автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Методы и средства инвариативных измерений составляющих многокомпонентных физических величин

РГБ Ой

..л

1 3 •

На правах рукописи

НЕСТЕРОВ Владимир Николаевич

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИНВАРИАНТНЫХ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Специальность: 05.11.16 - информационно-измерительные

системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Самара - 1996

Работа выполнена на кафедре "Информационно-измерительная техника" Самарского государственного технического университета.

Научный консультант: заслуженный деятель науки и техники РФ,

действительный член Метрологической академии РФ, доктор технических наук профессор Куликовский К Л.

Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор . Лихтциндер Б. Я. доктор технических наук профессор Муха Ю. Е

доктор технических наук профессор Прохоров С. А.

Ведущая организация: Научно-технический центр "Нефтепромди-агностика", г. Самара

Защита состоится "30" 1996г. в часов на за-

седании специализированного Совета Д 063.16.01 при Самарском государственном техническом университете по адресу: 443010, г.Самара, ул. Галактионовская, 141, ауд. 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета по адресу: ул. Первомайская, 18.

// f) U

Автореферат разослан р" и 1 1996г.

Ученый секретарь специализированного Совета, к. т. н. доцент Ллм* ,

В. Г. Жиров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Исследование и диагностирование состояний и процессов, приводящих к сложным перемещениям и деформациям механических объектов, актуальны для многих областей техники и прикладных научных исследований. К ним относятся машиностроение, в том числе авиадвигателестроение, где при испытаниях и доводке объектов новой техники малая жесткость корпусных и других элементов вследствие действия газодинамических сил и неравномерности температурных полей приводит к сложным перемещениям и деформациям, влияющим на показатели надежности и экономичности. Сюда же можно отнести испытания различных видов турбоагрегатов, газогенераторов, газотурбинных установок, предназначенных для работы, например, на газоперекачивающих станциях, и т. п. В ядерной энергетике, химической и нефтяной промышленности перемещения и деформации различных технологических установок, трубопроводов, теплообменников, корпусов, например, ядерных реакторов являются показателями нормальной работы или аварийного режима. Необходимо вспомнить робототехнику, где перемещения манипуляторов имеют гложный многокомпонентный характер.

В большинстве упомянутых случаев общая картина перемещений и деформаций объектов имеет сложный многокомпонентный характер. Это определяется сложностью самих объектов, которые можно рассматривать как механические системы, и сложностью протекающих в аих технологических процессов. Понимание величин перемещений и деформаций таких объектов как некоторых функций от множества входящих в них информативных составляющих, характеризующих различные стороны и источники исследуемых процессов, привело к необходимости объединения большого комплекса задач, связанных с измерением указанных составляющих, в единую проблему, решаемую с збщих позиций системного синтеза Решение этой проблемы сложно и лногообразно в информационном отношении, т. к. выбор информативных составляющих, наиболее полно и исчерпывающе характеризующих «¡следуемый процесс или объект неоднозначен, и в системном отношении, т. к. особенности измерения выбранных информативных составляющих измеряемых величин предъявляют свои требования к мето-1ам структурного синтеза ИИС. Ключевым при решении первой ¡тороны обозначенной проблемы является вопрос формирования информационной модели объекта, которая необходима еще и потому,

что любая, реальная информационно-измерительная система наклады-, вает ограничения на колическтво датчиков, быстродействие и объем памяти. Переход от непрерывной модели исследуемого объекта к дискретной приводит к задаче определения необходимого количества датчиков и их положения в пространстве.

Вид информационной модели объекта во многом определяет метод измерения, отвечающий в наибольшей степени предъявляемым требованиям. Традиционное решение измерительной задачи, основанное на использовании собственного измерительного устройства для каждого информативного параметра и оптимальное при измерениях независимых друг от друга величин, при измерении составляющих многокомпонентных физических величин, характеризующих процессы в механических системах, теряет свою эффективность. Это объясняется неселективностью отдельных измерительных преобразователей к поступающим на их входы информативным составляющим, а также различиями метрологических характеристик средств измерения, основанных на различных физических принципах, что увеличивает, при их использовании, суммарную погрешность результатов эксперимента

Среди работ, посвященным вопросам измерения многокомпонентных физических величин, известны работы М.П.Цапенко, В. Г. Пустын-никова, Б. В. Шелемина и др., где решаются задачи измерения составляющих многокомпонентных жидких, газовых и твердых смесей. Следует упомянуть работы Б. Я. Лихтциндера, К X Куликовского, А. И. Мартяшина, посвященные основам инвариантного преобразования параметров элементов в сложных электрических цепях без их физического расчленения, а также работы Е. М. Карпова, в которых поднимались вопросы измерения составляющих электромагнитных величин.

В отличие от упомянутых и других известных исследований развиваемый в работе подход базируется на предложенной концепции векторных многокомпонентных физических величин, характеризующих состояния и процессы в многомерных механических системах. Она основана на следующих положениях:

1. Векторные многокомпонентные физические величины рассматриваются как функции от множества составляющих их информативных компонентов;

2.Функции связи названных информативных компонентов в моделях многокомпонентных физических величин определяются законами сложения векторов;

3. Сами информативные модели векторных многокомпонентных фи-

зических величин допускают многовариантность представления указанных информативных составляющих в зависимости от особенностей объекта исследований и поставленной задачи.

Использование этой концепции позволяет на основе информационных моделей, разработанных для исследуемых объектов, формально расчленить сложный комплекс информативных составляющих перемещений, поступающих на входы соответствующим образом ориентированных первичных измерительных преобразователей, на соответствующие информативные составляющие, что и создает предпосылки для их измерения. Многовариантность представления в информационных моделях многокомпонентных физических величин различных интересующих экспериментатора информативных составляющих, а также неселектив-носгь к ним первичных измерительных преобразователей, воспринимающих их в виде функции векторных компонентов, предъявляют свои требования к методологии системного синтеза. Кроме того, во многих случаях объекты измерения в силу специфики протекающих в них процессов являются для измерительных устройств источниками сильных возмущающих воздействий. К ним относятся переменные температуры и давления, различные виды излучения, например, жесткого в условиях работы ядерных энергетических установок или в открытом космосе, и т.д. Поэтому задача разработки методов и средств инвариантных измерений составляющих многокомпонентных физических величин является актуальной.

Решение перечисленных задач требует рассматривать не только ИИС в целом, но и отдельные входящие в них измерительные преобразователи с единых позиций системного синтеза.

Системный подход к проектированию ИИС отражен в ряде структурных и алгоритмических методов, базирующихся на информационной избыточности, где множество взаимосвязанных элементов и измерительных каналов представляют собой целостное образование (систему) либо повышающее качество измерительной информации, либо позволяющее измерить физические величины неизмеримые другими методами. Огромный вклад в разработку и становление названных методов внесли Т. к Алиев, Э. М. Бромберг, Д. А. Браславский, Л. И. Волгин, М. А.3емельман, К. Л. Куликовский, Б. Я Лихтциндер, А. И. Мартяшин, П. П. Орнатский, Е А. Скрипник, КХМ.Туз, М.П.Цапенко, Э. И. Цветков, А. М. Якубович и многие другие, работы которых послужили хорошим фундаментом для настоящей работы, анализа и синтеза алгоритмических методов повышения информативности измерений.

Чрезвычайно продуктивной для синте.за инвариантных ИИС и преобразователей, используемых в составе ИИС, явилась теория инвариантности, первоначально развитая в теории автоматического управления такими известными учеными, как М. Н. Лузин, В. С. Кулебакин, Б. Н. Петров, А. Ю. Ишлинский, А. И. Кухтенко, Г. В. Щи-панов, А. Г. Ивахненко, Б. Е Не не кий и др. В настоящей работе элементы теории инвариантности нашли приложение и развиты в решении проблемы обеспечения взаимной инвариантности выходных информативных сигналов многоканальных ИИС, несущих информацию о составляющих векторных многокомпонентных физических величин при принципиальной неселективности к названным составляющим используемых датчиков. Системный подход к проектированию измерительных преобразователей, предназначенных для работы в составе ИИС и различных измерительных приборов, отражен в классе инвариантных параметрических измерительных преобразователей, пригодных к работе в условиях значительных внешних возмущений неизвестной физической природы. Здесь широко использован принцип "симметрии", заключающийся в обеспечении симметричного воздействия влияющих факторов на измерительные каналы и отдельные, входящие в них элементы, на основе конструктивных (на уровне структуры) и технологических мероприятий, представляющих в последнем случае некоторое "ноу-хау", связанное со знанием: какие комплектующие элементы в конкретной схеме использовать, как их расположить в пространстве и т. п. Формированию и становлению идей автора в области измерительных преобразователей способствовали работы Л. И. Волгина, Э. И. Гитиса, В. С. Гутникова, В.Г. Домрачева, Л Ф.Куликовского, КБ. Ка-рандеева, К Ю. Кнеллера, В. Г. Кнорринга, Е. М. Карпова, а Е. Конюхова, В. Ю. Кончаловского, С. В. Куликова, В. К Малиновского, Г. Я Мирского, А. М. Мелик-Шахнозарова, П. В. Новицкого, Е. П. Осадчего, В. С. Попова, Ь Б. Смолова, Р. Р. Харченко, В. М. Шляндина, Э. К Шахова и др.

Одной из-тенденций развития информационно-измерительной техники в последнее время является ее интеллектуализация, предполагающая выполнение достаточно сложных измерительных процедур специальными аппаратными и программными средствами. Объединение в составе ИИС измерительных, вычислительных и информационных процедур порождает новые проблемы, но и создает новые возможности. В частности это касается методов и форм представления измерительной информации. При измерении множества параметров .сложных

многомерных объектов, к которым относятся и механические системы, использование большого числа одноканальных стрелочных или цифровых средств отображения информации не позволяет оперативно сформировать образ исследуемого объекта в целом, что создает субъективные неудобства для экспериментатора. Поэтому определенное место в работе уделено вопросам образного представления измерительной информации.

