации. Это позволит эффективно и вовремя устранять неполадки вызванные разрушением изоляции оборудования.

Достоверность полученных в диссертации результатов подтверждается теоретическим обоснованием, моделированием работы эквивалентных схем и переходных процессов, программными реализациями предлагаемых алгоритмов, вычислительными экспериментами и экспериментами над макетами устройств, реализующих предложенные методы, а также, применением разработанных методов для решения практических задач, что подтверждается актом внедрения результатов работы.

Реализация. Результаты работы использованы в рамках работ, выполненных в НКБ «Миус» при разработке Модуля Контроля Корпуса МКК (достигнуто уменьшение временных затрат на один цикл измерения до 500мс при любых измеряемых сопротивлениях и емкостях утечки в пределах диапазона измерения, при погрешности на отдельных диапазонах не более 5%). В НКБ «Миус» изготовлен макетный образец устройства измерения сопротивления утечки на корпус, а также несколько опытных образцов изготовлено, испытано и передано заказчику РКК «Энергия» для испытаний

и работы в составе измерительного комплекса.

На емкостной способ измерения сопротивления утечки изоляции на корпус в электрических цепях под напряжением получен патент Российской Федерации.

Апробация:

Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях:

• Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности», г. Таганрог: ТРТУ, 2003

• Всероссийская научно-техническая конференция аспирантов и студентов « Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» г. Таганрог: ТРТУ, 2004.

• Международная научная конференция «Информационный подход в естественных, гуманитарных и технических науках» (ИП-2004)» г. Таганрог: ТРТУ, 2004.

• Всероссийская научно-техническая конференция студентов, молодых ученых и специалистов, г. Таганрог: ТРТУ, 2005.

• Международная научная конференция «Оптимальные методы решения научных и практических задач» (ОМ-2005), г. Таганрог: ТРТУ, 2005.

• Международная научная конференция «Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках» (СМ-2006), г. Таганрог: ТРТУ, 2006..

По итогам работы выпущены 17 публикаций, среди них 11 статей (5 из которых входят в перечень ВАК) и 2 патента,

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, 3-х разделов приложений. Основной раздел изложен на 172 страницах машинописного текста, который поясняется рисунками и таблицами, а также включает библиографию из 91 наименований. Общий объем диссертации, включая приложения 194 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследований.

В первой главе проведен обзор различных способов измерения сопротивления утечки изоляции на корпус. Рассмотрев все вышеописанные способы измерения, можно заключить следующее:

- методы классического и усовершенствованного моста позволяют с точностью до 0,5-2% измерить сопротивление утечки. Эти способы доказали свою эффективность в цепях, где реактивная (емкостная) составляющая сопротивления утечки не превышает нескольких микрофарад. В случаях, когда емкость утечки достигает десятков и даже сотен микрофарад измерение сопротивления утечки затягивается на десятки секунд и даже минуты, так как оно должно проводиться после завершения переходного процесса, вызванного переключением плечей моста. Поэтому применение этих методов не эффективно в сложных и протяженных системах, где во многих случаях присутствует большая емкость утечки и существует необходимость проводить контроль сопротивления утечки с частотой не менее одного раза в секунду;

- известны методы, суть которых заключается в том, что на объект контроля накладывают постоянный ток от источника постоянного тока, либо постоянное напряжение, которое может быть двухполярным и двухступенчатым. Эти методы доказали свою высокую эффективность, однако они могут применяться только в цепях со снятым рабочим напряжением, либо в цепях с переменным напряжением и не

применимы в цепях с постоянным рабочим напряжением.

- методы, суть которых заключается в наложении на контролируемую сеть измерительного напряжения сверхнизкой, порядка 2—10 Гц, непромышленной частоты позволяет эффективно контролировать сопротивление утечки в цепях постоянного и переменного тока с емкостью утечки порядка 10 — 20мкФ. Однако в случае если величина паразитной емкости равна несколько сот мкФ, частота налагаемого переменного напряжения достигнет величины 0,01 Гц, что не только представляется технически сложным, но и приведет к тому, что измерение затянется на сотни секунд или даже минуты.

Предложена классификация известных методов измерения сопротивления утечки изоляции, и в ней найдено место исследуемым в данной работе емкостным методам измерения.

Описан обобщенный алгоритм измерения сопротивления утечки изоляции в цепях находящуюся под напряжением.

Сформулирована постановка задачи, то есть, определены диапазоны изменения измеряемых сопротивлений утечки и емкости утечки, а так же условия, в которых производятся измерения. Определены направления для оптимизации процесса измерения

Во второй главе описывается емкостной метод измерения сопротивления утечки и его модификации, а также модифицированный резистивный метод. Выведены формулы, по которым описывается переходной процесс после воздействия измерительной емкости, и вычисляются сопротивления утечки Яу-п и Яу-^ и

суммарная емкость утечки Сур.

Суть емкостного метода заключается в том, что параллельно измеряемой цепи (шина - корпус), между корпусом и источником опорного напряжения запитанного от шины подключается измерительный конденсатор, в результате чего происходит перераспределение зарядов между емкостями утечки Суп, Су-^ и измерительной емкостью. По параметрам переходного процесса вычисляют постоянную времени, значения сопротивлений утечки и емкостей утечки.

Эквивалентная схема тракта измерения устройства реализующего этот метод приведена на рисунке 1, где резисторы ЯД1 и Яда образуют делитель, формирующий серединный (базовый) потенциал точки А, относительно которой и производится измерение потенциала корпуса объекта ик в точке К, Е2 и Е3 источники опорного напряжения на которые коммутируется измерительный конденсатор, Б ключ коммутирующий СИзм либо на Е2, либо на Е3, Яуп и 11уп сопротивления утечки, Суп, Сутг емкости утечки.

Рис.1 Эквивалентная схема, тракта измерения включающая источники опорного напряжения Ег и Е3

При помощи метода контурных токов, выведена формула, описывающая переходный процесс, протекающий после подключения измерительной емкости к источнику опорного напряжения Е2. Она выглядит следующим образом:

ЧкО)

" 2 К)Т1 + Я1Т5 ['

. Д>т|-»Д)

"-¡пи

ш..

