автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Повышение точности измерительных каналов давления ИИС

Р Г ь ОД 2 г АПР Ьэа

На правах рукописи

ГРЯЗИН Андрей Владиславович

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ ДАВЛЕНИЯ ИИС

Специальность 05.11.16 — информационно-

измернтельные системы

АВТОРЕФЕРА Г

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА И)!!0

Работа выполнена па кафедре теоретических основ электротехники Уфимского государственного авиационного технического университета.

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор Заико А. И.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Коловертнов Ю. Д. кандидат технических паук, доцент Уразбахтина Л. Б.

Ведущее предприятие — ППП «Мотор».

Защита состоится «. АО »_и^ША_1996 г. в. лас.

на заседании диссертационного совета Д-ОЗЗ.17.02 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа-центр, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « ^ » .1990 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

доцент Г. Н. Утляков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и перспективность работа. Развитие информационно-измерительных систем (ИИС) в настоящее время идет в направлении дальнейшего увеличения точности измерений, расширения перечня, диапазонов и спектра измеряемых величин, улучшения метрологических характеристик, повшения надекности.

Особенно жесткие требования предъявляются к ШС и измерительным преобразователям (ИП), применяемым при наземных и летных испытаниях авиационной техники, что связано с высокой стоимостью испытаний и со слокностыо самих ИИС. К особенностям ИИС для испытаний авиационной техники относятся:

- большое количество разнородных измеряемых величин;

- тянэлыэ условия эксплуатации;

- многообразие режимов измерений, в том числе переходных;

- разделенность во времени и в пространстве процессов извлечения и обработки измерительной информации;

- разнодиапазонность по измеряемым параметрам;

- высокие требования по точности, весу, габаритам, потребляемой электроэнергии.

При этом номенклатура и объемы измеряемых параметров, а также требования к точности измерений имеют тенденцию к росту. Так, при летных испытаниях самолета ТУ-104 измерялось около 300 физических величин, а при испытаниях самолета Ил-96-300 количество измеряемых параметров достигает 3200.

Наиболее распространенной физической величиной, измеряемой ШС является давление. Например, измерения давления воздуха и жидкости составляет около 25 % объема измерений всех неэлектрических величин при летных испытаниях авиационной техники.

По прогнозам ряда исследователей, потребность в датчиках

для измерения неэлектрических величин, в том числе давления, удваивается кавдые пять лет.

Широкое применение в настоящее время находят ИП давления, использующие в качестве чувствительного элемента интегральные тензорезисторные преобразователи (ИТП). Наряду с низкой стоимостью за счет использования интегральной технологии, они обладают малой основной погрешностью и стабильностью параметров во времени, хорошими динамическими характеристиками. Однако, существующие датчики давления с ИТП не обладают требуемыми метрологическими характеристиками для работы в составе ШС для испытаний авиационной техники. При летных испытаниях в 20 % случаев точность измерений ниже требуемой. Это, в известной мере, связано с большой погрешностью нелинейности и температурной погрешностью ИТП. Поэтому актуальна задача разработки методов уменьшения погрешностей ИП давления.

Согласно ОСТ I 01021-81, при испытаниях и доводке опытных газотурбинных двигателей погрешность измерения давления газов по тракту не должна превышать 0,3 % от измеряемой величины с доверительной вероятностью 0,99. Температурный диапазон при этом составляет от -40 до +80 °С.

Широко применяемый в настоящее время ИП "Сапфир-22-М" имеет предел допускаемой основной погрешности 0,25 % и температурную погрешность 0,25 Ж/10 °С, что не удовлетворяет требованиям.

В последние года значительное развитие за рубежом и у нас в стране получило новое направление измерительной техники сенсоэлектроника: производство "интеллектуальных" датчиков, осуществляющие обработку данных измерения, самодиагностику и контроль с помощью встроенного микропроцессора или процессора ИИС. При этом возникает задача разработки эффективных алгоритмов такой обработки.

Широко применяемые в настоящее время методики определения метрологических характеристик измерительных каналов (ИК) ИИС завышают оценку погрешности и не позволяют оценить погрешность в переходном режиме. От этих недостатков свободен общий подход к определению погрешностей. В настоящее время разработаны методики и программы для определения характеристик погрешности, основанные на общем подходе. Для расчета характеристик погрешности ИК по этим методикам необходимо разработать математическую модель ИК и-методы измерения ее параметров.