Целью диссертационной работы является обоснование и разработка методов и средств инвариантных измерений составляющих многокомпонентных физических величин, характеризующих состояния и процессы в многомерных механических системах и объектах с высоким уровнем возмущаювдх воздействий.

Реализация поставленной цели требует решения следующих задач.

1. Сформировать обобщенную информационную модель векторных многокомпонентных физических величин, характеризующих перемещения в сложных механических системах и объектах, сформулировать проблему их измерения.

2. Обосновать и разработать базовую (универсальную) информационную модель объекта измерения.

3. Используя модель векторной многокомпонентной физической величины обосновать и разработать теоретические основы инвариантных измерений составляющих векторных многокомпонентных физических величин.

4. Решить вопросы физической реализуемости названных измерений на основе структурно-алгоритмического синтеза оптимальных в информационном отношении систем.

5. Разработать единый подход к оценке методических погрешностей, критерии оптимизации ШС на ее основе и выполнить сравнительный метрологический анализ разработанных моделей.

6. Исходя из потребностей системного синтеза обосновать использование и разработать класс инвариантных измерительных преобразователей, предназначенных для работы в условиях высокого уровня возмущающих воздействий неизвестной физической природы. На основе разработанной единой методики выполнить их метрологическую оценку и сформулировать условия абсолютной инвариантности и инвариантности до £ .

7. Обосновать и выбрать форму оперативного представления измерительной информации о.состояниях сложных многомерных объек-

тов, разработать структуру соответствующей информационно-измерительной системы.

Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, теория инвариантности применительно к задачам повышения информативности и точности измерительных систем, аналитическая геометрия на плоскости и в пространстве, элементарная и векторная алгебра, теория матриц, дифференциальное исчисление функций многих переменных, теория упругости, элементы тензорного анализа, теория погрешностей, имитационное моделирование с использованием ПЭВМ типа PC/AT и языка программирования Турбо Паскаль 7.0. Многие положения работы базируются на экспериментальном материале, полученном автором на испытательных стендах КНП0"Труд".

Научная новизна.

Обоснована и сформулирована концепция векторной многокомпонентной физической величины для описания сложных перемещений и деформаций в многомерных механических системах. На ее основе разработана базовая информационная модель многомерной механической системы, позволяющая описать информативные составляющие перемещений и деформаций объектов в разных областях техники и прикладных научных исследованиях.

Разработаны теоретические основы инвариантных измерений информативных составляющих векторных многокомпонентных физических величин, имеющих одинаковую физическую размерность, перекрывающийся или совпадающий спектральный диапазон и поступающих на входы датчиков в виде суммы векторных компонентов.

Разработаны методы структурно-алгоритмического синтеза ШС составляющих одно и многомерных векторных многокомпонентных физических величин, отвечающие требованиям физической реализуемости, оптимальности и инвариантности относительно возмущающих воздействий.

Предложена единая методика оценки погрешностей ШС разработанного класса, базирующаяся на составлении и анализе систем уравнений, характеризующих погрешности множества измерительных каналов. На ее основе найдены обшие, в пределах каждого метода, условия инвариантности систем относительно возмущающих воздействий и взаимной инвариантности выходных информативных сигналов при неселективности используемых датчиков.

Для нижней ступени иерархии ШС разработан метод структурно -алгоритмического синтеза двухканальных параметрических измери-

•тельных преобразователей, отличающихся линейностью функций преобразования и инвариантностью относительно непредсказуемых возмущающих воздействий. Аналитически сформулированы условия их абсолютной инвариантности, обеспечиваемые структурно, и инвариантности до £ , представляющие собой технологическое "ноу-хау".

Обоснована необходимость формирования наблюдательных образов в качестве одной из форм оперативного представления измерительной информации о многомерных механических объектах. Разработана обобщенная структура соответствующей ИИС.

Новизна разработанных способов измерения физических величин, способов построения инвариантных измерительных цепей, структурных схем, измерительных преобразователей и первичных измерительных преобразователей подтверждена 35 авторскими свидетельствами на изобретения, 11 патентами РФ и решениями о выдаче патентов' РФ. Один из способов построения инвариантной измерительной цепи и инвариантный измерительный мост носят фамилию автора.

Практическая ценность. Разработанная концепция векторных многокомпонентных физических величин и методы структурно-алгоритмического синтеза легли в основу класса оригинальных измерительных устройств и систем для определения информативных составляющих перемещений и деформаций как одномерных, так и многомерных объектов, пригодных для использования в разных областях техники и прикладных научных исследованиях. Получены измерительно-вычислительные алгоритмы, позволяющие сделать выбор оптимального для каждой конкретной ситуации технического решения.

Показаны и на примерах конкретных технических решений реализованы возможности получения дополнительной информации об исследуемом объекте или процессе за счет дополнительной алгоритмической обработки уже имеющейся в системе информации без наращивания аппаратной избыточности прототипов.

Разработан класс оригинальных инвариантных параметрических измерительных преобразователей в составе неравновесных измерительных мостов и делителей напряжения, отличающихся простотой, технологичностью и широким спектром применений в составе ИИС, а также в отдельных измерительных приборах. На их основе синтезированы устройства для измерения перемещений, деформаций, крутящих моментов, также являющиеся оригинальными и обладающими преимуществами при работе в. условиях значительных возмущающих

воздействий.

Возможности практического использования преобразователей данного класса не ограничиваются рамками настоящей работы. Они могут найти применение при исследованиях космического пространства, глубин океанов, в системах безопасности ядерных энергетических установок, химических и других вредных для человека производств, машиностроении, т. е. там, где необходима высокая точность измерения при наличии возмущающих воздействий, возможно, неизвестной физической природы.

- Разработана обобщенная структура ИИС с представлением измерительной информации в виде наблюдательных образов объектов исследований, которая конкретизирована на примере реальной системы. В приложениях представлены алгоритм ее функционирования и программа, которые могут быть использованы для моделирования и формирования целостной картины-образа соответствующих механических объектов.

На защиту выносятся:

1. Разработанные информационные модели векторной многокомпонентной физической величины для описания сложных перемещений и деформаций в механических системах.

2. Разработанная на основе моделей векторной многокомпонентной физической величины базовая информационная модель перемещений многомерной механической системы.

3. Теория инвариантных измерений информативных составляющих векторных многокомпонентных физических величин, имеющих одинаковую физическую размерность, перекрывающийся или совпадающий спектральный диапазон и воспринимаемых в виде суммы векторных компонентов.

4. Методы структурно-алгоритмического синтеза ШС составляющих одно и многомерных векторных многокомпонентных физических величин.

5. Измерительно-вычислительные алгоритмы и структуры, реализующие вышеназванные методы.

6. Единая методика оценки погрешностей ИИС данного класса, критерии структурной оптимизации ИИС на ее основе, реализация в виде конкретных аналитических выражений и полученных из них условий инвариантности разработанных моделей ИИС относительно различных влияющих факторов.

7. Метод структурно-алгоритмического синтеза инвариантных

параметрических измерительных преобразователей с линейными функциями преобразования. Класс инвариантных параметрических измерительных преобразователей в составе неравновесных измерительных мостов и делителей напряжения. Условия их абсолютной инвариантности относительно внешних возмущений, обеспечиваемые структурно, и инвариантности до £ , представляющие собой технологическое "ноу-хау".

8. Обобщенная структура ИИС с отображением измерительной информации в виде наблюдательных образов объекта исследований и пример ее аппаратно-программной реализации.

9. Оригинальные способы измерения, способы построения инвариантных измерительных цепей, основанные на принципе многока-нальности, способы градуировки, устройства измерения и информационно-измерительные системы с широким спектром практических применений.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены в АО СНТ К им. Н. Д. Кузнецова (КНПО "Труд"), применены в робототехни-ческом комплексе лазерной резки 69.00.081. 00. СЮ. ООО в НТЦ АО "АВТОВАЗ" при участии АО "ТЕЛЕВАКС" , использованы в курсовом и дипломном проектировании в рамках специальностей "Робототехни-ческие системы", "Информационные технологии" Самарского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты работы докладывались и обсуждались на отраслевых научно-технических конференциях ЦИАМ, г. Москва, 1984г. и 1987г.; на IX и XI научно-технических конференциях КНП0"Труд",г. Куйбышев,1983г. и 1987г.; на научно-технических семинарах кафедры "Робототехничес-кие системы" СамГТУ,г. Самара,1987-1994г.; на региональном постоянно действующем семинаре "Методы использования искусственного интеллекта в автоматизированных системах",г. Самара,1991г.; на Всероссийском постоянно действующем семинаре ЦРДЗ "Вибрационная техника",г. Москва,1992г.; на Всероссийском симпозиуме Ассоциации искусственного интеллекта "Методы и средства искусственного интеллекта в технических системах",г. Самара,1992г.; на научно-технической конференции "Автоматика и информационные технологии", посвященной 35-летию ФАИТ и 90-летию со дня рождения Л.Ф. Кули-ковскрго, г. Самара, 1995г.; на научно-технической конференции СГАУ "Перспективные технологии в научных исследованиях, проектировании и обучении", посвященной 20-летию факультета информатики, г. •

Самара,1995г.; на научно-техническом совете факультета автоматики и информационных технологий СамГТУ,г. Самара,1996г.

Публикации. По результатам исследований опубликованы 82 работы, в том числе 10 научно-технических отчетов, получено 35 авторских свидетельств на изобретения, 11 патентов РФ и решений о выдаче патентов РФ на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы из 224 наименований и 11 приложений. Общий объем работы 377 страниц, в том числе 272 страницы машинописного текста, 45 рисунков, 5 таблиц на 12 страницах, 22 страницы списка литературы, 26 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность проблемы, изложены цель и задачи, краткое содержание, научная новизна и практическая ценность диссертационной работы, основные положения, выносимые на защиту.