-1

■(I)

ЛуП Суп + + , Решая систему трех линейных уравнений с тремя неизвестными (Первое уравнение это уравнение переходного процесса в момент подключения Сизм, а

второе и третье уравнения переходного процесса соответственно в моменты времени ^ и 12) получим значения неизвестных:

Луп -

Сизм %иСК {Е]+2ик\2Е2-(Е]+2ик)\'

КУП ~ Сизм - - + 2С/К)]'

гг _ сизм ° уг -—;—

2Е2-{Е1+2ЦН)

и,

-2

СК

(2)

(3)

(4)

Емкостной метод, применяющий источники опорного напряжения Е2 и Е3 эффективен, если необходимо ограничивать скачок напряжения на корпусе системы. Если такого требования нет, то проще применить модификацию емкостного способа, в котором Е2 = Е3 = Е]. В этом случае измерительный конденсатор подключается непосредственно между корпусом и шиной. А это приводит к уменьшению

аппаратных затрат и упрощению вычисления Луп, и Сур.

В условиях ограничения скачка потенциала корпуса, варианты емкостного способа, предложенные ранее, имеют ряд недостатков. Прежде всего, это необходимость последовательно подключать ряд измерительных емкостей, начиная с наименьшей, с целью не превысить порог ограничения. Это влечет за собой серьезные аппаратные затраты, а также увеличение погрешности измерения связанное с неточностью восстановления потенциала корпуса после каждого подключения, либо неточности оценки вклада предыдущего скачка.

Поэтому предложен метод «накачки» (изменение потенциала корпуса через вспомогательную емкость). Суть метода состоит в том, что измеряется потенциал корпуса, затем через измерительную емкость Сизм к корпусу подключается цифроаналоговый преобразователь (БАС), напряжение которого превышает потенциал

корпуса на допустимую величину скачка. Через интервал времени Д^ измерительная

емкость отключается от корпуса и разряжается в течение времени Д/2, через

подключенный к ней резистор разряда 11раз. После этого Сизм снова подключается к О АС, а затем и к корпусу. После каждого подключения происходит приращение потенциала корпуса, и последующий разряд с двумя различными постоянными

времени (Сизм + Сур) ■ Луг и Сур- II ут.

Предложенный метод обладает следующими преимуществами: у него более точный выход на максимально возможное отклонение потенциала корпуса, меньшие аппаратные затраты, потенциал корпуса прирастает относительно плавно, без резких скачков, что существенно повышает точность определения одного из главных компонентов формул (2,3,4) напряжения скачка иск

8

Разработан алгоритм модифицированного резистивного метода. Суть модификации состоит в том, что на первом этапе сопротивление утечки измеряется емкостным методом, а затем на втором этапе резистивным, в определенном на первом этапе поддиапазоне измерения.

Третья глава посвящена оценке суммарной погрешности измерения сопротивления утечки изоляции на корпус и вклада каждой из её составляющих. В ней рассматриваются методики минимизации погрешности емкостного метода в условиях ограничения скачка на корпусе.

Для вычисления Яут необходимо знать величины таких параметров как т, иск, СИзм и совмещенного параметра (Е + 21!к). Будем считать, что все параметры, влияющие на общую погрешность, не зависят друг от друга и изменяются по нормальному закону. Поэтому, общая суммарная относительная погрешность будет рассчитываться в виде квадратичной суммы частных производных от составляющих погрешности

Одной из основных составляющих погрешности измерения сопротивления и емкости утечки описанной формулой (1), является погрешность измерения постоянной времени переходного процесса т. Это связано с тем, что измерение т является косвенным, а остальные параметры входят в формулу для вычисления Яут напрямую, как и их погрешности, в суммарную погрешность.

Постоянная времени вычисляется по формуле /1-/2 -А/ ~ 1п(У2/1/,)~ 1П(/0 '

где ^ и 12 - моменты времени, в которые производятся измерения переходного процесса и и2, К - отношение напряжений и2 к

Больший интерес представляет анализ составляющей погрешности, вызванной неточностью определения отношения К. Напряжения и и2 измеряются средством измерения (СИ), имеющем класс точности ¿/с. Тогда среднеквадратичное значение погрешности измерения и и2, очевидно, будет равно

Значение К тоже измеряется косвенно, поэтому погрешность измерения К будет равна квадратичной сумме частных производных по Х_Гг и и2

Проанализировав зависимость среднеквадратичной погрешности а(к) от напряжения иь можно сделать вывод, что чем больше разница между III и и2, тем меньше погрешность определения т. Следует заметить, что погрешность остается практически неизменной при напряжениях и, от 4.0 В до 0,9 В (для примера, когда иСк ограничена величиной 5В). При напряжениях меньших 0,5 В наблюдается резкий рост погрешности, что ограничивает диапазон измерений с одной и той же емкостью. Исследована зависимость погрешности измерения т от величины п - соотношением между сопротивлениями утечки Яут, и Яут2- Обнаружено, что если взять коэффициент К приблизительно равным 0,3, то при изменяющемся в широких приделах п (от 1 до

8£(*УПК8?+8о+4-

(5)

(6)

40) величина погрешности определения т будет изменятся незначительно в пределах 0,8%.

Анализ зависимостей составляющей погрешности по т от емкости утечки при различных значениях измерительных емкостей показывает, что для уменьшения погрешности определения т необходимо разбить диапазон измерения емкостей утечки на поддиапазоны, в каждом из которых будет подключаться Сизм» которая вызывает минимальную погрешность в данном поддиапазоне Сух- Согласно зависимостям, отображенным на рисунке 2, при трех измерительных емкостях (трех поддиапазонах) погрешность 8x3 не превышает 2 %, а использование пяти измерительных емкостей позволяет снизить погрешность 6т5 до 1 %.

8x5

6x3

2.25

1 10 100 1 -10" С^мкФ

Рисунок 2 - Зависимость величины погрешности измерения т от емкости утечки при количестве измерительных емкостей 3 и 5

То есть, для достижения минимальной погрешности необходимо существенно увеличивать количество измерительных емкостей и, соответственно, поддиапазонов.

Предлагается вариант, когда значение измерительного конденсатора для соответствующего поддиапазона будет набираться как сумма конденсаторов из выбранного двоичного ряда. В этом случае, например, набор из 5 измерительных емкостей позволяет подключить 32 возможных номинала Сизм и обеспечивает погрешность, не превышающую 0,8 % в диапазоне емкостей утечки 4 мкФ - 450 мкФ. Если переходной процесс разряда емкостей можно представить в упрощенном

виде

t

U(t) = UcK *е (Сизм+Сут)'а

Линеаризуем выражение (7) Y = ln(U(t)) = in(VCK) + -

УТ

(7)

•t = A + B-t.

(Сизм +сут)-/гут

Доказано, что среднеквадратичная погрешность, вычисления коэффициента В, будет равна

(8)

Где п - количество измерений переходного процесса. Так как т = ^, то среднеквадратическая погрешность определения постоянной времени будет равна

Рассмотрен случай применяемый на практике, когда п=2.