Тагам образом, задача по обеспечению требуемой точности ИК давления ИИС для испытаний авиационной техники является актуальной в настоящее время и перспективной в обозримом будущем.

Исследования то теме диссертации проводились на кафедре "Теоретические основы электротехники" Уфимского государственного авиационного технического университета в соответствии с координационным планом НИР АН СССР на 1986-1990 гг. по проблеме

1.11.6.7 "Теория, метода и средства контроля испытаний и

«

диагностика машин"; Комплексной программой метрологического обеспечения информационных систем, автоматизированных систем управления технологическими процессами гибких производственных систем в отраслях народного хозяйства на 1986-1990 гг. по теме 01.02.06 "Разработка методов определения метрологических характеристик автоматизированных ИИС для статических и динамических измерений"; НИР по темам Я 6-03-88, Я 6-11-90, Л АП-Т0-10-93-0Г и договора о творческом сотрудничестве й ЗО-1-40-86/90.

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является обеспечение требуемой точности ИК давления ШС для испытаний авиационной техники. Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:

- разработка и исследование вторичного измерительного преобразователя для тензорезисторного датчика давления с линейной статической характеристикой и низкой чувствительностью к температуре;

- исследование метрологических характеристик ИК давления;

- разработка метода и измерительной системы, для определения частотных характеристик ИП.

Метода исследования. Поставленные задачи в диссертационной работе решаются с использованием теории дифференциальных уравнений и спектрального анализа, методов статистической обработки экспериментальных данных и математического моделирования, теории вероятности и случайных процессов.

Научная новизна. Разработаны методы компенсации погрешности нелинейности и температурных погрешностей нуля и чувствительности ИП и методы коррекции температурных пох'решюстой в процессе обработки результатов измерений, обеспечивающие требуемую точность измерения давления при испытаниях авиационной техники. Математическая модель ИК давления и методы определения е5 параметров, основанные на общем подходе к определению погрешности. Метод и измерительная система для определения вещественной и мнимой частотных характеристик ИП. Практическую ценность имеют:

- ИП давления с каналом измерения температуры ИТП;

- методы компенсации температурных погрешностей в процессе обработки результатов измерений;

- метода экспериментального опрвделения^характеристик Ж давления;

- измерительная система определения частотных характеристик УП-355.

На защиту выносятся:

- метода компенсации погрешности нелинейности и температурной погрешности ИП давления, позволяющие получить требуемую точность в составе ИИС для испытаний авиационной техники;

- метод определения вещественной и мнимой частотных характеристик ИП;

- результаты экспериментальной проверки метрологических характеристик ИК давления.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и ' обсуждались на III Всесоюзной конференции "Метрологическое обеспечение ИИС и АСУ Т1Г (Львов, 1990 г.); Всесоюзной конференции "Микроэлектронике.датчики в машиностроении" (Ульяновск, 1990 г.); Всероссийских конференциях "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" "Датчик-91", "Датчик-93", "Датчик-94" (Москва, 1991 г., Гурзуф, 1993 и 1994 гг.); Всесоюзной конференции "ШС-91" (Санкт-Петербург, 1991 г.); конференции "Микроэлектроника в машиностроении" (Ульяновск, 1992 г.). В полном объеме работа докладывалась на Всероссийской научно-технической конференции "Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей в машиностроении" (Уфа, 1995 г.).

Публикации. Основные материалы диссертационной работы опубликованы в 15 научных трудах, из которых 3 статьи, I положительное решение о выдаче патента Российской Федерации, 3 отчета о НИР.

Структура и объем работы. Диссертация содержит перечень сокращений и условных обозначений (2 е.), введение (6 е.), пять глав основного текста (113 е.), основные результаты и выводы (2 е.), список литературы из НО наименований, 3 приложения (12 е.). В основной части работы имеется 51 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАЁОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и перспективность _ работы, формулируется цель и ставятся задачи исследования.

Е первой главе проанализированы особенности ИИС для испытаний авиационной техники и сформулированы требования, предъявляемые ПК давления:

- предел приведенной погрешности, в нормальных условиях, включая нелинейность и вариацию показаний,

с доверительной вероятностью 0,99, %..........0,1;

- рабочий диапазон температур, °С .......... -40...+80;

- предел приведенной погрешности в рабочем диапазоне температур с доверительной вероятностью 0,99, %.....0,15;

- рабочий диапазон частот, Гц............О. ..1000;

- высокая помехозащищенность;

- отсутствие реактивных элементов в схеме ИП.

