Введение к работе
Актуальность работы. Качество ілтдукции зависит от точности
t надежности контроля технологических процессов, в ходе которых
пределяется концентрация растворов электролитов, солесодержание
оды и другие параметры жидкостей, связанных1с~их удельной_элек-
рической проводимостью (УЭП). '
В промышленных бесконтактных кондуктометрических анализа-орах, построенных в основном по жесткой структуре, используют ^мерительные преобразовательные элементы (ПЭ), геометрия кото-ыхпостояннаине изменяется по диапазону контроля УЭП электро-итов, что определяет узкий диапазон контроля этах приборов. При-іенение микропроцессорной техники (МП) незначительно улучшает ;етрологические характеристики кондуктометров, так как гибкость рограммных и аппаратных средств МП приборов сдерживается от-утствием у ПЭ программного управления. Математические модели ;естких ПЭ отличаются значительной нелинейностью, что отрица-ельно сказывается на погрешность измерений. При контроле УЭП мплитудными методами из-за наличия детектирующих блоков, про-зводящих нелинейные преобразование сигнала, неизбежно повыше-ие статической и динамической погрешности.
Расширить диапазон контроля бесконтактных методов возможно а счет адаптации геометрии ПЭ к измеряемому значению УЭП и ис-лючения нелинейных преобразований сигнала.
Предмет исследования. Физическое и математическое моделиро-ание высокочастотных бесконтактных кондуктометрических преоб-азовательных элементов с программно управляемой геометрией. Іетрологическая оценка математических моделей ПЭ и алгоритмов онтроля УЭП жидкостей, Инженерная методика, проектирования цаптивных высокочастотных бесконтактных микропроцессорных ондуктометров (ВЧБМК) с программно управляемым ПЭ. Разработ-а аппаратных средств и программного обеспечения ВЧБМК.
Цель работы. Целью работы является разработка адаптивного , ысокочастотного бесконтактного микропроцессорного кондуктомет- * а с расширенным диапазоном контроля и нормируемой точностью.
Задачи работы. Достижение поставленной Цели возможно за счет змененйя геометрии преобразовательного элемента' й исключения елинейных преобразований сигнала. Для этого необходимо решить тедующие задачи:
разработать математические модели многоэлектродных программно управляемых кондуктометрических ПЭ;
провести анализ и синтез математических моделей ПЭ для получения линейной зависимости проводимости ПЭ от кода управления геометрией;
провести эксперименты для проверки адекватности моделей ПЭ; ,
провести оптимизацию выбора образцового раствора с нормируемым значением УЭП;
провести анализ существующих архитектур микропроцессорных (МП) кондуктометров и разработать обобщенную структуру ВЧБМК;
разработать методику проектирования ВЧБМК с адаптацией по диапазону контроля за счет изменения геометрии ПЭ.
Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы системного анализа, математического моделирования, технической кибернетики, системотехники и метрологии.
Научная новизна. Созданы математические модели многоэлектродных программно управляемых кондуктометрических ПЭ, адекватно описывающие процесс контроля УЭП.
Предложен алгоритм введения поправок, позволяющий линеаризовать математическую модель ПЭ.
Предложен метод контроля концентрации электролитов с много-электродным ПЭ, позволяющий программно адаптировать ПЭ по диапазону контроля УЭП. Показано, что применение управляемой структуры ПЭ позволяет расширить диапазон контроля УЭП в 5 раз.
Разработай метод; измерения УЭП растворов электролитов, в котором измерение мгновенного значения амплитуды импульсного сигнала-о кондуктометрических ПЭ без детектирования повышает достоверность измерений и снижает динамическую погрешность в 2 раза.
Проведена оптимизация выбора образцового раствора с норми
руемым значением' УЭП, позволившая снизить погрешность i»Mq)e-
нийна 10%. :,,..:;, .-і.,.j;. .: .
Предложена методика проектирования микропроцессорных кон
дуктометров с, адаптацией по диапазону контроля УЭП за счет изме
нения геометрии ПЭ- ,
Практическая ценность. На основании предложенной методики проектирования и математических моделей многоэлектродных программно управляемых'кбндуктометрическИх ПЭ разработан ВЧБМК типа "ТБМП-078"'с расширенным диапазоном контроля УЭП.
Создан кондуктометр "ТЕМП-081", повышающий достоверность ізмерений и снижающий динамическую погрешность.
Разработан интерфейс вывода «ТЕМП-091», повышающий ярость, надежность и равномерность отображения, расширяющий функциональные возможности МП прибора и автономию периферии.
Для данных приборов разработана архитектура, алгоритм функ-(ионирования, аппаратное и программное обеспечение, метроло-ичёские средства, позволившие снизить погрешность измерений и іасширить диапазон контроля УЭП жидкостей.
Реализация работы. Основные результаты теоретических и экспериментальных работ автора нашли применение при создании:
-
кондуктометров "ТЕМП-078" и "ТЕМП-081", прошедших ап-юбацию на АО «Пигмент» и АОА «Тамбовмаш» (г. Тамбов), исполь-уемых в учебном процессе на кафедре "Электрооборудование и авто-іатизация" при проведении лабораторных работ по дисциплине Электроника и микропроцессорная техника" (Тамбовский государст-енный технический университет);
-
устройства для организации учебного процесса "ТЕМП-090", ТЕМП-091" (Мующипально-областной лицей г. Тамбова).
Апробация. Основные положения диссертации докладывались на >лектрохимической школе (Тамбов, 1995 г.), на конференции Перспективные технологии в высшей школе" (Тамбов, 1995 г.), 3-ей аучной конференции ТГТУ (Тамбов, 1996 г.), на конференции Высокие технологии в радиоэлектронике" (Нижний Новгород, 996 г.), на конференции Московского энергетического института Москва, 1996 г.), на Международной конференции по электромехани-е и электротехнологии (Москва, 1996 г.), на 3-ей Международной еплофизической школе (Тамбов, 1998 г.).
Публикации. Теоретические и практические результаты диссер-ации опубликованы в 13 печатных работах. Практическая ценность аботы подтверждена семью изобретениями: новыми способами и стройствами контроля У?П растворов^электролитов, новым интер- (^ ейсом вьгоода информации, защищенных трЪшШт&ггамй РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из ведения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы, ключающего 62 наименования, 4 приложений. Основная часть дис-гртации изложена на 137 страницах машинописного текста. Работа одержит 62 рисунка и 4 таблицы.
4,