В процессе измерения, если скачек потенциала на корпусе не достиг требуемой величины, то, в большинстве случаев, не достаточно одиночного подключения измерительной емкости. Следующий скачёк желательно начинать от потенциала, который был на корпусе до воздействия Сизм- Это же относится к значению потенциала корпуса перед началом нового цикла измерения. Процесс естественного восстановления потенциала может затянуться на столько, что потенциал корпуса изменится из-за, например, подключения нового прибора или ухудшения состояния изоляции.

Поэтому необходимо ускорить процесс восстановления, путем компенсации переходного процесса. Это достигается подключением компенсирующего конденсатора к «противоположной» той, к которой подключался Сизм> шине фидера. Приведены формулы приближенного расчета потенциала, до которого необходимо заряжать компенсирующий конденсатор.

Разработан алгоритм восстановления потенциала корпуса, при выполнении которого нет необходимости в расчете потенциала, до которого необходимо заряжать восстановительный конденсатор.

Согласно формуле (5), требования к определению величины Сизм довольно высоки. Современные конденсаторы не обеспечивают температурной и временной стабильности соответствующей долям процентов. Поэтому, наиболее целесообразным для практической реализации является проведение циклов измерений величины Сизм с достаточно высокой периодичностью. В этом случае, для тарировки СизМ, рационально использовать зависимость времени заряда конденсатора постоянным током от величины его емкости. Так как, диапазон изменения номиналов конденсаторов очень велик, то для обеспечения приемлемого времени коррекции целесообразно использовать точные цифроуправляемые источники тока.

Четвертая глава посвящена вопросам повышения точности результатов измерения в условиях действия помех. Для примера проведен анализ помеховой обстановки в сетях питания крупного объекта (космического корабля).

Предложен и исследован вариант итерационного алгоритма оптимальной фильтрации (оптимизирующего отношение сигнал/помеха). В процессе фильтрации цифровой фильтр вносит искажения в форму сигнала, и, соответственно, увеличивает погрешность при определении иск и т, однако, эта составляющая погрешности носит систематический характер и ее легко можно компенсировать, умножая полученные значения иск и т на поправочные коэффициенты. Разработаны принципы построения таблиц поправочных коэффициентов.

Предложены подходы по созданию оптимального фильтра.

В качестве согласованного с сигналом фильтра исследуется возможность применить фильтр с усеченной импульсной характеристикой, например, с импульсной характеристикой в виде отрезка нарастающей экспоненты. Такой фильтр может работать при условии периодического обнуления содержимого сумматора и линии задержки фильтра.

Можно использовать фильтр, который является цифровым эквивалентом интегрирующей ЯС-цепочки.

Первый ноль АЧХ фильтра /0,0 ~ ,

0,446

частота среза /о,7 = ,,, , (М + \)Тд

где Тц — шаг дискретизации по времени, М—длина усеченной импульсной характеристики.

Следовательно, изменением М можно регулировать полосу пропускания фильтра. Для лучшей фильтрации помех представляется целесообразным использовать два таких фильтра, соединенных каскадно. Если длина импульсных характеристик одинакова, результирующая импульсная характеристика будет треугольной. Максимальный уровень боковых максимумов АЧХ в случае треугольной импульсной характеристики равен -26,4 дБ. В случае трапецеидальной КИХ максимальный уровень боковых максимумов АЧХ составляет -32 дБ, если отношение длин импульсных характеристик М, примерно равное 1,4. На рисунке 3 показана АЧХ каскадного соединения фильтров с прямоугольной импульсной характеристикой

№

| Н|(г| 0.8

И 06

Тнш)| |шщ| I М'П М2| о,

о.;

0 2 4 6 8 10 р.ю'Гц

Рисунок 3. АЧХ каскадного соединения (сплошная линия) фильтров с прямоугольной импульсной характеристикой (АЧХ фильтров - пунктирная и штрихпунктирная линии)

Существуют варианты, способные ускорить процесс подбора оптимального фильтра.

Одним из таких решений является построение линейки из рассмотренных выше каскадно-соединенных фильтров. При этом выход каждого фильтра имеет свою частоту среза, и все выходы используются при анализе процесса. Исследуется такое построение, и предлагаются формулы для расчета оптимальной частоты среза - /ср. опт. и коэффициента подавления помех.

Более эффективным с точки зрения уменьшения времени обработки данных является параллельное соединение какскадно включенных цифровых фильтров. Исследуется алгоритм работы устройства с таким включением фильтров.

Существует большая вероятность того, что среди потребителей электроэнергии будут устройства, питающиеся от импульсных блоков питания. Частота преобразования таких блоков питания может быть выше 20 кГц (частота дискретизации сигнала), поэтому возможен случай, когда частота преобразования этих источников питания будет кратна частоте дискретизации, то есть биение этих частот может оказаться в спектре полезного сигнала и их отфильтровать станет не возможно. Поэтому исследованы методы снижения погрешностей при усреднении многократных измерений в сочетании с дополнительной погрешностью, путем введения амплитудных распределений.

Пятая глава посвящена описанию экспериментальных исследований, практической реализации, анализу и сравнительной оценке практического исполнения, полученных в предыдущих главах теоретических результатов.

Определены критерии эффективности оптимизации процесса измерения сопротивления утечки изоляции. Результаты исследований показали, что наиболее эффективным из представленных устройств является устройство, реализующее емкостной способ. Оно в 8 раз лучше, чем устройство, реализующее резистивный способ и в 3,6 раз, чем устройство, реализующее модифицированный резистивный способ, в соответствии с критериями выбранными экспертами.

Важной проблемой при реализации многоканального варианта измерителя, когда число контролируемых каналов равно трем и более, является вопрос выбора оптимальной структуры прибора. В главе проанализированы различные структурные схемы, приведены их достоинства и недостатки и даны рекомендации по проектированию прибора.

Описана структурная схема, алгоритмы функционирования и особенности аппаратной реализации емкостного метода. Проведен анализ погрешностей реального прибора и обоснованы причины отклонений его характеристик от расчетных.

Описана реализация модифицированного емкостного метода в опытном образце, и исследованы его технических характеристик.

Приведена методика и рекомендации по проектированию измерителей сопротивлений утечки.

На рисунке 4 приведена фотография узлов опытного образца МКК, разработанного в НКБ «Миус» при ТРТУ. Он имеет следующие основные технические характеристики и функциональные возможности:

Модуль МКК обеспечивает постоянный контроль напряжений между шинами фидера и между каждой из шин фидера и корпусом для всех фидеров;

Максимальное изменение напряжений между шинами фидера и корпусом, вызванное подключением измерительных цепей модуля, не превышает 5 В.