Б первой главе конкретизируется проблема инвариантных измерений составляющих векторных многокомпонентных физических величин. Она обусловлена сложностью и многомерностью перемещений и деформаций объектов определеного класса, которые затрудняют расчленение результирующих перемещений объектов и отдельных их элементов на элементарные информативые составляющие, характеризующие различные стороны и источники исследуемых процессов, и, соответственно, их измерение. Проблема усугубляется невозможностью, во многих случаях, прямого измерения названных информативных составляющих и наличием значительных возмущающих воздействий со стороны самих объектов исследований.

Предпосылкой решения указанной проблемы является развиваемая в работе концепция векторной многокомпонентной физической величины, базирующаяся на приведенных в общей части 3-х основных положениях.

В общем случае модель векторной многокомпонентной физической величины записывается в следующем виде:

Х - Г(х (г,г) ..... X (г,г)) (1)

где X - сама векторная многокомпонентная физическая величина;

? - некоторая функция от множества интересующих исследователя информативных составляющих <х (г.т) ,..., х (г,г)}, определяемая физикой исследуемого объекта; г, г - пространственные и вре-

менные координаты.

Учитывая многомерность механических объектов, общую информационную модель (1) многокомпонентной физической величины целесообразно разложить на составляющие, являющиеся ее проекциями на оси декартовой системы координат:

X* = Р(ха(г,г) ,..., хяг(г,г)) Хц = Г(х„ (г,г) ,..., хяу(г,г)) X, = Е(

(2)

Такое разложение упрощает составление информационных моделей названных объектов за счет их декомпозиции на множество линейных моделей и позволяет решить вопрос измерения величин Хх , , Хг на основе использования линейных датчиков, ориентированных во взаимноортогональных направлениях. Однако проблема измерения информативных составляющих величин Хх , Хц , Хг , представленных множествами {хУг (г,г),... , зГях(г,г)>, (г,г),... , ЗГяу(г,г)>, •(х,г(г,г).....хйг(г,г)} сохраняется, поскольку традиционное решение этой задачи, основанное на использовании собственных измерительных устройств для каждой из информативных составляющих, представленных е правых частях (2), для сложных многомерных объектов не Есегда приемлемо, в тем числе, из-га больших аппаратных затрат и разной метрологии средств измерения, а использование датчиков, основанных на одинаковых физических принципах и скомпонованных в единую систему, приводит к необходимости решать проблему их неселективности.

Информационная наполненность рассматриваемых моделей многокомпонентных физических величин соответствующими информативными составляющими и функции связи последних в данных моделях определяются на основе построения и анализа базовых математических моделей перемещений и деформаций твердого и деформирующегося тела, которые представлены во 2-м и 3-м параграфах первой главы, и расчленения последних на элементарные информативные составляющие, которые можно иллюстрировать информационной матрицей, представленной в таблице 1 ( 1 характеризует наличие соответствующей информативной составляющей).

На практике матрица может иметь более сложный характер, определяемый соответствующей геометрией объекта и сложностью

Таблица 1

I-1-1-1-1-1-:-

| . Информатив-

| . ная ком-

I . понен- | Перемещение Деформация Поворот Изгиб Скручивание

|Коор- . та

|дината

|Вдоль оси ОХ 1 1 1 0 0 0

|Вдоль оси ОУ 1 ' 1 1 0 0 0 1

|Вдоль оси 02 1 1 1 0 0 0

|Вокруг оси ОХ 1 о 0 1 1 1 1

IВокруг оси ОУ 1 о 0 1 1 1

|Вокруг оси 0Ъ 1 0 0 1 1 1 1

J_I_1_I_1.

технологического процесса.

Построенные модели показывают, что многовариантность представления информативных составляющих в моделях многокомпонентных физичиских величин определяется многовариантностью возможного местоположения некоторой точки исследуемого объекта, называемой полюсом. Это объясняется тем, что перемещения полюса относительно неподвижной системы координат характеризуют одни информативные составляющие, а проекции перемещений других точек тела относительно названного полюса на оси той же системы координат характеризуют другие информативные составляющие (перемещения точек относительно полюса в результате того или иного вида деформации, поворот точек вокруг осей, проходящих через полюс, и т. п.)

Базовые модели перемещений отдельных точек исследуемого объекта позволяют описать все многообразие перемещений и деформаций тел различной формы и, в этом смысле, являются универсальными, позволяя комбинировать информационные модели перемещений отдельных точек, количество и местоположение которых определяется в зависимости от поставленной задачи. Построение, такой комбиниро-

ванной модели показано' на примере объекта цилиндрической формы, как наиболее часто встречающейся в промышленности и различных областях техники.

На основе изложенного сформулированы задачи дальнейших исследований, которым посвящены следующие разделы диссертации.

Во второй главе разрабатываются теоретические основы инвариантных измерений составляющих векторных многокомпонентных физических величин, характеризующих сложные перемещения и деформации в механических системах и объектах. Данная проблема решается совместно с задачей обеспечения инвариантности выходных информативных сигналов относительно возмущающих воздействий, источником которых в силу специфических физико-химических свойств и технологий протекающих в нем процессов может являться и сам объект исследований.

В соответствие с развиваемой концепцией, подтвержденной проведенными в предыдущей главе исследованиями, измеряемая многокомпонентная величина представлена в виде векторной суммы соответствующих информативных составляющих: _ р

где зГ^ - вектор начального расстояния от 1-го датчика до объекта исследований; х^Ш - }-я информативная составляющая многокомпонентной измеряемой величины зГ£(Ь).

Для линейной модели механического объекта указанные информативные составляющие характеризуют линейные перемещения и деформации. Для двухмерной - перемещения, деформации, сдвиги, повороты, изгибы. Для трехмерной добавляется деформация скручивания и т.п.

Из (3) с учетом (2) получена следующая скалярная запись, позволяющая формализовать процесс выработки базового методического пространства,:

х?(« - £4-Х* + £

4-1

!Ч Р

- {¿х? + £ ¡•-1

(4)

где х.- номинальное начальное расстояние от чувствительного эле-

19

мента 1-го датчика до исследуемого объекта; X; ,х? ,х? - смещения соответствующих чувствительных элементов 1-го датчика в направлениях соответствующих координатных осей относительно номинального начального положения;

——»■

+1, если направления проекций х„ и x¿,x/• на соответствующие координатные оси совпадают; -1, если направления проекций х„ и х;,х} на соответствующие координатные оси противоположны; О, если соответствующая компонента на входе датчика отсутствует.

После выбора множества информативных составляющих, характеризующих конкретный объект исследований, и расчленения на них в соответствие с моделью (4) многокомпонентных измеряемых величин для дальнейшего решения задачи их измерения используется подход, основанный на обеспечении "асимметрии" измерительных каналов в структуре ШС по отношению к названным информативным составляющим.

Формально указанная асимметрия определяется различными комбинациями значений коэффициентов ¿1 и £ {0,1,-1} и значениями х? , х? , х* в уравнениях системы,состоящей и функций преобразования соответствующих измерительных каналов:

40 = г, г ади ;

(5)

где У,Ш,..., УнШ

-X

(5)

выходные величины измерительных каналов; входные величины измерительных каналов вида (4);

параметры функций- преобразования измерительных каналов. Если функции преобразования, входящие в систему уравнений определены и непрерывны вместе со своими частными производ-

ными по х4>... , хр и 1р ,... , £п во всем диапазоне измерения, го условием существования множества измерительно-вычислительных

алгоритмов {х,= ^ (У^,... ,У„)..... хр= ^(У,,...,УЛ)} является

неравенство нулю следующего функционального определителя (Якоби-

ана):

фо.

Частным случаем условия (6) является следующее:

ф о ,

(6)

(7)

Хг>...) Хр)

представляющее собой критерий для синтеза соответствующих измерительно-вычислительных алгоритмов при достаточной стабильности параметров функций преобразования базовых измерительных каналов, количество которых в этом случае сокращается на (п-р).

Предложен путь сокращения количества базовых измерительных каналов при необходимости компенсации нестабильных параметров их функций преобразования, основанный на использовании функций, обобщающих влияние элементов, составляющих подмножество множества параметров { 1Рг< ,... , |„ >, на (р+т) измерительных каналов, где ш - количество обобщающих функций.

В этом случае, если удается физически реализовать систему (5) в виде:

т)--и,иО];

где КЛ^н,..., обобщающие функции,

(8)

и выполняется условие:

У/, > ■ ■■ / Ур+н)

ФО,

(9)

множество измерительно-вычислительных алгоритмов: {Х4= ^ (У1____хр= Тр (У, .... ,У^)> существует, а количество необходимых для его реализации измерительных каналов сокращается на [п-(р+ш)].

Такой подход эффективен также при решении задачи линеаризации функций преобразования измерительных преобразователей, используемых в нижней ступени иерархии ШС, когда указанные функ-

ции' обобщают нелинейные компоненты в функциях преобразования прототипов (гл. 6).

Из модели (4) следуют три базовых способа физической реализации "асимметрии" базовых измерительных каналов ИИС относительно информативных составляющих величин X (I), основанные на:

1. Включении дополнительных датчиков дифференциально (в этом случае значение «¡¿у меняется с +1 на -1);

2. Смещении дополнительных датчиков относительно номинального начального расстояния х„ базового датчика до объекта измерения на величину £(х,- (Х£ - определяет модуль смещения,а £¿6-СО, 1,-1> -направление);

3. Установке дополнительных датчиков на восприятие постоянных величин (в этом случае = 0, £¿6 {0,1,-1>).

Частным случаем последнего способа можно считать случай, когда один из датчиков установлен на восприятие только внешнего возмущающего воздействия (Х£=°*>)).

Использование базовых способов и их комбинаций для физической реализации измерительных каналов, удовлетворяющих критериям (6), (7) или (9), и является основой структурно-алгоритмического синтеза ИИС для инвариантных измерений составляющих векторных многокомпонентных физических величин.

