Введение к работе
Актуальность темы. Важной составной частью систем управления качеством сложных изделий являются информационные и информационно-измерительные системы технологического уровня, интегрированных в единое информационное пространство.
Автоматизированные территориально распределенные системы мониторинга интеллектуального типа повышенной надежности с датчиками нового типа способны обеспечивать выявление нарушений, опознавание и классификацию критических ситуаций, формирование объективной и достоверной информации о текущем состоянии локальных объектов и контроля их параметров.
При построении таких систем особое внимание уделяется созданию эффективных типов датчиков мониторинга, работающих на новых технологических принципах. Одним из направлений решения этих задач является использование радиотехнических систем и устройств, которые все чаще используются для контроля различных технологических параметров, как в процессе производства, так и в условиях эксплуатации. Радиотехнические системы обеспечивают возможность дистанционного обнаружения как самих объектов, так контроля и измерения их параметров. Радиотехнические системы контроля могут работать в непрозрачных и экологически опасных средах, имеют высокую скорость получения информации, хорошо согласуются с цифровыми обрабатывающими и управляющими системами. Автоматически полученная информация с датчиков позволяет исключить влияния «человеческого фактора» для задач принятия технически обоснованных решений в режиме реального времени.
К системам контроля параметров и диагностики, с одной стороны предъявляются жесткие требования к точности измеряемых параметров, с другой стороны предъявляются не менее жесткие требования к простоте технических решений и стоимости изделия. Достоверность и точность из-
мерительной информации в таких системах в первую очередь зависят от программно-аппаратной реализации датчиков.
Информация, которая генерируется датчиками в таких системах, позволяет получать в режиме реального времени оперативные данные о состоянии объектов и систем в целом и может быть использована в системах CALS.
Таким образом, задача разработки информационных систем, в первую очередь новых типов информационных датчиков, является актуальной.
Целью исследований являются развитие методов радиотехническо
го дистанционного метода контроля характеристик и параметров на базе
технологии пассивной радиочастотной идентификации (RFID) и создание
базовых конструктивно-схемотехнического и программно-
алгоритмического решений радиочастотного датчика для задач автоматизированного контроля состояния объектов и изделий. Задачами исследований являются:
анализ радиотехнических методов контроля характеристик изделий;
исследование метода пассивной радиочастотной идентификации и его совершенствование для передачи изменяющейся информации;
разработка структурной схемы системы, получение соотношений, определяющих принятый сигнал, разработка способа формирования и выделения информационных параметров сигнала;
разработка электрической схемы и программного обеспечения радиочастотного датчика;
разработка методов контроля радиочастотного датчика на этапах производства и эксплуатации.
Объектом диссертационного исследования является пассивная радиочастотная идентификация с возможностью передачи изменяющейся информации.
Предметом исследования является метод и аппаратно-программные средства построения радиотехнической системы измерения параметров.
Методы исследования, используемые в работе: теория систем радиолокации, теория передачи и обработки цифровых сигналов, теория надежности и статистические методы, экспериментальные исследования, компьютерная обработка результатов экспериментов.
Научная новизна Научная новизна работы состоит в решении важной народнохозяйственной проблемы, связанной с разработкой теоретических основ и средств построения систем дистанционного контроля параметров в режиме реального времени и состоит в следующем:
Разработан метод мониторинга на базе технологии пассивной радиочастотной идентификации и разработан радиочастотный датчик, позволяющая дистанционно контролировать параметры сложных технических объектов.
Разработано и реализовано базовое техническое решение радиочастотного датчика.
Разработаны методы оценки характеристик радиочастотного датчика в процессе производства и эксплуатации.
Экспериментально исследованы характеристики радиочастотного датчика.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Результаты анализа основных методов и технических средств дистанционного контроля параметров объектов.
Метод мониторинга на базе технологии радиочастотной идентификации.
Базовое техническое решение радиочастотного датчика.
Метод оценки характеристик радиочастотного датчика.
Результаты экспериментальных исследований, подтверждающих теоретические выводы.
Практическая значимость. В диссертационной работе решена
научно-практическая проблема дистанционного контроля параметров изделий на базе пассивной радиочастотной идентификации, разработаны и внедрены конструкторско-схемотехническое решение и программное обеспечение датчика, а так же метод и программно-аппаратный комплекс для его контроля.
Внедрение в промышленную и эксплуатационную практику полученных в диссертационной работе научных результатов позволили:
разработать базовые схемотехнические и конструктивно-технологические решения пассивного датчика;
разработать электрические схемы и программное обеспечение датчиков измерения температуры и дистанционного контроля времени радиоэлектронных приборов.
разработать и внедрить методику и система контроля метрологических характеристик самих датчиков.
Получены патенты на полезные модели на основные конструкторско-технологические решения.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций диссертационной работы подтверждены апробациями и результатами практических реализаций и их испытаний.
Реализация полученных результатов. Все полученные научно-практические результаты, реализованные при разработке и изготовлении датчиков, нашли практическое применение, в том числе ОАО,,,,,.
Полученные результаты были использованы в научно-исследовательской работе «Поисковые исследования путей создания высокоэффективных средств идентификации и контроля состояния техники и вооружения с использованием микроминиатюрных высокостабильных аку-стоэлектронных импедансных устройств и многофункциональных пьезоэлектрических датчиков нового поколения» (Шифр «Шагистика»), выполненной в МИРЭА в 2006-2009 гг.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на
международных, российских конференциях и научных сессиях:
- Научно-технические конференции МИРЭА в 2009-2011гг.
Конкурсная работа «Дистанционный контроль параметров объектов на основе технологии радиочастотной идентификации» по результатам исследования заняла 2-е место на конкурсе МИРЭА «Лучшая научная работа студентов и молодых ученых» 2011 года.
Публикации. Список из 7 основных работ приведен в конце автореферата, в том числе 3 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 патента на полезную модель.
Личный вклад автора. Научные положения, выводы и рекомендации, которые изложены в диссертации и выносятся на защиту, получены лично автором и обобщенны во время оформления диссертации.
Большая часть публикаций выполнена автором самостоятельно, без соавторов.
В работе [2], выполненной в соавторстве с Легким Н.М. и Дунаевым А.С, автор участвовал в разработке принципов построения, алгоритма, структурной и принципиальной схемы устройства обработки информации.
В работе [4], выполненной в соавторстве с Дунаевым А.С. и Лутовым С.Н., автору принадлежит постановка задачи, формулирования направлений исследований и обобщение полученных результатов.
В работе [6], автору принадлежит постановка задачи и формулирование отличительных признаков полезной модели.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Диссертация содержит 152 страниц текста, 8 таблиц, 32 иллюстраций. Список использованной литературы содержит 58 наименований.