Модуль МКК обеспечивает при емкости между шинами и корпусом не более 200 мкФ контроль сопротивления с относительной погрешностью 5% в диапазоне от 8 кОм до 100 кОм;

Модуль МКК обеспечивает измерение напряжений до 36 В (в диапазоне от 24 В до 34 В с абсолютной погрешностью не более 0,1 В).

Модуль МКК обеспечивает при емкости между шинами и корпусом не более 200 мкФ измерение сопротивления с относительной погрешностью (для меньшего из двух для одного фидера), определяемой формулой:

- в диапазоне от 10 кОм до 500 кОм - 5 = ±(0,03 + 0,0004 (Rmax / R -1));

- в диапазоне от 250 Ом до 10 кОм - 5 = ± 0,05;

- в диапазоне от 500 кОм до 5 МОм - 8 = ± (0,05 + 0,003 (Rmax / R -1)).

Модуль МКК обеспечивает при емкости между шинами и корпусом не более

1000 мкФ измерение сопротивления с относительной погрешностью:

- в диапазоне от 10 кОм до 500 кОм -8 = 0,06;

- в диапазонах от 250 Ом до 10 кОм и от 500 кОм до 5 МОм- б = 0,1.

Рисунок 4 Узлы опытного образца МКК <

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основными научными результатами диссертационной работы являются разработанные метод и алгоритмы измерения сопротивлений утечки на корпус шин питания, находящихся под напряжением, и рекомендации по оптимальному проектированию широкодиапазонных измерителей, реализующих этот метод.

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Предложены обобщенный алгоритм и структурная схема, реализующие процесс измерений сопротивлений утечки.

2. Разработан емкостной метод измерения сопротивлений утечки, обеспечивающий малое время измерения, позволяющее использовать его для непрерывного контроля систем.

3. Разработаны и исследованы алгоритмы на базе емкостного метода, обеспечивающие высокие технологические характеристики устройств с учетом специфических требований предъявляемых к ним.

4. Разработаны методики и рекомендации для проектирования многодиапазонных измерителей.

5. Предложены варианты реализации процесса фильтрации измеряемых сигналов, обеспечивающие необходимое для обеспечения заданных метрологических характеристик соотношение сигнал шум в условиях действия случайных и периодических помех.

6. Проведены экспериментальные исследования применения предложенных алгоритмов и получены практические рекомендации по проектированию измерителей сопротивлений утечки.

7. Результаты исследований легли в основу разработанных опытных образцов модулей измерения сопротивления утечки шин питания на корпус МКК.

Проведенные в работе исследования показали, что разработанный емкостной метод и его модификации позволяют существенно уменьшить время, затрачиваемое на измерительный процесс и обеспечить непрерывный режим измерений, даже в многоканальных системах контроля. Предлагаемый метод представляет несомненный интерес для многих применений, как для реализации малогабаритных и автономных носимых измерительных приборов на базе микропроцессоров, так и для

многоканальных встраиваемых контролирующих систем, обладающих большими вычислительными ресурсами.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

1. Бородянский И.М., Бородянский Ю.М. К вопросу измерения электрического сопротивления изоляции в жгутах и кабелях сетей, находящихся под напряжением. // Известия ТРТУ. Спец. выпуск "Материалы всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности" " №2(21), Таганрог, ТРТУ, 2003

2. Бородянский И.М., Бородянский М.Е., Веретенко Ю.О., Степаненков М.А. К вопросу измерения сопротивления утечки на корпус шин питания «ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ» №8 2005 год

3. Бородянский И.М., Галалу В.Г., Хало П.В. 14-разрядный преобразователь код-ток Приборы и техника эксперимента. - М: Академия Наук, 2003. - № 3 - с. 81-83.

4. Бородянский И.М., Галалу В.Г., Хало П.В Линейный преобразователь напряжение-ток Приборы и техника эксперимента. - М: Академия Наук, 2003. - № 4 - с. 63-64.

5. Бородянский И.М., Галалу В. Г, Хало П. В. Модуль мощного преобразователя код-ток Приборы и техника эксперимента №3 2005 год. с 165

6. Бородянский И.М. К вопросу улучшения метрологических характеристик измерителя сопротивления изоляции шин питания от корпуса. Тезисы докладов Материалы Всероссийской научной конференции аспирантов и студентов « Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» г. Таганрог: ТРТУ, 2004.-с. 286,287

7. Бородянский И.М., Турулин И.И. К вопросу улучшения метрологических характеристик измерителя сопротивления изоляции шин питания от корпуса НКБ «Миус», Таганрог, гос. радиотех. университет; Таганрог, 2004. 14с.: ил.- Библиогр. 8 назв.-Рус.-Деп. в ВИНИТИ, 30.11.2004 № 1885 - В2004

8. Бородянский И.М., Турулин И.И., Мартиросян В.И. О применении стохастической дискретизации для фильтрации помех выше половины частоты дискретизации НКБ «Миус», Таганрог, гос. радиотех. университет; Таганрог, 2004. 38с.: ил.-Библиогр. 5 назв.-Рус.-Деп. в ВИНИТИ, 30.11.2004 №1886-В2004

9. Бородянский И.М., Самойлов Л.К. Информационная оценка методов измерения сопротивления изоляции шин питания находящихся под напряжением Материалы МНК «Информационный подход в естественных, гуманитарных и технических науках» (ИП-2004)» г. Таганрог: ТРТУ, 2004.

10. Бородянский И.М., Способы уменьшения влияния измерителя сопротивлений утечки на контролируемую цепь Тезисы докладов Материалы ВНТК студентов, молодых ученых и специалистов

11. Бородянский И.М., Косторниченко В.Г Анализ влияния погрешностей измерения переходного процесса в цепи перезаряда измерительной емкости на результат измерений сопротивлений утечки НКБ «Миус», Таганрог, гос. радиотех. университет; Таганрог, 2006. 22с.: ил,- Библиогр. 4 назв.-Рус.-Деп. в ВИНИТИ, 14.03.2006 №258-В2006

12. Бородянский И.М., Косторниченко В.Г Оценивание сопротивления утечки с применением метода регрессивного анализа Материалы МНК «Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках» (СМ-2006), г. Таганрог: ТРТУ, 2006..

»20383

^oass

13. Бородянский И.М., Косторниченко В.Г К вопросу уменьшения влияния измерителя сопротивлений утечки на контролируемую цепь Материалы В НТК студентов, молодых ученых и специалистов г. Таганрог: ТРТУ, 2006..