Даже для одномерных объектов, линейные перемещения и деформации которых описываются наиболее простой информационной моделью:

Х;Ш = ¿¿X; + + (¡илХ2(Ь) , (10)

гделх(Ш, ¿х2(и - информативные составляющее, характеризующие, соответственно, линейные перемещение и деформацию объекта;

возможности практической реализации информационной асимметрии базовых измерительных каналов достаточно широки. Некоторые из них показаны в таблицах 2 и 3, сравнение соответствующих позиций в которых иллюстрирует, кроме того, многовариантность представления информативных составляющих в моделях многокомпонентных физических величин в зависимости от расположения полюса О на объекте. В данном случае информативная составляющая ¿х2 одинакова для обоих вариантов, поскольку деформация объекта на одной длине не зависит от положения полюса, а значения составляющих дх, и дх/ отличаются друг от друга, т.к. они описывают линейное перемещение точки, совмещенной с полюсом. Это подтверждают и полученные для■ определения названных информативных

Таблица 2

№

поз.

Реализация информационной асимметрии

Положения датчиков и полюса О

п.1

Дифференциально-тестовый метод

ШУ-Хс-аХ^-ЛХ^)/! ;

13Ш=Ъ+^Х^й^Ш-лЪМ/^

ггег--о; 13х,-Ш, Ъг Ьг^ггЧп-"1<¡11- ^Г1

.лХ1

■ Д

ь-

да

£,Х3

п.2

Комбинация дифференциального метода и метода образцовых мер

<,21 -1; (ха+£3х,)-- Ш, ¿з е [о, /, - /!

Ж

дз

лХ1 ■& хг

ш

СН

9

п.З

Дифференциальный несиммзтрнч-ный метод

лХ/ лХ2

Ж

43

ю

да

О-

Таблица 3

№ поз. Реализация информационной асимметрии Положения датчиков и полюса 0

*п.1 Дифференциально-тестовый метод 11{{)--хс + АГ;[{)'2Х2({)] ^--^--Чп'-О-, '¡н'-Ьг'<)Ц-<)31-'1 0 л V. ( ¿1*3

п;2 Комбинация дифференциально! метода и метода образцовых г = X. +- ¿¡Х3 , и-^г^п-Ьг-Ъг-О) (2;+в,х3) - Ссп4} С36 [о,/,-/]; "О ®Р Г-С Д1 4=] ДЕ 0 1 АХ2 Ш а-

п.з Дифференциальный несиммет] ный метод Ж1- дх - -а ■ -«-1 ДЗ з ч дг СЬ

составляющих измерительно-вычислительные алгоритмы, например, на основе измерительных каналов с гиперболической аппроксимацией функций преобразования.

Дифференциально-тестовый метод Для варианта по п. 1 табл. 2:

(И)

W = /,(в/1хн -ах,(0-аXtW/2 ]; УгМ'-Ш/lXoStXtW-bXiW/lY, '

4t)-- Ш/iXoi +Хт +ах,Ш-АХ}(0/2], где Хт - аддитивный тест; fat), 1г({), 1(f)- параметры; Х0,, Гс номинальное начальное расстояние от

Х0

ог >

чувствительного

элемента датчика до объекта.

При Ш-Лм-'Ш'-Ш, (12)

(13)

из (11) получены следующие измерительно-вычислительные алгоритмы:

лгМ-Хт ШШУ-УгШ 1

2 MtittiW-mn

bXiit)- 2Х0 -хт-

(14)

(15)

которые легко могут быть реализованы при использовании в составе ИИС современных средств микропроцессорной техники. Для варианта по п. 1 табл. 3:

Откуда при выполнении (12) и (13) следует:

шш

УЖШ-Ш ' (17)

полученный из (16)

Измерительно-вычислительный алгоритм, для определения л Х2({), идентичен (15).

Комбинация дифференциального метода с методом .образцовых мер Для варианта по п. 2 табл. 2:

Ш = кн/^-шв - * ] ;

Ш=+л - л ;

кш/х«,

где - образцовая мера.

Откуда при вьшолнении (12) и (13) получены:

А1'Ш'Т цШГ '

Для варианта по п. 2 табл. 3:

Откуда при вьшолнении (12) и (13) : Л Х1 ({} - Х0 - X и'

(19)

(20)

(21)

(22)

Измерительно-вычислительный алгоритм для определения йХг({) идентичен (20).

Дифференциальный несимметричный метод Для варианта по п. 3 табл. 2:

= Ш/^а - л г;ш -л хг Ш/2\ ; '

32 ({) - к Ш/[Хог + 4 Щ - * Ш/2 ] ; • (23)

У} Ш= Ш [Хо3 + й х<ш+* х2Ш/1 ].

При выполнении (12) и (13) из (23) получены следующие измерительно-вычислительные алгоритмы:

лХ,

' Шчй-шЛ . (24)

лХ2(() = 2Та

ШШН-Щ ЦШМ+УМ

(25)

Для варианта по п. 3 табл. 3:

у2(()-- Ш/^п +Аг;(в-**2«П', (26)

%{{)-- Ш/[*ог + аГ/{/Л .

При выполнении (12) и (13) из (26) следует:

АХ<Ш шо (27)

Измерительно-вычислительный алгоритм для определения л Хг({) идентичен (25).

В этих и других вариантах, различающихся положением полюса на объекте, аппаратурная часть идентична, а вычислительная часть может быть оперативно перепрограммирована или задействовано несколько вариантов программы, поэтому задачи реализации по заказу пользователя различных информационных моделей и соответствующих им измерительно-вычислительных алгоритмов для различных расположений полюсов легко разрешимы.

Во второй главе решены задачи структурно-алгоритмического синтеза ИИС перемещений и .деформаций одномерных объектов на основе комбинирования измерительных каналов:

а) с гиперболической аппроксимацией их функций преобразования;

б) с линейными функциями преобразования;

в) с полиномиальной аппроксимацией функций преобразования.

Во всех случаях проблема измерения решается совместно с задачей обеспечения инвариантности ИИС относительно возмущающих воздействий, источником которых может являться и сам объект исследований. .

В третьей главе решаются задачи структурно-алгоритмического синтеза ИИС составляющих сложных перемещений и деформаций в двухмерных и трехмерных объектах. Задача раздельного измерения проекций названных составляющих многокомпонентных физических величин на координатные оси решается за счет соответствующей ориентации чувствительных • элементов датчиков. Вопросы инвариантных измерений - информативных составляющих указанных проекций решены на основе единой концепции и результатов, полученных в главе -2.

Информационная наполненность моделей многокомпонентных физических величин возрастает за счет дополнительных информативных

составляющих, упомянутых в таблице 1, появление которых обусловлено, соответственно, двухмерностью и трехмерностью объектов исследований.

Гак для двухмерного объекта математическую модель многокомпонентной физической величины, воспринимаемой датчиком, установленным в 1-й точке, можно записать в следующем виде: Х*(« - х4* + ес х -+ *(7лх,'и) +5>х2,(Ь) ;1 (28)

= х;. + г,х;.+ £,-лх;и) ,/

где дополнительно появившиеся проекции дх/(Ъ), ¿ХуШ,

¿х'(Ь) на соответствующе координатные оси многокомпонентных величин Х*(Ь), х/(Ь) характеризуют, соответственно,косвенным образом повороты и изгибы объекта в плоскости ХОУ; , (¡¿1, (¡¿г, (¡^, -(0,1.-1)-,

Графическая информационная модель двухмерного объекта,поясняющая разложение многокомпонентных величин на информативные составляющие, совмещена с одним из вариантов размещения датчиков на рис. 1.

Задачи структурно-алгоритмического синтеза ИИС составляющих сложных перемещений и деформаций многомерных объектов решены на основе использования измерительных каналов:

а) с гиперболической аппроксимацией их функций преобразования;

в) с полиномиальной аппроксимацией функций преобразования.

Причем для упрощения в общем случае чрезвычайно сложной задачи определения информативных составляющих перемещений и деформаций, характеризующих процессы в трехмерных механических системах, она решается на основе комбинирования плоских моделей, соответствующим образом ориентированных в пространстве.

Например, деформация кручения объекта вокруг некоторой оси на определенной длине косвенно характеризуется выражениями еле- • дующего вида:

дг^Ш ,

гдеЛг,'Ш .¿гДШ - являются информативными составляющими, косвенно характеризующими повороты объекта исследований в 2-х параллельных плоскостях.

Пример комбинации дифференциального метода с методом образцовых мер

Структурная схема ИИС и расположения датчиков относительно объекта исследований показаны на рис 1.

Структура ИИС перемещений и деформаций двухмерного объекта

г:

л.*

* А Хг

\\\\\ ~т

' г

6 —>■

8

7 11-

I

/0 —»

9

• ьЗС}

X

О - полюс; 1-4 - датчики перемещения п двумя ортогонально установленными чувствительными элементами; 5 - датчик перемещения, воспринимающий образцовую меру; 6-10 - измерительные преобразователи; 11 - вычислительное устройство, реализующее алгоритмы (32)- (35)

Рис. 1.

Для измерительных каналов, чувствительные элементы которых ориентированы коллинеарно оси X, а функции преобразования аппроксимируются гиперболами, массив выходных сигналов имеет вид:

Ы) = - * км - А ХгШ/2 ];

%({)-- кш/ши+л хт-л ф)П ]; ыо--Ш[Гси - а +л хщ)+л ], ■ (29)

%({) -- кип с г.* - ^ - а т)+*; т-'Ш/хк,

где х„- образцовая мера; хи,,х«,,х^ ,хм -номинальные'начальные расстояния от соответствующих чувствительных элементов датчиков до поверхностей, закрепленных на объекте; к„ (Ь), к2,и), к^(Ь), кгШ - параметры.

При условиях:

k„(t) - " - " Mfc) = k(t) *' (30)

(31)

из (29) получены следующие измерительно-вычислительные алгоритмы:

(32)

л1< ' 2 ' У„У.