Проведенный сопоставительный анализ показал, что наиболее перспективным для использования в МК давления ИИС для испытаний авиационной техники являются преобразователи на основе ИТП. Недостатками данных преобразователей являются большая интегральная нелинейность от 0,1 до I % и.нелинейная зависимость нуля и чувствительности от температуры, выходящая за рамки требуемых значений.

Обзор известных методов снижения погрешности нелинейности и температурных погрешностей ИП давления показал, что наиболее перспективным методом снижения нелинейности является метод компенсации с помощью корректирующей обратной связи. Однако, известные схемы/ реализуюкдо данный метод не позволяют обеспечить требуемую стабильность характеристик ИП.

Из анализа известных схем компенсации температурной

погрешности видно, что наиболее эффективным является цифровой метод. Однако использование полиномов второго порядка не позволяет обеспечить требуемую точность измерения давления.

Проведен обзор методов оценки характеристик ИК. Показано, что наибольшей достоверностью обладают расчетно-эксперименталь-шв методы нахождения вероятностных характеристик (ВХ) погрешности. Широко распространенный элементарный подход, в силу имеющихся у него недостатков, завышает оценку по грешности ИК на 30 %. Перспективным для повышения достоверности расчета ВХ погрешности ИК является общий подход к определению погрешности, который рассматривает погрешность как единое целое, трансформирующееся с изменением режимов работы и условий эксплуатации. Для расчета погрешности с использованием общего подхода необходимо разработать математическую модель ИК о учетом его положений и методы определения параметров этой модели.

На основе проведенного анализа существующих ИП и методов снижения их погрешности, а такае методов расчета ВХ погрешности . ИК определен круг нерешенных вопросов, сформулирована цель и поставлены задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке методов компенсации нелинейности и температурной погрешности ИТП давления, реализующего эти методы ИП, а также математической модели ИК и методов определения еб параметров.

Разработан метод компенсации нелинейности путем изменения тона питания ИТП 1И в зависимости от его выходного напряжения имм по формуле

- + (I)

При этом определяется оптимальное значение коэффициента по минимуму интегральной нелинейности градуировочной характеристики

ип.

Предложен метод компенсации температурного дрейфа нуля ИП путем включения последовательно с одним из тензорёзисторов ИТП стабильного постоянного добавочного резистора нд. Если принять зависимость сопротивления тензорезисторов ИТП от температуры в виде

где йо. - сопротивление ¿-го тензорезистора при нормальной температуре;

а^ - температурный коэффициент сопротивления тензорезисторов,

температурный дрейф нуля будет иметь вид

мам О! 04 О 2 ОЭ

+ И + +Е. „

О* О 2 а Э 04

(3)

Если тензомост уравновешен, числитель выражения (3) равен нулю при любой температура, соответственно, температурный дрейф нуля также равен нулю. Подбором сопротивления резистора нд температурный дрейф нуля сводится к минимуму (до исчезновения в линейном приближении).

Температурное изменение чувствительности предлагается компенсировать путем изменения тока питания ИТП в зависимости от температуры. Температура мембраны ИТП измеряется с помощью напыленного на ней терморезистора Зависимость тока питания ИТП 1м от сопротивления Ет имеет вид

V У^!"1 + ——] = 10М1+ОьЛГ). <4>

I Ито J

где к - коэффициент пропорциональности;

ДИ^. - изменение сопротивления терморезистора Р^ от температуры;

- сопротивление резистора Ит при нормальной температуре; <хп - . температурный коэффициент сопротивления терморезистора нт;

ДТ - отклонение температуры от нормальной.

Изменяя коэффициент кт, добиваются исчезновения в линейном приближении температурной зависимости чувствительности Ш1.

Компенсация линейных составляющих температурных дрейфов нуля и чувствительности не позволяет обеспечить требуемую точность измерения давления в ИИС для испытаний авиационной техники. Для достижения требуемой точности разработаны методы коррекции температурной погрешности в процессе обработки результатов измерений.

В ИП вводится вспомогательное измерительное устройство температуры, выходной сигнал 7 которого линейно зависит от сопротивления дополнительного терморезистора, напыленного на мембрану ИТП.