14. Бородянский И.М., Способы уменьшения влияния измерителя сопротивлений утечки на контролируемую цепь Материалы МНК «Оптимальные методы решения научных и практических задач» (ОМ-2005), г. Таганрог: ТРТУ, 2005.

15. Бородянский И.М., Бородянский М.Е Способ измерения электрического сопротивления изоляции Патент Российской Федерации. № 2200329, опубликован бюллетень № 7 от 10.03.2003 г. Приоритет от 20 декабря 2000г.

16. Бородянский И.М., Бородянский М.Е., Галалу В.Г., Наумкин В.П., Сурженко И.Ф., Шляхтин С.А. Измеритель малых сопротивлений Патент Российской Федерации. № 2279685 опубликован бюллетень № 19 от 10.07.2006 г. Приоритет от 03 декабря 2003 г.

17. Бородянский И.М., Самойлов JI.K. Устройство измерения сопротивления изоляции Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2005120839/28(023529) приоритет от 04.07.2005 г.

Личный вклад автора состоит в следующем: [1,2,9,15] - предложены новые алгоритмы измерения сопротивлений утечки, разработаны модели алгоритмов, проведен сравнительный анализ их с существующими; [7,8] - разработаны методы повышения достоверности результатов измерения в условиях действия помех; [11,12,13] - проведен анализ погрешности измерения и предложены методики ее минимизации; [9,15,17] - предложены новая структура реализации многодиапазонной быстродействующей системы контроля; [3,4,5,16] - предложены отдельные схемотехнические решения.

Автор принимал участие в выполнении более десятка хоздоговорных работ в НКБ «Миус» в период с 1997 по настоящее время. Результаты диссертационной работы внедрены и использованы в разработках НКБ «Миус», РКК «Энергия».

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ > МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ.

1.1 Обзор существующих методов измерения сопротивления изоляции.

1.2 Исследование обобщенного алгоритма измерения сопротивления утечки.

1.3 Постановка задачи.

1.4 Выводы по главе.

ГЛАВА 2 АНАЛИЗ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ УТЕЧКИ ЦЕПЕЙ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ.

2.1 Обоснование и расчет основных параметров емкостного метода измерения сопротивления утечки изоляции.

2.2 Анализ особенностей метода «накачки» для измерения сопротивлений утечки изоляции.

2.3 Оценка возможностей повышения быстродействия резистивного метода.

2.4 Выводы по главе.

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВАРИАНТОВ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ В

• УСТРОЙСТВАХ ИЗМЕРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЕМКОСТНОГО МЕТОДА.

3.1 Расчет суммарной погрешности тракта измерения сопротивления утечки изоляции и оценка вклада ее составляющих.

3.2 Методы минимизации погрешности вычисления т переходного процесса.

3.2.1 Выбор моментов времени для проведения измерения потенциалов Uj и U2.

3.2.2 Разбиение диапазона шунтирующих сопротивление утечки емкостей на поддиапазоны и привязка к каждому поддиапазону измерительной емкости.

3.2.3 Вариант разбиения шкалы измерения на основе двоичного закона.

3.2.4 Исследование алгоритма анализа переходного процесса при измерении сопротивлений утечки на корпус.

3.2.5 Анализ применения метода наименьших квадратов для минимизации ь погрешности вычисления при анализе переходного процесса.

3.3 Исследование возможности уменьшения погрешности измерения Uck путем восстановления потенциала корпуса перед следующим циклом измерения.

3.4 Исследование возможности уменьшения погрешности измерения сопротивления утечки, вызванной погрешностью Сизм.

3.5 Выводы по главе.

ГЛАВА 4 ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ В УСЛОВИЯХ РЕАЛЬНОЙ ПОМЕХОВОЙ ОБСТАНОВКИ.

4.1 Анализ условий функционирования измерителя и оценка влияния помехи на достоверность результата измерения.

4.2 Исследование алгоритмов цифровой фильтрации для создания оптимального фильтра.

4.3 Исследование возможности применения нескольких каскадно-соединенных цифровых фильтров. 4.4 Исследование варианта фильтрации сигнала в условиях воздействия периодических помех.

4.4.1 Оценка воздействия периодических помех.

4.4.2 Применение амплитудных распределений (окон).

ГЛАВА 5 АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА СПОСОБОВ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ УТЕЧКИ.

5.1 Сравнение вариантов реализации измерителей сопротивления утечки путем оценки интегрального показателя эффективности.

5.1.1 Выбор показателя качества.

5.1.2 Оценка весовых коэффициентов частных показателей качества.

5.1.3 Оценка частных показателей качества для разных вариантов реализации измерителя.

5.2 Выбор структурной схемы МКК для аппаратной реализации.

5.3 Алгоритм емкостного метода измерения.

5.4 Алгоритм резистивного метода измерения.

5.5 Алгоритм резистивного метода контроля.

5.6 Оценка погрешностей практических результатов измерения.

5.8 Выводы по главе.

В крупных системах и производственно-измерительных комплексах возникают большие проблемы, связанные с таким явлением, как токи утечки цепей питания на корпус. Они могут вызвать ухудшение метрологических характеристик, помехи (уменьшение соотношения сигнал \ шум), увеличение уровня пульсаций, понижение или превышение заданных напряжений питания, или привести к выходу системы из строя. В системе часто используются сотни, а то и тысячи измерительных приборов и комплексов. Каждый из них имеет свою величину утечки на корпус. Но эти приборы функционируют не постоянно, а включаются согласно заранее заданной циклограмме. Поэтому величина сопротивления утечки меняется в соответствии с тем, сколько и какие приборы подключены в данный момент [1,2].

Важным аспектом является и то, что сопротивление утечки на корпус одного из блоков или приборов может уменьшиться в процессе работы, а это в свою очередь может существенно повлиять на качество работы системы в целом. Поэтому проверки системы до начала работы и по окончанию не всегда оказываются достаточными. В связи с этим, существует насущная необходимость в непрерывном контроле параметров гальванической развязки в цепях под напряжением, так как количество узлов и блоков, среди которых могут находиться поврежденные, в процессе функционирования объекта меняется.

Сама проблема измерения сопротивления утечки изоляции на корпус известна давно, однако не потеряла своей актуальности, так как необходимо разрабатывать новые методы измерения электрических параметров цепей питания, которые позволят минимизировать влияние процесса измерения на исследуемые цепи. Современная схемотехника практикует установку конденсаторов между шинами питания и корпусом. Это позволяет фильтровать, как внешние электромагнитные помехи, так и помехи, которые прибор выдает в сеть. Степень развязки шины фидера характеризуется не 4 только активным сопротивлением утечки, но и величиной емкостей установленных для фильтрации между шинами питания и корпусом.