Д - Х0 '

41 J21

ЩУн'УгЬУнЬ«-УгЛ -Уц Уц

г Хо_ УЛУ«-Узг) ■ 2- У, Al '

aZj - —

(33)

(34)

Л,.*_ & %! Ус (У, - Ъ) + Ь ( Ух-Уп) + Ун У21 Уп (Уг -У»)

'1 У и у U- ' (35)

Здесь во всех случаях переменные величины являются функциями времени.

Пример дифференциально-тестового метода Массив выходных сигналов измерительных каналов с линейными функциями ""еобразсг^игл записывается в следующем виде:

Ун Ю =W0* »«< Ш Uo,i ' * *¡lti/l ] ; -- ÍU, + д - * *iwi ];

ы)=voí1ii)+t>mwi**,rт

где хг- аддитивный тест, полученный смещением 5-го датчика относительно 2-го в направлении его оси чувствительности; &0¡jlt)> Ufijli) - нестабильные параметры.

При aoij[i) ~- eett), , Xoij-'x>

из (36) получаем:

я> IMLM11 ' f3?)

(36)

йХгШ~Хт--[Ut)-UM ' (

v*m *r lUt)-Mt)\

(39)

Хт ШО-ШП+ЫУ-%({)} Ш)

41 I' ШН-ММ

Всего в работе получено более 130 измерительно-вычислительных алгоритмов, отражающих различия информационных моделей исследуемых объектов, функций преобразования базовых измерительных каналов, а также различные реализации принципа информационной "асимметрии" измерительных каналов. Используется временное уплотнение каналов. Этим, однако, не ограничиваются возможности практической реализации развиваемого в работе подхода, который дает широкий простор для поиска и реализации новых, оптимальных в каждом конкретном случае технических решений.

В четвертой главе анализируются источники методических погрешностей ИИС данного класса, реализующих структурно-алгоритмические методы измерения составляющих многокомпонентных физических величин, и разрабатывается единый подход к оценке их методических погрешностей.

Одним из источников методических погрешностей является неточное выполнение условий "асимметрии" исходных измерительных каналов относительно измеряемых величин.

В рамках линейной модели многокомпонентной физической величины: р

Xf(t) - Хи-+ + £ C,/*y(t).

указанная асимметрия реализуется модификацией параметров векторов начального" расстояния от чувствительных элементов соответствующих датчиков до поверхностей объекта исследований.

Если указанные векторы противоположны по направлению и равны по модулю: Ix^I = IxC(,I (i + t) , (41).

имеет место дифференциальный метод.

Если они совпадают по направлению, но не равны по модулю: ' IxdI = Ix„I + I хг1; %= Const, (42)

имеет место тестовый метод (хг - аддитивный тест).

Если на входе постоянная величина:'

X*j = xcl = Const , (43)

5fei является образцовой мерой и в сочетании с другими измерительными каналами имеет место метод образцовых мер.

Комбинации названных методов, положенные в основу соответствующих измерительно-вычислительных алгоритмов, определяют в качестве источников методических погрешностей неточное выполнение условий (41)-(43).

Другим источником методических погрешностей является неидентичность параметров измерительных каналов, в том числе относительно воздействия различных влияющих факторов, что требует специальной технологии подбора и размещения комплектующих элементов.'

Еще один источник методических погрешностей - неточность выполнения вычислительных операций. В этом случае возможно два варианта:

1. Программная реализация вычислительного алгоритма, если ИИС имеет встроенный процессорный элемент или укомплектована стандартными средствами вычислительной техники.

2. Реализация вычислительного алгоритма на аналоговых элементах.

Аналоговые элементы, например, устройства деления на полевых транзисторах в качестве управляемых сопротивлений дают погрешность 0. 252. Схемы перемножения-деления напряжений на основе логарифмических диодов имеют погрешности в диапазоне 0,1-0,52. Применение термостабилизированного дифференциального транзисторного каскада в устройстве деления обеспечивает погрешности порядка 1%. Погрешности дифференциальных усилителей, сумматоров и способы их коррекции широко описаны в литературе.

Применение средств микропроцессорной и вычислительной техники позволяет погрешности выполнения несложных вычислительных операций свести практически к нулю за счет увеличения разрядности обрабатываемых чисел. Погрешности современных АЦП достаточно малы и составляют десятые-сотые доли процента.

Следует отметить необходимость точной аппроксимации функций преобразования исходных измерительных каналов в пределах выбранного класса функций.

В общем случае погрешности измерения складываются из систематических и случайных составляющих.

Однако деление погрешностей на эти составляющие доволно условно. Так, например, погрешность из-за разброса характеристик измерительных каналов данного конкретного экземпляра ИИС является систематической, а для серии ИИС - случайной. Погрешность вследствие действия на измерительные каналы ИИС влияющих факторов в течении данного конкретного измерения является систематической, а для серии измерений - случайной.

В работе в рамках каждого из методов рассматриваются конкретные реализации ИИС. Поэтому методические погрешности от неточной реализации условий инвариантности отнесены к систематическим.

С учетом изложенного методические погрешности многоканальных ИИС, реализующих структурно-алгоритмические методы инвариантных измерений составляющих многокомпонентных физических величин, в общем виде характеризуются системой "р" уравнений, где р - количество реализованных измерительно-вычислительных алгоритмов:

л ьч ^ ¿V

I

Щ Щ.1

С . • • тг у„ • • • пг ЛА- л + ¿- тг ' V«'

р...*

I • II Щ а y^ < л.

^ с . г л ¿эр ¿Д.. V

+

Здесь - выражения измерительно-вычислительных алго-

ритмов; Уфункции преобразования исходных измерительных каналов; У^ функции, полученные в результате соответствующего функционального преобразования; Лу.,.«- информативные составляющие измеряемых величин; /^..л - параметры функций преобразования исходных измерительных каналов; /<£...</ - образцовые величины, определяемые условиями (41)-(43); - образцовые величины, входящие в измерительно-вычислительные алгоритмы; д, д/^.г . дд дА/ - отклонения указанных величин от номинальных значений.

В главе на единой основе выполнен метрологический анализ разработанных ШС перемещений и деформаций одномерных объектов с различными вариантами функций преобразования исходных измерительных каналов и найдены условия минимизации их методических погрешностей, в том числе условия инвариантности систем относительно действия различных влияющих факторов.

В пятой главе, которая также посвящена вопросам метрологии, на основе единого подхода, разработанного в предшествующей главе, проанализированы структуры и измерительно-вычислительные алгоритмы, разработанные для ИИС составляющих двухмерных и трехмерных многокомпонентных физических величин, получены соответствующие выражения методических погрешностей, найдены условия их минимизации, условия инвариантности выходных информативных сигналов ИИС относительно влияния возмущающих факторов и других информативных компонентов, которые обобщены в пределах реализаций разработанных методов.

Так выражения погрешностей для первых двух информационных каналов ИИС, реализующих измерительно-вычислительные алгоритмы (32),(33) записываются в следующем виде:

+Ьл, и +Мь,*г}}+7 •

^ (45)

' *^ 71Г' Т' "д ^ + у*<(* *« ^ +

• { Уг(Ун + - \ Оц {а *»« -л ] +

71--' (46)

¿и 311

где л$и , , - отклонения параметров функций преобразования измерительных каналов от номинальных значений; , л Хс21 • - отклонения начальных расстояний от соответствующих датчиков до объекта от номинального значения Х„ ; л Х0 - отклонение образцовой величины, использованной в измерительно-вычислительных алгоритмах, от номинального значения Х0 .

Из (45) и (46) получены условия инвариантности данных информационных каналов относительно нестабильности параметров функций преобразования исходных измерительных каналов:

= (47)

Соответствующие компоненты выражений (45),(46) обращаются в нуль, если выполняется условие:

д ХС11 - д Хсг, ~ й - а Хо - О . (48)

Однако .если последнее условие выполнить невозможно,минимизация выражений погрешности может быть достигнута вводом соответствующей коррекции в значение хс , использованное в измерительно-вычислительных алгоритмах. При этом необходимо выполнение:

А Хт -- л . (49)

В других случаях, например, для дифференциально-тестового метода, представленного моделями (36)-(40), инвариантность системы относительно нестабильности положений датчиков при выполнении (49) достигается автоматически. Однако, как и везде, должна быть обеспечена высокая точность образцовой величины, в этом случае - аддитивного теста.

Полученные результаты, отражающие метрологические особенности различных реализаций структурно-алгоритмических методов инвариантных измерений составляющих многокомпонентных физических величин, являются эффективным инструментом и справочным материалом для оценки целесообразности их использования в конкретных эксплуатационных условиях.

Шестая глава посвящена аппаратным средствам, отвечающем требованиям системного синтеза, разработанным в предыдущих разделах.

Показано, что в качестве первичных преобразователей одномерных многокомпонентных физических величин могут быть использованы любые датчики перемещений, обладающие направленной чувствительностью. Для построения ШС составляющих двух и трехмерных многокомпонентных физических величин целесообразнее использовать датчики, совмещающие в одном корпусе два и более чувствительных элементов. В разделе описаны датчики такого типа, большинство из которых имеют оригинальную конструкцию, а некоторые выдержали успешное испытание в процессе доводки и испытаний авиационных ГТД.

Значительная часть главы уделена разработке и анализу двух-канальных параметрических измерительных преобразователей, предназначенных для работы в жестких условиях с высоким уровнем возмущающих воздействий неизвестной физической природы. На единой основе разрабатывается класс инвариантных параметрических измерительных преобразователей в составе неравновесных измерительных мостов и измерительных делителей напряжения, новизна и оригинальность которых подтверждается патентами РФ. Преобразователи имеют принципиально линейные функции преобразования, не содержащие неинформативных составляющих.

Линеаризация функций преобразования названных преобразователей выполняется на основе создания дополнительного измерительного канала (Рис. 2) для передачи нелинейной компоненты. Критерием эффективности операций линеаризации является строгость выполнения следующего тождества:

где - Я; результирующая функция преобразования 1-го измерительного устройства; Щ - функция преобразования ч-го измерительного канала; ^ - ¿-я нелинейная компояента в функциях преобразования соответствующих измерительных каналов.