Приведение выходного сигнала ИП а ко входу производится по формуле

ъ - 2,

К

(5)

где к - коэффициент передачи МП; и0- смещение нуля.

Коэффициент передачи к и смещение нуля а0 связаны с показаниями ВИУ 7 степенными полиномами:

- V V + Ь27а+-..+ ьл7п,

К = К0(1 + о47 + ог72+...+0и7т).

Р

РЯС Л. Функциональная схема ИП давления с компенсацией нелинейности и температурной погрешности

Коэффициенты полиномов ъ^ и определяют по экспериментальным зависимостям методом наименьших квадратов. Порядок полиномов п и т определяют в зависимости от требуемой точности коррекции.

Разработан ИП, реализующий предложенные метода уменьшения нелинейности и температурной погрешности, функциональная схема которого изображена на рис Л. ИП содержит ИТП, управляемый источник тока (УИТ) и два идентичных измерительных усилителя: давления - канал Р и температуры - канал т.

ИТП состоит из тензомоста н^ и двух термосопротивлений й^ и ДГ2-

Управляемый источник тока выполнен на операционном

усилителе DA1 и источнике опорного напряжения иогц.

Измерительный усилитель содержит дифференциальный усилитель и преобразователь напряжение-ток (ПНТ). Токовый выходной сигнал обеспечивает помехоустойчивость ИП.

Резистор йд служит для компенсации температурного дрейфа нуля. Он включается последовательно с тензорезистором Rut при положительном значении температурного дрейфа нуля ИТП и последовательно с тензорезистором RM3- при отрицательном. Ток питания ИТП определяется формулой

;ю-*-яТ1 R3+RT1

R3+R..+R4 R3+R_.+R1 I = -li-li-, (7)

R2

где Кр- коэффициент усиления канала измерения давления.

Нак видно из выражения (7) ток 1М увеличивается при возрастании напряжения на измерительной диагонали ИТП ииэм. Таким образом, достигается компенсация снижения чувствительности у верхней границы диапазона измерений. Нелинейность градуиро-вочной характеристики минимизируется подбором сопротивления R1. Коэффициент пропорциональности К£ формулы (I) равен

R3fRTi+R4 R3+RT1+R1

-V (8)

Ток lM меняется также в зависимости от температуры. Для определения этой зависимости необходимо подставить в формулу (7) значение термосопротивления rtj= RTO(i+aijrAT). Для расчетов используем приближенную, формулу

Г = -1£2- и (i+c^ffi), (9)

. м R2(R3+RT10+R4)

где температурный коэффициент тока питания ИТП

Ю+Н4+Кт

ю

(Ю) *

Коэффициент а^ подбирается путем изменения сопротивления КЗ. При этом добиваются равенства коэффициента ах значению температурного коэффициента чувствительности ИТП и, следова-льно, минимизации температурного изменения чувствительности ИП. Температурный коэффициент термосопротивления аят должен быть больше температурного коэффициента чувотвительности МТП и иметь противоположный знак.

В канале измерения температуры падение напряжения на терморезисторе НТ2, равное Ет;?1г, сравнивается с опорным напряжением иоп2- Разность этих напряжений усиливается в усилителе канала температуры. Выходной сигнал канала измерения' температуры равен

где к, - коэффициент усиления канала температуры.

Создана математическая модель ИК давления, позволяющая находить ВХ погрешности в установившемся и переходном режимах в рабочих условиях эксплуатации. Математическая модель удовлетворяет следующим требованиям:

- одновременный учет инерционности, внутренней нестабильности и влияния внешних возмущающих факторов на выходной сигнал ИК;

- возможность трансформации при изменении режимов измерений и условий преобразования;

- достоверность измерения характеристик ИК.

ИК давления обстоит из последовательно соединенных элементов подвода давления, ИП давления, линии связи, нагрузки, коммутатора и АЦП.

Структурная схема, соответствующая математической, модели

(II)

Рис.2. Структурная схема математической модели ИК

ИК изображена на рис.2. Она включает в себя последовательно соединенные линейное инерционное звено (ЛИЗ) и нелинейный безынерционный квантователь (НБК). ЛИЗ имеет весовую функцию g(t) и моделирует инерционность элементов подвода давления, ИП, коммутатора и АЦП. Эквивалентный мультипликативный внутренний шум v(t) моделирует случайное изменение коэффициента передачи Ж, эквивалентный аддитивный внутренний шум n(t) моделирует появление случайного выходного сигнала, не зависящего от входного, которое вызывается шумами активных и пассивных элементов, помехами по питанию и внешними воздействиями.