Широко применяемые в промышленности методы оценки сопротивления , утечки изоляции на корпус [3,4,5,6], основанные на поочередном подключении шин фидера к корпусу через обмотку реле или известное сопротивление приводят к скачкам напряжения на корпусе и соответственно на фильтрующих конденсаторах на величину близкую к напряжению питания. Это вызывает помехи по питанию, которые могут приводить к ложным срабатываниям реле, сбрасыванию регистров и микроконтроллеров, к большим погрешностям измерений вплоть до признания измерений метрологически некорректными. Поэтому, стремятся ограничить величины я скачков напряжений на корпусе, вызванных процессом измерения. Одним из важных факторов влияющих на уровень ограничения является максимальный уровень сигнала использующегося в данной системе (в том числе учитывается напряжение питания, потенциал уровня логической единицы) [7]. Воздействие измерительного прибора недолжно превышать этот уровень. Например, если в системе используются микросхемы, изготовленные по ТТЛ технологии, воздействие ограничивается на уровне 5В. г

С учетом сказанного, исследование методов измерения, влияющих на цепи питания и корпус минимальное время и на минимально возможном уровне, как нельзя лучше отвечает тенденциям развития систем автоматического контроля, измерений и управления [8,9]

Очень важным и актуальным для исследования представляется вопрос уменьшения времени измерения. И, прежде всего потому, что уменьшение времени измерения позволяет различать более быстрые изменения потенциала на корпусе и более достоверно определять тот прибор из множества, сопротивление изоляции которого меньше допустимого уровня. Притом, что этот прибор был включен на короткое время, согласно сложному алгоритму измерительного комплекса, а затем отключен.

Не менее важным является оценка влияния высокого уровня помех, обычно присутствующих на корпусе крупных объектов, таких, например, как космический корабль, и разработка методов ослабления их влияния на ( результаты измерения [10,11].

Эта тематика актуальна и в прикладном смысле, так как в промышленности есть большая потребность в создании на базе разработанных методов, как автономных устройств измерения сопротивления утечки изоляции на корпус, так и входящих в состав измерительных систем и испытательных комплексов.

На данный момент существуют несколько методов измерения сопротивления изоляции. Но все они либо позволяют измерить « сопротивление утечки цепей находящихся не под напряжением, либо существенно влияют на исследуемые цепи. И при использовании в автоматизированных измерительных комплексах не удовлетворяют требований потребителя по быстродействию измерений.

Объект исследования.

В настоящей работе объектом исследования являются методы измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением, обеспечивающие высокое быстродействие и позволяющие проводить контроль в процессе функционирования системы.

Цель исследования.

Разработка и исследование алгоритмов, методов и структур измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением в многоканальных системах с целью сокращения времени непрерывного контроля в процессе работы системы.

В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи:

• разработка, обоснование и исследование емкостного метода и различных его модификаций для измерения сопротивления утечки изоляции в электрических цепях под напряжением;

• оценка погрешностей разработанных методов и исследование возможности оптимизации этих методов по величине погрешности;

• исследование возможностей повышения точности результатов в условиях действия помех при измерении сопротивления утечки емкостным методом;

• экспериментальные исследования макетов и опытных образцов измерителей сопротивления утечки изоляции;

• обоснование и подготовка методики испытаний для мелкосерийного производства модулей контроля сопротивления шин фидеров на корпус.

5.8 Выводы по главе

1 Путем оценки интегрального показателя эффективности проведено сравнение вариантов реализации измерителей сопротивления утечки и подтверждено, что емкостной метод измерений в 8 раз эффективней резистивного метода и в 3,6 раза эффективней модифицированного резистивного метода

2 Выбранная для практической реализации алгоритм и структура МКК позволили полностью удовлетворить требования технического задания на прибор для измерения параметров сопротивления изоляции фидеров цепей питания космических аппаратов.

3. Для расширения функциональных возможностей и улучшения метрологических характеристик при реализации конкретного устройства целесообразно использовать комбинацию нескольких алгоритмов, например емкостного и резистивного.

4. Анализ полученных практических результатов подтвердил зависимость погрешности измерения от величины емкости утечки и соотношения между сопротивлениями утечки шин фидера. Он показал, что существуют резервы для существенного снижения погрешностей измерения путем совершенствования алгоритмов и метрологических характеристик отдельных узлов прибора.

5. Разработанный и изготовленный по результатам данных исследований прибор обеспечивает технические характеристики, полностью удовлетворяющие требованиям Заказчика.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных теоретических и практических исследований получены следующие результаты:

- проведена классификация методов измерений сопротивлений утечки и предложены обобщенный алгоритм и структурная схема, реализующие процесс измерений;

- разработан емкостной метод измерения сопротивлений утечки, обеспечивающий малое время измерения, позволяющее его использовать для непрерывного контроля систем;

- разработаны и исследованы алгоритмы на базе емкостного метода, обеспечивающие высокие технологические характеристики устройств с учетом специфических требований предъявляемых к ним;

- разработаны методики и рекомендации для проектирования многодиапазонных измерителей;

- предложены варианты реализации процесса фильтрации измеряемых сигналов, обеспечивающие лучшее соотношение сигнал шум в условиях действия случайных и периодических помех; проведены экспериментальные исследования применения предложенных алгоритмов и получены практические рекомендации по проектированию измерителей сопротивлений утечки;

- результаты исследований легли в основу разработанных опытных образцов модулей измерения сопротивления утечки шин питания на корпус МКК;

Основными научными результатами диссертационной работы являются разработанные метод и алгоритмы измерения сопротивлений утечки на корпус шин питания, находящихся под напряжением, и рекомендации по оптимальному проектированию широкодиапазонных и многоканальных измерителей, реализующих этот метод.

Проведенные в работе исследования показали, что разработанный емкостной метод и его модификации позволяют существенно уменьшить время, затрачиваемое на измерительный процесс и обеспечить непрерывный режим измерений, даже в многоканальных системах контроля. Предлагаемый метод представляет несомненный интерес для многих применений, как для реализации малогабаритных и автономных носимых измерительных приборов на базе микропроцессоров, так и для многоканальных встраиваемых контролирующих систем, обладающих большими вычислительными ресурсами.

1. Калашников Н.С., Кустов А.Г., Панайотис С.К Перспективные методы контроля сопротивления изоляции разветвленных электрических цепей, Электрофорум Санкт-Петербург, пилотный номер, 2000 г.