Во всех преобразователях схемотехнически реализованы условия абсолютной инвариантности относительно дестабилизирующего влияния различных факторов на входящие в них элементы, в том числе на переходные сопротивления токосъемных контактов в измерителях крутящего момента. Критерием абсолютной инвариантности измерительных устройств относительно нестабильности параметров входя-

(50)

Двухканальные логометрические измерительные преобразователи

га

№

ш

т_1

Рис. 2.

вщх в них элементов является тождественное выполнение условия:

ЬРс Ж

(51)

где

й - отклонение параметра ^-го элемента д-го измеритель-

ного канала от номинального значения.

Конструктивно это осуществляется за счет организации работы нестабильных элементов на оба измерительных канала.

В ряде случаев задача обеспечения линейного преобразования относительного изменения информативных параметров первичных измерительных преобразователей требует дополнительной перед выполнением деления обработки сигналов. Например, использовались сумматоры, дифференциальные усилители, введены перекрестные обратные связи и т.д. При этом каждый новый элемент, являясь приемником внешних возмущений, накладывает дополнительные требования по обеспечению стабильности схемы, которые необходимо учитывать при выборе технологии еще на стадии проектирования.

Анализ на основе критерия (51) полученных для данных измерительных преобразователей выражений погрешности от действия влияющих факторов позволил выявить технологические требования, предъявляемые к подбору и размещению всех входящих в них комплектующих элементов, выполнение которых позволяет говорить о достижении квазиинвариантности рассматриваемых преобразователей относительно возмущающих воздействий на все входящие в них элементы. Например, для преобразователей, показанных на рис.2, ус-

довия квазиинвариантности записываются в следующем-виде:

а) для схемы с одним первичным преобразователем 1:

~ кю ' (Ъ+лУс ' Ъс ' Ьо ' Ъо '

б) для схемы с дифференциально включенными преобразователями

1 И 2: _ . &(2,+л1) . . ¿ГУл?) _ .

Ьо ' Чо ' 1Ь+*Яо~ Ъо ' (2г+й2)о~ %0

а ГУ* а _ ЛЪ+лЮ+Ж ; (53>

7), + ^+&*),+2>. Ьо

где л Кг, ДК2 - отклонения коэффициентов передачи по напряжению, соответственно, блоков 6 и 7, 7 и 8 от номинальных значений; другие условия касаются, соответственно, преобразователей

1-4 и 1-5.

Погрешности устройств деления, в данном случае, соответственно, 8 и 9, анализировались в гл.4.

Применение данной технологии позволяет из недорогих нестабильных элементов получить простые схемы измерительных преобразователей, обладающие хорошими метрологическими характеристиками в условиях значительных внешних возмущений.

Разработанные преобразователи и подходы к их проектированию имеют широкие возможности практического использования не только в составе ИИС составляющих многокомпонентных физических величин, но и в других измерительных приборах и системах. Например, учитывая важность исследования наряду с перемещениями и деформациями оборудования, корпусных элементов и трубопроводов ядерных энергетических установок крутильных колебаний насосов реакторного блока,в работе предложены и исследованы оригинальные схемы

2-х канальных измерителей крутящего момента, реализующих все преимущества описанных преобразователей.

В седьмой главе обосновывается необходимость формирования наблюдательных образов в качестве одной из форм оперативного представления измерительной информации. Особенно это актуально для информационно-измерительных систем с большим числом информационных выходов, характеризующих состояния многомерных объектов, где отсутствие целостной картины-образа в процессе испытаний может привести к запаздыванию в принятии решений. Анализируются

общие закономерности построения ЖС с представлением измерительной информации в виде наблюдательных образов объектов исследований и дается обобщенная структура такой системы.

Обобщенная структура МО с представлением измерительной информации в виде наблюдательных образов объектов исследований

Г"

г

ои ) WC —и —Г 1 щ

НПО

—

Sz

AHO

УФНО

I I I

[____I

1

i> H0£

I

J

OH - объект исследований; ИС - измерительная система; НИО -носитель информационных образов; УФНО - устройство формирования наблюдательных образов: ИО£- информационный образ объекта, сформированный по результатам 1-го измерения; AHO - априорный наблюдательный образ объекта исследований; НО£-- наблюдательный образ объекта, полученный модификацией AHO по результатам i-ro измерения

Рис. 3.

В рамках разработанной структуры в главе приводится пример реализации системы, выполненной программно на базе ПЭВМ типа РС/ АТ. Алгоритм ее функционирования и программа, реализованная в среде Турбо Паскаль 7.0, вынесены в приложение. Учитывая гибкость программного продукта и заложенные возможности по обучению она может рассматриваться как программа-оболочка и с успехом использоваться для соответствующего класса ШС. Задача имела также учебный характер и была использована при дипломном проектирова-

нии соответствующих специальностей.

В приложениях приведены акты внедрения и другие материалы, подтверждающие практическое использование результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

В работе впервые обоснована и сформулиррвана концепция векторной многокомпонентной физической величины для описания сложных перемещений и деформаций в многомерных механических системах. Такое понимание названных величин как некоторых функций от множества входящих в них информативных составляющих, характеризующих различные стороны исследуемых процессов или объектов, позволило объединить сложный комплекс задач, связанных с измерением указанных составляющих,'в единую проблему, решаемую с общих позиций системного синтеза.

К наиболее важным сферам использования полученных результатов относятся измерения в машиностроении, ядерной энергетике, химической и нефтяной промышленности, океанологии, космических исследованиях.

Учитывая широкий спектр применений, решение названной проблемы является крупной, имеющей важное народнохозяйственное значений научной задачей, а совокупность разработанных для ее решения теоретических положений является новым крупным достижением, связанным с созданием и развитием перспективного направления в теории измерений, - разработкой методов и средств инвариантных измерений составляющих многокомпонентных физических величин, имеющих одинаковую физическую размерность, перекрывающийся или совпадающий спектральный диапазон и поступающих на входы датчиков в виде функции векторных компонентов.

При этом впервые решен следующий комплекс теоретических и прикладных задач.

1. Разработана теория инвариантных измерений информативных составляющих векторных многокомпонентных физических величин. Она базируется на предложенной автором концепции многокомпонентных физических величин, разработанных на ее основе одно и многомерных моделях многокомпонентных физических величин и методологии системного синтеза.

Найдены и математически описаны условия физической осуществимости названных измерений на основе структурно-алгоритмического синтеза оптимальных в структурном отношении систем.

2.Разработано базовое методическое пространство для структурно- алгоритмического синтеза ИИС составляющих векторных многокомпонентных физических величин, предоставляющее в рамках разработанной теории широкие возможности создания новых и выбора оптимальных для каждой конкретной задачи вариантов решения.

3. На основе разработанной теории решен комплекс задач структурно-алгоритмического синтеза ИИС для определения информативных составляющих перемещений и деформаций как одномерных, так и многомерных объектов, пригодных для использования в разных областях науки и техники и отвечающие требованиям оптимальности структуры и инвариантности относительно возмущающих воздействий. Оригинальность разработанных автором математических моделей и структур подтверждена большим количеством авторских свидетельств и патентов РФ на изобретения.

4. Разработан единый подход к оценке методических погрешностей ИИС данного класса, основанный на составлении и анализе систем уравнений погрешности, количество которых определяется числом измерительно-вычислительных алгоритмов, реализованных в конкретном экземпляре ИИС.

5. На базе единого подхода выполнен метрологический анализ разработанных моделей ИИС и найдены условия минимизации их методических погрешностей, в том числе условия инвариантности относительно действия различных влияющих факторов, которые могут быть использованы в качестве критериев структурной оптимизации. Полученные результаты являются инструментом эффективной оценки целесообразности различных реализаций методов инвариантных измерений составляющих многокомпонентных физических величин в конкретных эксплуатационных условиях.

6.Для нижней ступени иерархии ИИС разработан метод структурно-алгоритмического синтеза двухканальных параметрических измерительных преобразователей, отличающихся линейностью функций преобразования и инвариантностью относительно непредсказуемых возмушаюших воздействий. Аналитически сформулированы критерии абсолютной инвариантности названных преобразователей относительно возмущающих воздействий, удовлетворяемые организацией соответствующей структуры, и инвариантности до £ , удовлетворяемые за счет специальных технологических мероприятий, представляющих собой некоторое "ноу-хау" для каждой конкретной схемы.

7. На базе предложенного метода разработан класс оригинальных

инвариантных параметрических измерительных преобразователей в составе неравновесных измерительных мостов и делителей напряжения, простота и технологичность изготовления которых определяют широкий спектр их применений в составе ИИС, а также в отдельных измерительных приборах. На их основе синтезированы устройства для измерения перемещений, деформаций, крутящих моментов, также являющиеся оригинальными и обладающими преимуществами в условиях значительных внешних возмущений. Новизна разработок, предложенных автором лично, без соавторов, защищена авторскими свидетельствами на изобретения, патентами РФ и решениями о выдаче патентов РФ, в том числе на "Способ построения инвариантной измерительной цепи".

8.Для всех преобразователей получены выражения погрешностей от действия влияющих факторов на входящие в них элементы, анализ которых на основе критерия минимума погрешностей позволил выявить технологические требования, предъявляемые к подбору комплектующих элементов, размещению их в пространстве, способам подключения источников питания и т.п., представляющие собой при определенном сходстве некоторое "ноу-хау" для каждого преобразователя.

9. В рамках решения основной проблемы разработаны обобщенная структура ИИС с представлением измерительной информации в виде наблюдательных образов объекта исследований и пример ее аппаратно-программной реализации.

10. В процессе работы над диссертацией предложен и разработан ряд оригинальных способов измерения физических величин, градуировки, ориентации инструмента манипулятора робота относительно поверхности, первичных измерительных преобразователей, устройств измерения и информационно-измерительных систем, защищенных авторскими свидетельствами и патентами РФ на изобретения, многие из которых нашли практическое применение и внедрены в АО СНТК им. Е Д. Кузнецова (КНП0"Труд"), в робототехническом комплексе лазерной резки 69.00.081.00.00.000 в НТЦ АО "АВТОВАЗ" при участии АО "ТЕЛЕВАКС".