НБК моделирует процесс квантования в АЦП и характеризуется математическим ожиданием погрешности mq и шириной кванта q.

На основе разработанной математической модели получены выражения для ВХ выходного сигнала ИН в переходном режиме и ВХ погрешности ИК.

Характеристики математической модели ИК находятся экспериментально. !

Для определения динамических характеристик ИК на его вход подают серию испытательных сигналов ступенчатой формы. По полученным реализациям выходного сигнала определяют оценку

переходной функции ИК h(t), оценку весовой функции g(t) и, с помощью преобразования Фурье, частотные характеристики ИК.

Для определения ВХ эквивалентных внутренних шумов, фиксируют три реализации выходного сигнала ИК: при нулевом входном давлений, максимальном входном давлении и входном давлении равном половине максимального. Из полученных реализаций расчитываются ВХ аддитивного и мультипликативного . эквивалентных, внутренних шумов.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям разработанных методов компенсации погрешности нелинейности и температурной погрешности, экспериментальному определению характеристик ИК давления и расчету ВХ его погрешности.

Для проведения экспериментальных исследований изготовлен лабораторный образец ИП .давления на основе тонкспленочного ИТП с измерительной мембраной кз монокристаллического кремния. В ИП реализованы разработанные метода компенсации нелинейности и температурных дрейфов нуля и чувствительности. Для реализации метода цифровой коррекции температурной погрешности в ИП введен канал измерения температуры ИТП. \

Дняг экспериментальной проверки метода компенсации нелинейности снимались градуировочные характеристики ИП с компенсацией нелинейности и без компенсации - с разорванной цепью компенсирующей обратной связи.

Измерения проводились в II точках диапазона с шагом 0,1 МПа. Для уменьшения случайной погрешности в каждой точке диапазона проводилось по 5 измерений в прямом и обратном направлении. После этого результаты измерений осреднялись. Интегральная нелинейность ИП без компенсации составила 0,225 %, с компенсацией - 0,028 %. Таким образом, црймекскиэ разработанного метода обеспечило снижение интегральной нелинейности

более чем в 8 раз.

Целью эксперимента по исследованию температурной погрешности являлось определение зависимостей нуля и чувствительности ИП от- температуры. Исследованиея проводились в диапазоне температур от -40 до +80°С в 13 точках с шагом в 10°С. При атом измерялись значения выходного сигнала Ш при нулевом давлении и максимальном давлении в I МПа. Было произведено по 10 измерений в каздой точке температурного диапазона.

Максимальное температурное смещение нуля для ИП без компенсации составило 0,46 %/Ю°С, с компенсацией - 0,08 %/10°С. Следовательно, применение предложенного метода позволило снизить температурное смещение нуля в 5,7 раза.

Максимальное изменение чувствительности от температуры для ИП без компенсации составило 0,38 %/Ю°С, с компенсацией - 0,095 %/10°С, что соответствует снижению в 4,2 раза.

Метода коррекции температурной погрешности в процессе обработки результатов измерений позволили снизить максимальную приведенную погрешность нуля в диапазоне температур -40...+80°С с 0,46 % до 0,07 % - при использовании полинома второго порядка и до 0,03 % - при использовании полинома третьего порядка.

Максимальная приведенная погрешность чувствительности снизилась с 0,35 % до 0,17 % при использовании полинома второго порядка, и до 0,04 % - при .использовании полинома третьего порядка.

Для расчета ВХ погрешности ИК давления были определены его частотные характеристики и ВХ аддитивного и мультипликативного внутренних шумов. Затем были расчитаны ВХ погрешности Ж в переходном режиме, при подаче на вход скачка давления экспоненциальной формы с размахом 0,8 МПа и с постоянной времени 35 мс.

В установившемся рекиме ВХ погрешности равны: математическое ожидание гаа= 160 Па, дисперсия о* = 80500 Паг, что соответствует доверительному интервалу приведенной погрешности от -0,058 % до 0,090 % с доверительной вероятностью 0,99. В диапазоне температур от -40 до +80°С доверительный интервал приведенной погрешности, в случав коррекции температурной погрешности полиномами третьего порядка, составит от -0,094 % до 0,115 %, что удовлетворяет предъявляемым требованиям.