2. Лачин В.И. Теория и методы построения устройств контроля и прогнозирования состояния объектов с дискретно-распределенными параметрами: Дис. д.т.н.: 05.13.05 / Ю РГТУ. - Новочеркасск, 2002 г. 304 с. - Библиогр.: с.254 - 279. - Прил.: с.280.

3. Бабиков М.А., Комаров Н.С., Сергеев A.C. Техника высоких напряжений. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963, с.399 - 400.

4. ГОСТ 7399-97 МЕЖГОСУДАРСТВЕНЫЙ стандарт провода и шнуры на номинальное напряжение до 450 / 750 В. Принят МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫМ советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 11-97 от 25 апреля 1997г.)

5. ГОСТ 12175-90 Общие методы испытания материалов изоляции и оболочек электрокабелей. Утверждён и введён в действие постановлением государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 29.12.90 № 3729.

6. ГОСТ 23474-79 приборы кабельные. Утвержден и введён в действие постановлением государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 26.12.89 №4129.

7. Куликовский К.Л., Купер В.Я. Методы и средства измерений: Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 448 с.

8. Методы электрических измерений / Учебное пособие для вузов/ Под ред. Э.И. Цветкова. JL: Эноргоатомиздат, 1990. - 288 с.

9. Харкевич A.A. Борьба с помехами 2-е изд., испр. - М.: Наука, 1965-275 е., ил.

10. Банщиков В.И., Наумов В.А., Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока. Патент Российской Федерации. № 2026561, Дата публикации 1995.01.09,

11. Кулешов В.И. и др. Способ избирательного контроля сопротивления изоляции Заявка на изобретение. № 94018153, дата публикации 1996.02.27,

12. Кулешов В.И Устройство избирательного контроля сопротивления изоляции Заявка на изобретение. № 93045829, дата публикации, 1997.03.27.

13. Калинин И.М. Способ избирательного контроля сопротивления изоляции Заявка на изобретение. № 95100200, дата публикации 1996.11.27,

14. Патент РФ №1737364. Способ определения места снижения сопротивления изоляции в электрической цепи постоянного тока./ A.B. Седов, В.И. Лачин, А.К. Малина, Иванов Е.А.// Бюл. изобрет. 1992. №20.

15. Дунаев Б.Д. Способ контроля сопротивления изоляции разветвленных сетей постоянного и переменного тока, Патент Российской Федерации. № 2028638, Дата публикации 1995.02.09,

16. Тарасов Е.М. и др. Способ измерения сопротивления изоляции рельсовой линии Патент Российской Федерации. № 2176800, дата публикации 2001.12.10.

17. Белов В.А Устройство для измерения сопротивления изоляции в высоковольтных цепях Патент Российской Федерации. №, 2149414, дата публикации 2000.05.20

18. Бородянский И.М., Бородянский М.Е., Галалу В.Г., Наумкин В.П., Сурженко И.Ф., Шляхтин С.А. Измеритель малых сопротивлений Патент Российской Федерации. № 2279685 опубликован бюллетень № 19 от 10.07.2006 г. Приоритет от 03 декабря 2003 г.

19. Малафеев С.И и др. Способ контроля сопротивления изоляции и защиты электрической сети. Патент Российской Федерации. № 2144679, дата публикации 2000.01.20,

20. Ванин В.К. и др. Способ контроля сопротивления изоляции и защиты сети постоянного тока от замыканий на землю в одной точке. Патент Российской Федерации. № 2000106754, дата публикации 2002.02.27

21. Гончаров A.B. и др. Способ контроля сопротивления изоляции в низковольтных сетях постоянного тока. Патент Российской Федерации. № 2229726, дата публикации 2004.05.27,

22. Бендяк Н.А Способ определения активной составляющей сопротивления изоляции фазы сети относительно земли, Патент Российской Федерации. № 2074399, Дата публикации 1997.02.27

23. Лапченков К.В и др. Способ определения активной составляющей сопротивления изоляции фаз сети относительно земли, Патент Российской Федерации. № 97109365, дата публикации 1999.05.20,

24. Лапченков К.В. и др Способ определения активной и ёмкостной составляющих сопротивления изоляции фаз сети относительно земли Патент Российской Федерации. № 2136011, дата публикации 1999.08.27,

25. Лачин В.И., Седов A.B. Локализация места понижения сопротивления изоляции в электроэнергетических системах постоянного тока. / Изв. вузов. Электромеханика. 1993. №4. с.92-97.

26. Иванов Е.А., Тюгай СЛ., Золотницкий В.М., Лачин В.И. Дистанционное определение места снижения сопротивления изоляции в сетях постоянного тока, состоящих из последовательно соединенных элементов Промышленная энергетика № 3,1996.

27. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

28. Шлыков Г.П. Метрологическое обеспечение и контроль качества. Решение задач: Учеб. Пособие. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун -та, 2003. -112с.: 26ил., 5табл., библиогр. 11 назв.

29. Бородянский И.М., Бородянский М.Е Способ измерения электрического сопротивления изоляции Патент Российской Федерации. № 2200329, опубликован бюллетень № 7 от 10.03.2003 г. Приоритет от 20 декабря 2000 г.

30. Иванов Е., Дьячков А Как правильно измерить сопротивление изоляции электроустановок, журнал «Новости Электротехники» № 1 2002г

31. Бородянский И.М., Способы уменьшения влияния измерителя сопротивлений утечки на контролируемую цепь Тезисы докладов Материалы ВНТК студентов, молодых ученых и специалистов

32. Бородянский И.М., Способы уменьшения влияния измерителя сопротивлений утечки на контролируемую цепь Материалы МНК «Оптимальные методы решения научных и практических задач» (ОМ-2005), г. Таганрог: ТРТУ, 2005. с.

33. П.Хорвиц, У.Хилл Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т. 3. Пер.с англ. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во «Мир», 1993. - 367с., ил

34. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Учебник. -5-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во Высшая школа, 1967.

35. Бессонов Л.А. Линейные электрические цепи. Учебное пособие для электротехнич. и радиотехнич. специальн. вузов. М.: Высшая школа, 1974.-320 с.

36. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров Пер. с французкого. М.: Наука, 1965. -780 е., ил.

37. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия. 1978, -262с., ил.

38. Каган Б.М., Воителев А.И, Лукьянов Л.М. Системы связи УВМ с объектами управления в АСУ ТП. Под ред. Б.М. Когана. М.: Советское радио, 1978.-304 с.

39. Гельман М.М. Системные аналога цифровые преобразователи и процессы сигналов. - М.: Мир, 1999. - 559 е., ил.