11. Применение полученных в настоящей работе теоретических и практических результатов и рекомендаций не ограничивается ее рамками. Они имею общетеоретическое значение и могут быть использованы в дальнейшем для создания новых методов измерения, информационно-измерительных систем и. измерительных преобразова-

телей, а сфера, их применения не ограничивается перечисленными областями.

Основное содержание работы отражено в следующих трудах:

1. Нестеров В. Е Алгоритмический метод повышения информативности измерений//Метрология. - 1995. -N1. -С. 3-15.

2. Нестеров ЕЕ Инвариантные делители напряжения для измерительных приборов // Приборы и системы управления. - 1995. - N12. -С. 30-31.

3. Нестеров ЕЕ Алгоритмический метод измерения многокомпонентных физических величин // Вестник СамГТУ. Сер. Технические науки. - 1994. -Ml. -С. 48-55.

4. Нестеров К Е Инвариантные параметрические измерительные преобразователи с линейными функциями преобразования //Измерительная техника. - 1993.- N3.-С. 52-55.

5. Нестеров Е Е Условия инвариантности неравновесного измерительного моста //Измерительная техника. -1993. -N2. -С. 56-57.

6. Нестеров Е Е Инвариантные измерительные мосты для измерения крутящего момента //Метрология.-1992.-N12.-С. 28-36.

7. Нестеров Е Е Многоканальные ИИС перемещений и деформаций с идентичными датчиками // Измерительная техника. - 1992.

N5. -С. 17-18.

8. Нестеров ЕЕ Инвариантный измерительный мост с дифференциально включенными преобразователями //Измерительная техника. -1991,- N11.-С. 48-49.

9. Нестеров Е Е Методы и средства для экспериментального определения компонентов сложных перемещений и деформаций тепло-нагруженных и знерговооруженных объектов. -Рукопись деп. в ВИНИТИ 31.03.94, N779-B94.-21с.

10. Нестеров В. Е 0 дополнительных условиях инвариантности логометрических измерительных преобразователей. -Рукопись деп. в ВИНИТИ 10.05. 94, N1110-B94. -14с.

11. Нестеров Е Е Формирование наблюдательных образов при измерении параметров сложных многомерных объектов //Перспективные информационные технологии в научных исследованиях, проектировании и обучении: Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной 20-летию факультета информатики. - Самара: СГАУ, ИСОИ РАН, Самарский ф-л РНИИ И0.1995. - С. 43-45.

12. Нестеров ЕЕ Автоматизированные измерения параметров

сложных многомерных объектов //Перспективные технологии в научных исследованиях, проектировании и обучении: Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной 20-летию факультета информатики.- Самара:СГАУ, ИСОИ РАН, Самарский ф-л РНИИ ИС, 1995. - С. 46-48.

13. Нестеров ЕЕ О дополнительных условиях инвариантности логометрических измерительных преобразователей //Автоматика и информационные технологии: Тезисы докладов юбилейной научно-технической конференции "35 лет ФАЮ и 90 лет со дня рождения основателя факультета,профессора Л.Ф.Куликовского".- Самара: СамГТУ, 1995.-С. 49-50.

14. Нестеров К Н Основы построения ИИС многокомпонентных физических величин с неселективными преобразователями //Методы и средства искусственного интеллекта в технических системах: Тр. Республ. симпозиума. - Самара: СамГТУ, 1992. -С. 50-52.

15. Нестеров К Е , Якимов В. Е Автономные измерения физических величин в условиях недостаточной априорной информации // Там же. - С. 48-49.

16. Нестеров В. Е ,Жеребятьев К. В. Адаптивная система управления роботом // Методы использования искусственного интеллекта в автоматизированных системах: Материалы постоянно действующего семинара. - Самара: КпТИ, 1991.-С. 36-37.

17. Белкин В. М.,Нестеров ЕЕ Фазы изменения радиальных зазоров в ГТД и их значение для задач обеспечения надежности и экономичности изделий // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов: Межвуз. сб. науч. тр. / КуАИ. - Куйбышев, 1989.-С. 12-17.

19. Нестеров ЕЕ Об одном методе повышения надежности информационно-измерительной системы радиальных зазоров для испытаний полноразмерных двигателей //Труды ЦИАМ. - 1988. - N1236. Ч. 1. -С. 289-292.

' 20. Нестеров ЕЕ Адаптивная информационно-измерительная система радиальных зазоров работающих турбомашин // Проектирование и доводка ациационных газотурбинных двигателей: Сб. науч. тр. /КуАИ. - Куйбышев, 1987.- С. 62-66.

21. Нестеров К Е Исследование возможности повышения точности и достоверности измерения радиальных зазоров высоконапряженных силовых установок (ВНСУ)// Труды ЦИАМ. - 1986.- N1175.-С. 183185.

22. Нестеров В. Н. Измерение радиальных зазоров при стендовых испытаниях полноразмерных двигателей // Авиационная промышленность. - 1984. -N7. -С. 28.

23. Нестеров К Е Синтез адаптивной ИИС перемещений на основе принципа комплексирования // Молодые ученые и специалисты -народному хозяйству: Тезисы докладов н. -т. конф. - Куйбышев, 1986. -С. 45-46.

24. Нестеров В. Е , Андреев И. П. Измерение скольжений и осевых зазоров в подшипниках и контактных уплотнениях // Информационный бюллетень КНПО "Труд".-Куйбышев,1985,декабрь.-2с.

25. Нестеров В. а Адаптивная испытательная информационно-измерительная система радиальных зазоров. Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. - Куйбышев: КпТИ, 1988. - 22с.

26. Исследование относительных перемещений опор роторов изделия Е при работе на стенде: Технический отчет / КНПО "Труд"; В. Л. Скворцов, В. Д. Радченко, В. И. Сусликов В. Е Нестеров и др.; N001.9532. -1988.

27. Патентно-технические исследования по теме "Датчики, системы измерительной аппаратуры по измерению крутящего момента": Технический отчет / КНПО "Труд"; В. Е Нестеров и др. ; N001. 9353. -1987.

28. Измерение радиальных зазоров на изделии КВДР1 сб. 7: Технический отчет / КНПО "Труд"; Е Д.Кузнецов, К Д. Радченко, В. Е Нестеров и др. ; N001.9168.-1986.

29. Аппаратура для измерения скольжений и осевых зазоров в подшипниках и контактных уплотнениях: Технический отчет / КНПО "Труд"; Е Д. Кузнецов, В. Д. Радченко, К Е Нестеров и др.; N001.8518. - 1986.

30. Патентно-технические исследования по инвариантным методам измерения зазоров: Технический отчет / КНПО "Труд"; В. Е Нестеров и др.; N001.8108.-1985.

31. Измерение радиальных зазоров на изделии КВЦР1 сб. 5: Технический отчет / КШЮ "Труд"; Е Д. Кузнецов, В. Д. Радченко, ЕЕ Нестеров и др.; N001.8176.-1985.

32. Измерение радиальных зазоров в КВД изделия Р8 сб. 13: Технический отчет / КНПО "Труд"; Е Д. Кузнецов, К Д. Радченко, а Е Нестеров и др.; N001. 7997. -1985.

33. Измерение радиальных зазоров в КВД изделия Р8 сб. 12: Технический отчет / КНПО "Труд"; Е Д. Кузнецов, В. Д. Радченко, •

К Е Нестеров и др. ; N001.7344. -1984.

34. Измерение радиальных зазоров в изделии ДМ1 сб. 2: Технический отчет / КНПО "Труд"; Е Д. Кузнецов, В. Д. Радченко, К Е Нестеров и др.; N001.7315.-1984.

35. Градуировка емкостных датчиков перемещения: Технический отчет / КНПО "Труд"; К Е Нестеров и др.; N001.7037. -1983.

36. Моделирование процессорных систем: Учебно-методическая разработка / В. Е Нестеров, В. Е Якимов. -Самара: СПтИ.-1992.-21с.

37. Пат. 2047840 РФ, МКИ В 01 0 21/00. Способ автономных измерений физических величин/ В. Е Нестеров, В. Е Якимов. - N5035133/ 10; Заявл. 19. 04.93; Опубл. 10.11.95, бюл. N31.

38. Пат. 2011159 РФ, МКИ Э 01 В 7/00. Устройство для измерения перемещений и деформаций / ЕЕ Нестеров. - N5016511/28; Заявл. 04.07.91; Опубл. 15.04.94, бюл. N7.

39. А. с. 1824521 СССР, МКИ 6 01 Б 21/00. Способ автономных измерений физических величин /ЕЕ Нестеров. - N4890086/10; Заявл. 11.11. 90; Опубл. 30.06. 93, бюл. N24.

40. А. с. 1824520 СССР, МКИ Б 01 Б 21/00. Способ автономных измерений физических величин / ЕЕ Нестеров, Е. М. Карпов. -N4874820/10; Заявл. 17.09. 90; Опубл. 30. 06. 93, бюл. N24.

41. А. с. 1824519 СССР, МКИ 6 01 0 21/00. Способ автономных измерений физических величин/ В. Е Нестеров. - N4874456/10; Заявл. 21.09.90; Опубл. 30. 06.93, бюл. N24.

42. А. с. 1829564 СССР, МКИ Б 01 В 7/00. Устройство для измерения радиальных зазоров /ЕЕ Нестеров, Ю. И. Медянов. - N4731755/ 28; Заявл. 22.08. 89.

43. А. с. 1812475 СССР, МКИ 6 01 М 15/00. Способ определения значений газодинамических параметров лопаточных и турбомашин/ К Е Нестеров, И. Г. Нестерова, К М. Белкин, В. Е Пинес, Ю. И. Медянов. -N4815092/06; Заявл. 05.03. 90; Опубл. 30.04.93,бюл. N16.