В четвертой главе разрабатывается метод и измерительная система для измерения вещественной и мнимой частотных характеристик МП.

Для определения частотных характеристик на вход ИП подают синусоидальный сигнал • с амплитудой Хм и круговой частотой ш •и измеряют мгновенные значения выходного сигнала и в моменты совпадения входного сигнала х(Ю с заданным уровнем х4. Для определения вещественной частотной характеристики о проводят осреднение отсчетов и г2 и деление полученного результата на значение уровня Х4

2 + Ъ

а = __1—(12) 2Х,

Для определения мнимой частотной характеристики о находят разность ъ-ъг и делят полученный результат на 2Х1. При этом значение уровня выбирают равным половине амплитуды входного сигнала х= 0,5 Х^

ъ - ъ

О = —í-—. (13)

Для исследования частотных характеристик ИП, совместно с ЛИИ им М.Ы.Громова была изготовлена измерительная система,

получившая название УП-355. Она предназначена для градуировки одного ИП к имеет следующие технические характеристики: - выходное напряжение градуируемого и образцового МП, В . 0...6;

- уровень нуля, В..........................3;

- частотный диапазон, ГЦ .......... ..... О...1000;

- объем выборки . . ................. 100, 1000;

- основная погрешность, %, не более ............. I;

время измерения, с, не более...............5.

Была определена вещественная частотная характеристика ИП линейных ускорений ДУ2-016 с согласующим устройством ЗСУ-ОЗ производства ЛИИ им.М.М.Громова. Отклонение экспериментальной частотной характеристики от расчетной не превышает 7,7

В пятой главе описано внедрение результатов работы. Измерительные преобразователи давления с компенсацией нелинейности и влияния температуры используется в измерительных системах Черкасского РНУ ПО Урало-Сибирских магистральных нефтепроводов. Применение преобразователей позволило повысить точность измерения давления более чем в два раза.

Измерительная система для определения динамических характеристик ИП УП-355 внедрена в опытно-конструкторскую работу, выполняемую отделением Л 6 Летно-исследовательского института им. М.М.Громова. Применение системы позволило повысить точность и автоматизировать процесс снятия частотных характеристик ИП.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДУ

I. Существующий ИП давления не удовлетворяют требованиям по точности для работы в ИК ИИС для испытаний авиационной техники. Наиболее перспективными являются ИП давления на ' основе интегральных тензопреобразователей. Однако, они имеют свои недостатки: большую интегральную нелинейность от 0,1 до I % и

сильную нелинейную зависимость нуля и чувствительности от температуры.

2. Предложенный метод компенсации нелинейности позволяет устранить методическую погрешность нелинейности ИП. Для лабораторного образца ИП давления применение метода обеспечило снижение интегральной нелинейности с 0,225 % до 0,028 Ж.

3. Разработанные методы компенсации температурной погрешности ИП позволяют снизить указанные погрешности до их исчезновения в линейном приближении. Для лабораторного образца ИП максимальное температурное смещение нуля снижено о 0,46 %/10°С до 0,08 %/Ю°С, а максимум изменения чувствительности с 0,38 %/Ю°0 до 0,09 %/Ю°С в диапазоне температур -40...+80°.

4. Методы коррекции температурной погрешности в процессе обработки результатов измерений позволяют обеспечить уменьшение погрешности до требуемых значений. Применение методов позволило снизить приведенную температурную погрешность лабораторного образца ИП до 0,04 % в диапазоне температур -40...+80°С.

5. Разработанная математическая модель ИК давления и расчетно-вкспериментальные метода определения ее параметров полнее учитывают причины возникновения погрешностей. Это позволяет адекватно описать процессы, происходящие в Ж, как в установившемся так и в переходном режимах измерения при рабочих условиях эксплуатации.

6. Разработан метод определения вещественной и мнимой частотных характеристик. Измерительная система определения динамических характеристик УП-355 позволила провести экспериментальную проверку разработанного метода, которая подтвердила их работоспособность. '

7. Результаты работы внедрены в опытно-конструкторскую работу, выполняемую отделением Л 6 Летно-исслэдовательского

института им М.М.Громова и в Черкасском РНУ ПО Уралосибирских магистральных нефтепроводов.