40. М. Краус и Э. Волошин Измерительные информационные системы./ Перевод с нем. Под редакцией Я.В. Малкова. М.: Изд - во «Мир», 1975

41. Вострокнутов H.H. Цифровые измерительные устройства. Теория погрешностей, испытания, поверка. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 208 е.: ил.

42. Шлыков Г.П. Аппаратное определение погрешностей цифровых приборов. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 128 е., ил.

43. Бородянский И.М., Косторниченко В.Г К вопросу уменьшения влияния измерителя сопротивлений утечки на контролируемую цепь Материалы ВНТК студентов, молодых ученых и специалистов г. Таганрог: ТРТУ, 2006

44. Бородянский И.М., Бородянский М.Е., Веретенко Ю.О., Степаненков М.А. К вопросу измерения сопротивления утечки на корпус шин питания «ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ» №8 2005 год

45. Димидович Б.П. и Марон И.А. Основы вычислительной математики. М.: Наука, 1970. - 664с.

46. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов -13-е изд., исправленное. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 544 с.

47. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1977.-456 с.

48. Ратхор Т.С. Цифровые измерения Методы и схемотехника. М.: Техносфера, 2004. -376 с.

49. Цветков Э.И. Процессорные измерительные средства. JL: Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ние, 1989. - 224 е.: ил.

50. Стахов А.П. Введение в алгоритмическую теорию измерения. М., «Сов.радио», 1977,288 с.

51. Калиткин H.H. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.

52. Денисенко А.Н., Стеценко O.A. Теоретическая радиотехника. 4.1. Детерминированные сигналы (методы анализа). М.: Изд-во стандартов, 1993. - 215 с.

53. Тейлор Д. Введение в теорию ошибок Пер. с англ. М.: Мир, 1985.-272 е., ил.

54. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М.: Наука, 1975.-283 с.

55. Каргашин А.Ю. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984. - 720 с.

56. Методы вычислений на ЭВМ: Справочное пособие /Иванов В.В. Киев: Наукова думка, 1986. - 584 с.

57. Бородянский И.М., Косторниченко В.Г Оценивание сопротивления утечки с применением метода регрессивного анализа Материалы МНК «Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках»(СМ-2006),), г. Таганрог: ТРТУ, 2006.

58. Бородянский И.М., Самойлов J1.K Устройство измерения сопротивления изоляции Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2005120839/28(023529) приоритет от 04.07.2005 г.

59. Бородянский И.М., Галалу В.Г., Хало П.В 14-разрядный преобразователь код-ток Приборы и техника эксперимента. М: Академия Наук, 2003. - № 3 - с. 81-83.

60. Бородянский И.М., Галалу В.Г., Хало П.В Линейный преобразователь напряжение-ток Приборы и техника эксперимента. М: Академия Наук, 2003. - № 4 - с. 63-64.

61. Бородянский И.М., Галалу В. Г, Хало П. В. Модуль мощного преобразователя код-ток Приборы и техника эксперимента №3 2005 год.с165

62. Г.Отт Методы подавления шумов и помех в электронных схемах / под ред. Гальперина M.B. М.: Изд-во «Мир», 1979. - 317с.

63. Гутников B.C. Фильтрация измерительных сигналов J1.: Энергоатомиздат. Ленингр. от-ние 1990 -192 е., ил.

64. Михайлов Е.В. Помехозащищенность информационно-измерительных систем. М., «Энергия», 1975. 104с. с ил.

65. Введение в цифровую фильтрацию./ Под редакцией Богнера Р., Константинидиса А. Пер.с англ.- М.: Изд-во «Мир», 1976. 216с., ил

66. Блохин A.B. Аппаратурный анализ характеристик случайных процессов. М., «Энергия», 1976. 96с., ил.

67. Роудз Дж.Д. Теория электрических фильтров: Пер. с англ./ Под ред. A.M. Трахтмана. М.: Сов. радио, 1980. - 240 е., ил.

68. Самойлов Л.К., Палазиенко A.A., Сарычев В.В., Ткаченко Г.И. Дискретизация сигналов по времени. Практика, алгоритмы Таганрог: Изд-во. ТРТУ, 2000.-85.

69. Гальперин М.В. Квантование времени в информационных системах: Метод обобщенного текущего среднего. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 128 е., ил.

70. П. Гарет Аналоговые устройства для микропроцессоров и мини-эвм / Пер. с англ. под ред. Гальперина M.B. М.: Изд-во «Мир», 1981. -268с.

71. Волин М.Л. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре. 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: «Радио и связь», 1981. - 296 е., ил.

72. Рабинер Р., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.

73. Билинский И.Я., Микелсон A.K. Стохастическая цифровая обработка непрерывных сигналов. Рига, Зинатне, 1983.

74. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов СПб.: Питер, 2003.-604 с.

75. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк., 1983.

76. Турулин И.И., Олейникова Т.В. Быстродействующие рекурсивные фильтры с конечной импульсной характеристикой для весовой обработки сигналов /Таганрог, 1998. 26 с. Таганрогский гос. радиотехн. ун-тет. Деп. в ВИНИТИ 30.12.98. № 3975-В98.

77. Турулин И.И. Метод ограничения импульсной характеристики цифрового рекурсивного фильтра с помощью компенсирующих прямых связей // Радиотехника, №11,2000. с. 36-39.

78. Турулин И.И. Проектирование цифровых рекурсивных фильтров с конечной импульсной характеристикой на интеграторах // Изв. вузов. Электроника. №6. 1998. С. 73-77.

79. Чумаков Н.М., Серебряный Е.И. Оценка эффективности сложных технических устройств. М.: Сов. радио, 1980. - 192 с, ил

80. Седов A.B. Микропроцессорные устройства контроля и прогнозирования в системах управления электроэнергетическими объектами с дискретно распределенными параметрами./ Дисс. .канд. техн. наук : Новочеркасск, 1995-329 с.

81. Иванов Е.А., В.И. Лачин, А.К. Малина, A.B. Седов Микропроцессорная система измерения сопротивления изоляции с дистанционным определением места повреждения Судовыеэнергетические установки и их элементы Вып.490.- Л: Судостроение, 1990. С.29-32.

82. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей в линейных ИС: Пер. с англ. М.: Изд-во «Мир», 1985. - 572с., ил

83. Гитис Э.И., Пискунов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи: Учеб. пособие для вузов. -М.: Энергоиздат, 1981.-360 с.

84. Пиз А.Р. Практическая электроника аналоговых устройств. Поиск неисправностей и отработка проектируемых схем: Пер. с англ. -М.: ДМК Пресс, 2001.-320 с.

85. Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналого-цифровые преобразователи / под ред. Бахтиарова Г.Д. М.: Советское радио, 1980. -280 с.к