44. А. с. 1798616 СССР, МКИ Э 01 В 7/00. Устройство для измерения перемещений /ЕЕ Нестеров. - N4916686/28; Заявл. 05. 03. 91; Опубл. 28.02. 93, бюл. N8.

45. Пат. 1795375 РФ, МКИ 6 01 Я 17/10. Способ построения инвариантной измерительной цепи и инвариантный измерительный мост Нестерова ЕЕ / ЕЕ Нестеров. - N4828085/21; Заявл. 24.05. 90; Опубл. 15. 02. 93, бюл. N6.

46. А. с. 1783283 СССР, МКИ й 01 В 7/00. Информационно-измерительная система для определения компонент перемещений и дефор-

маций объекта / Е Н. Нестеров. -N4777703/28; Заявл. 08.01.90; Опубл. 23.11.92,бш. N47.

47. А. с. 1755052 СССР, МКИ й 01 Б 21/00. Способ автономных измерений физических величин / Е. М. Карпов, В. Н Нестеров. -N4855030/10; Заявл. 07. 06.90; Опубл. 15.08.92, бюл. N30.

48. А. с. 1753247 СССР, МКИ в 01 В 7/00. Трехкоординатный преобразователь относительного перемещения двух объектов / А. И. Меркулов, Е И. Католиков, А. Б.Евсигнеев, ЕН. Нестеров, ЕС.Вопи-лин.- N4723965/28; Заявл. 26.07.89; Опубл. 07.08. 92, бюл. N29.

49. А. с. 1693361 СССР, МКИ 6 01 В 7/00. Информационно-измерительная система для определения компонент перемещений и деформаций обекта / В. Н Нестеров, А. И. Меркулов. - N4733641/28; Заявл. 28.08.89; Опубл. 23.11.91, бюл. N43.

50. А. с. 1663396 СССР, МКИ В 01 В 7/00. Устройство для измерения радиального отклонения прецессирующего вала /Е Н Нестеров.

- N,4678360/28; Заявл. 14. 04. 89; Опубл. 15. 07. 91, бюл. N26.

51. А. с. 1649917 СССР, МКИ в 01 N 27/90. Высокотемпературный вихретоковый преобразователь / ЕМ. Белкин, ЕКПинес, Ю.И. Медя-нов, Е Н Нестеров, ЕЕСекисов, А. А. Хритин, О. П. Скобелев. N4686942/25-28; Заявл. 03. 05. 89.

52. А. с. 1623389 СССР, МКИ в 01 Н 3/14, 9/00. Способ определения шума на открытом акустическом стенде / А. В. Генералов, И. С. Загузов, Е Л Калабухов, Е Н Нестеров. - N4357902; Заявл. 03.01. 88.

53. А. с. 1562674 СССР, МКИ в 01 В 7/00. Устройство для измерения радиального отклонения прецессирующего вала /Е Н. Нестеров.

- N 4417651/25-28; Заявл. 27.04.88; Опубл. 07. 05.90, бюл. N17.

54. А. с. 1526375 СССР, МКИ б 01 М 7/00. Способ испытания гидроволновой камеры / Ю.И.Медянов, ЕН.Нестеров. - N4306105/12; Заявл. 14.09.89.

55. А. с. 1464670 СССР, МКИ в 01 М 15/00. Способ контроля состояния турбомашин и устройство для его осуществления / ЕН.Нестеров. - N4119308/25-06; Заявл. 16.09. 86.

56. А. с. 1452288 СССР, МКИ 6 01 К 13/00,13/02, в 01 Ь 19/00, 19/06. Устройство для измерения параметров потока в газовом тракте газотурбинного двигателя / Ю.И. Медянов, Е. ЕНиколаева, ЕН Нестеров. - N4198126/24 -10; Заявл. 24. 02.87.

57. А. с. 1448817 СССР, МКИ 6 01 В 7/14. Устройство для контроля зазоров / ЕМ. Белкин, Е Н. Нестеров. - N4230212/25-28; Заявл. 10. 03.87.

58. А. с. 1444618 СССР, ЫКИ 6 01 В 7/00. Устройство для измерения перемещений Е Е Нестерова / ЕЕ Нестеров. - N4218880/24 -28; Заявл. 01. 04. 87; Опубл. 15.12.88,бюл. N46.

59. А. с. 1405466 СССР, МКИ в 01 М 15/00, Б 01 В 7/14. Способ градуировки датчика радиального зазора в газотурбинном двигателе / ЕЕ Нестеров. - N4045994/25-06; Заявл. 28.03.86.

60. А. с. 1405465 СССР, ЫКИ 6 01 М 15/00, 6 01 В 7/14. Способ измерения радиальных зазоров турбомашины /Е Е Нестеров. -N3952028/25-06; Заявл. 11.09.85.

. 61. А. с. 1383963 СССР, ЫКИ в 01 В 7/00. Устройство для измерения радиального отклонения прецессирующего вала /ЕЕ Нестеров. - N3852849/24-28; Заявл. 04.02. 85.

62. А. с. 1367653 СССР, МКИ Б 01 В 7/14. Электроконтактное устройство для контроля зазоров в турбомашинах / ЕЕ Нестеров, И. Е Андреев. - N4065309/25-28; Заявл. 25. 03.86.

53. А. с. 1363954 СССР, ЫКИ 6 01 М 15/00, 13/00. Способ измерения радиальных зазоров турбомашины /ЕЕ Нестеров, Ю, И. Корзен-ков. - N3953894/25-28; Заявл. 11.09. 85.

64. А. с. 1353064 СССР, МКИ 6 01 В 7/14. Электроконтактное устройство для контроля радиального зазора в работающей турбома-иине / ЕЕ Нестеров. - N4001915/25-28; Заявл. 06.01.86.

65. А. с. 1329322 СССР, МКИ в 01 В 7/14. Способ измерения расстояний /ЕЕ Нестеров, С. А. Буданов. - N3951133/24-28; Заявл. И. 09.85.

66. А. с. 1306216 СССР, МКИ Р 01 0 11/08, 21/12. Устройство для регистрации величины радиального зазора между рабочими лопатками и корпусом турбомашины / ЕЕ Нестеров, 1йИ.Медянов, Е. Е Николаева, С. Е Ратничкин. - N3911982/06; Заявл. 23. 04.85.

67. А. с. 1302139 СССР, ЫКИ в 01 В 7/08. Устройство для измерения радиального зазора / ЕЕ Нестеров. -N3982304/25-06; Заявл. 27.11.85; Опубл. 07. 04. 87, бюл. N13.

68. А. с. 1289138 СССР, МКИ Р 01 Б 11/08. Турбомашина / Е. Д. Стенькин, ЕЕ Нестеров, МЛ. Каляев, Ю.Г. ©шшпов. - N3762415 /24-06; Заявл. 02.07.84.

69. А. с. 1262271 СССР, ЫКИ 6 01 В 7/14. Устройство для контроля зазора /ЕЕ Нестеров. - N3901173/25-28; Заявл. 27.05.85; Опубл. 07.10.86, бюл. N37.

70. А. с. 1248407 СССР, ЫКИ 6 01 В 7/14. Устройство для измерения радиального зазора турбомашины /ЕЕ Нестеров. - N3719057/

N3733334/25-28; Заявл. 20. 04. 84; Опубл. 30.01. 86,бюл. N4.

73. А. с. 1193451 СССР, МКИ 6 01 В 7/08. Емкостный преобразователь радиальных зазоров турбомашины / Б.Е Нестеров.- N3702575/ 25-28; Заявл. 22.02. 84; Опубл. 23.11.85, бюл. N43.

74. А. с. 1170274 СССР, МКИ в 01 0 5/56. Устройство для измерения загрязнения газотурбинного тракта / ЕЕ Нестеров, И. П. Андреев, Е. К Николаева. '- N3634816/21-24; Заявл. 01.07. 83; Опубл. 30. 07. 85, бюл. N28.

75. Пат. заявка 5037668/28 РФ, МКИ в 01 В 11/26. Способ ориентации инструмента манипулятора относительно поверхности / К. В. Жеребятьев, Е Е Нестеров. - Заявл. 15.04. 92; Решение о выдаче пат. РФ 28.09.95.

76. Пат. заявка 5035161/10 РФ, МКИ Э 01 Б 21/00. Способ автономных измерений физических величин /ЕЕ Нестеров. Е Е Якимов. -Заявл. 31. 03. 92; Решение о выдаче пат. РФ 29.04. 93.

77. Пат. заявка 5032048/09 РФ, МКИ в 01 I? 17/10. Инвариантный измерительный мост /ЕЕ Нестеров. - Заявл. 11. 02.92; Решение о выдаче пат. РФ 07.09.95.

78. Пат. заявка 5033661/09 РФ, МКИ Э 01 ¡? 17/10. Инвариантный измерительный мост / В. Е Нестеров. - Заявл. 11. 02. 92; Решение о выдаче пат. РФ 07. 09.95.

79. Пат. заявка 5042819/28 РФ, МКИ 0 01 Ь 3/10. Измеритель крутящего момента / В. Е Нестеров. - Заявл. 20. 05.92; Решение о выдаче пат. РФ 05. 06.95.

80. Пат. заявка 94004918/28 РФ, МКИ Б 01 Е? 17/10. Инвариантный измерительный мост /ЕЕ Нестеров. - Заявл. 10.02. 94; Решение о выдаче пат. РФ 17.07. 95.

81. Пат. заявка 94013719/28 РФ, МКИ 6 01 Ю 21/00. Устройство для автономных измерений физических величин/Е Е Якимов,Е Е Нестеров. - Заявл. 18. 04.94; Решение о выдаче пат. РФ 27.12. 95.

82. Пат. заявка 94013720/28 РФ, МКИ 6 01 Б 21/00. Устройство для автономных измерений физических величин/Е Е Якимов, Е Е Нестеров. - Заявл. 18. 04.94; Решение о выдаче пат. РФ 09. 01.96.