В целом, решение поставленных в работе задач позволило разработать методы уменьшения погрешностей и измерительные преобразователи, обеспечивающие требуемую точность измерения в Ж давления ИИС для испытаний авиационной техники, что достигает цели работы.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Расчет погрешностей измерительных каналов давления и температуры информационно-измерительной системы "Гамма-ЭВМ": Отчет'о НИР (заключит) / УАИ, Фил. ЦИАМ; Руководитель А.И.Заико. - JS ГР 0166.0047937; Инв. № 02900007229. - Уфа,, 1989. - 116 С.

2. Анализ способа и устройства оптимальной градуировки измерительных преобразователей УП-ЗБ5: Отчет о НИР / УАИ, ЛШ; Руководитель А.И.Заико. - № ГР 0187.0098530; Инв. J6 0289. 0054432. - Уфа, 1989. - 22 с.

3. Грязин A.B., Заико А.И., Тимербаев В.К. Применение микро-ЭВМ в измерителе параметров комплексных сопротивлений // Управляемые электрические цепи и электромагнитные поля: Межвуз. сб. Л I. - Уфимск. авиац. ин-т., 1990. - С.83-85. -

4. Грязин A.B., Заико А.И. Устройство для градуировки измерительных преобразователей'на случайных сигналах // Тез. докл. III Всесоюз. конф. "Метрологическое обеспечение ИИС и АСУ ТП". - ЛЬВОВ, 1990. - С. 124-125.

5. Заико А'.И., Грязин A.B., Тимербаев В.К. Универсальный цифровой вторичный преобразователь для индуктивных датчиков // Микроэлектронные датчики в машиностроении: Тез. докл. Всесоюз. конф. - Ульяновск, 1990. - C.I64.

6. Заико A.M., Грязин A.B., Тимербаев B.K. Универсальный преобразователь сигналов индуктивных датчиков в цифровой код // Датчики и преобразователи систем измерения, контроля и управления: Тез. докл. III Всесоюз. совещания молодых ученых и специалистов с участием зарубежных ученых. - М., 1991. - С.175.

7. Грязин A.B., Заико А.И. Тимербаев В.К. Универсальный цифровой вторичный преобразователь для индуктивных датчиков // Измерительные информационные системы "ИИС-91**: . Тез. докл. Всесоюз. конф. - Санкт-Петербург, 1991. - С.64.

8. Заико А.И., Грязин A.B., Тимербаев В.К. Комплекс для измерения давления с системой встроенного контроля // Микроэлектроника в машиностроении: Тез. докл. науч. техн. конф. - Ульяновск, 1992. - С.4.

9. Заико А.К., Грязин A.B. Устройство для градуировки измерительных преобразователей на случайных сигналах // Приборы и системы управления. - 1992. - £ 4;. - С.20-21.

10. Грязин A.B. Заико А.И. Вторичный измерительный преобразователь дош тензорезисторных датчиков // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-93): Тез. докл. мевдунар. науч. техн. конф. - Гурзуф, 1993. - С.57.

11. Грязин A.B., Заико А.И. Преобразователь механических величин в электрический сигнал: Положительное решение о выдаче Патента РФ по заявке Л 93-018982. Заявл. 13.04.93.'

12. Заико А.И. Грязин A.B. Динамическая градуировка датчиков // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-94): Тез. докл. мевдунар. науч. техн. конф. - Гурзуф, 1994. - С.437.

13. Грязин A.B., Заико А.И. Методы' снижения погрешностей тензорезисторных измерительных преобразователей давления // Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей в машиностроении: Тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф. -Уфа, 1995. - С.43-44.

ГРЯЗИН Андрей Владиславович

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ ДАВЛЕНИЯ ИИС

Специальность 05.11.16 - информационно-измерительные системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЛР Л 020258 ОТ 30.10.91 .

Подписано к печати 5.04.96. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать плоская. Усл.печ.л.1,0. Усл.кр.-отт. 0,9. Уч.-изд.л.О,9

Тираж 100 экз. Заказ Л 160. Бесплатно.

Уфимский государственный авиационный технический университет. Уфимская типография Л 2. Министерства печати и массовой информации Республики Башкортостан 450000, Уфа-центр, ул.К.Маркса, 12