CC BY
152
Биполярное питание прибора осуществляется с помощью специальной схемы от однополярного внутреннего или внешнего источника тока с напряжением 9
В.
Диапазон рабочих частот для электронного блока рассмотренной виброиз-мерительной системы может составлять 2 Гц - 20 кГц. Исходя из конкретных условий применения использованы фильтры ограничивающие полосу частот в пределах 20 Гц - 6 кГц, погрешность измерения на базовой частоте 160 Гц не превышает 2%, а на остальных частотах рабочего диапазона не более 5%.
В качестве датчика вибрации использованы пьезоэлектрические виброизме-рительные преобразователи серии АК317, разработанные в НКТБ «Пьезоприбор».
Базируется портативная система для измерения вибрации на пьезоэлектрические акселерометры АК-317 (сертификат КИ.С.28.004.Л № 10666).
Разработка осуществлена на факультете высоких технологий РГУ совместно с НКТБ «Пьезоприбор» РГУ, руководитель к.т.н Янчич В.В., консультант Новак В.П.
С.С.Лопатин, А.Е.Панич ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
В управлении технологическими процессами можно выделить две системы, одна из которых воздействует на процесс, например, нагреватель или компрессор, а другая осуществляет измерение физических параметров процесса, например, температуры или давления. Эти системы связаны между собой через эксперта, который по определенным правилам регулирует процесс в заданных технологических границах. До недавнего времени роль такого эксперта выполнял оператор, который в зависимости от ситуации управлял системой воздействия на процесс. Успехи микроэлектроники последних двух десятилетий позволили переложить функции эксперта на компьютеры, успешно справляющиеся с задачами управления технологическими процессами благодаря высокому быстродействию и достаточной памяти. В результате измерительные системы все отчетливее стали приобретать характер не просто информационных, а высокоинтегрированных информа-ционно-управляющих систем. Рассмотрим в общих чертах, что понимается под такими системами и как функционирует цепь обратной связи управления технологическим процессом.
1. На входе эта система имеет, как правило, аналоговые чувствительные элементы, которые на основе простых физических принципов преобразуют параметры процесса в электрические сигналы.
2. Затем следует блок предварительной обработки сигналов, преобразующий измеряемый сигнал в нормализованные аналоговые сигналы или цифровой код.
3. Эти сигналы поступают в блок интеллектуальной обработки, который по определенному алгоритму делает заключение о достоверности информации и вносит в нее при необходимости коррекцию. На этом этапе может также происходить распознавание неординарных и аварийных ситуаций.
4. В конце этой цепи находится выходной блок, который используя стандартизованные сигналы, управляет системой воздействия на процесс, а также может осуществлять протоколирование измеряемых параметров.
Аналоговым чувствительным элементам присущи общие недостатки. Прежде всего к ним относятся шумы и артефакты, причиной которых является одина-
ковый отклик датчика на разные физические воздействия. В качестве примеров назовем пироэлектрическую чувствительность пьезокерамики или паразитные механические напряжения в мембране датчика давления, возникающие вследствие воздействия на него температуры или в результате старения материалов. За счет совершенствования материалов, конструкции и технологии можно улучшить линейность и уменьшить скорость старения такого чувствительного элемента, но температура остается глобальным параметром, влияющим на точность большинства датчиков.
Во времена аналоговой электроники имелось ограниченное число средств для автоматической коррекции измерений. С развитием вычислительной техники такая коррекция существенно упростилась: достаточно оцифровать сигнал чувствительного элемента, и его можно коррегировать по калибровочным таблицам, проводить Фурье-анализ, нормировать, осреднять, подвергать статистической обработке и т.д. в реальном времени. Так появилось направление интеллектуальной сенсорики, хотя, строго говоря, основные инновации касались не чувствительных элементов, а обработки сигналов. На первом этапе были разработаны датчики, передающие информацию в компьютер, который производил ее обработку и выдавал управляющие команды. В программах обработки данных измерений стали использоваться сложные алгоритмы коррекции и корреляции измерений, что значительно повысило точность и надежность управления процессами.
Следующий этап интеллектуализации связан с интеграцией микромеханики и микроэлектроники. Возможность создавать сложные механические системы микронных и субмикронных размеров из монокристаллического кремния породили большой интерес к миниатюризации датчиков и их интеллектуализации. Кремниевая технология позволяет изготавливать микромеханические датчики и на том же кристалле формировать специализированный процессор с достаточными быстродействием и памятью, а также дополнительные датчики для коррекции влияния артефактов. Возможность свободного программирования микропроцессоров и записи в память калибровочных данных позволила поместить интеллект датчика в непосредственной близости от чувствительного элемента или даже имплементировать его в чувствительный элемент.
При этом возникли заманчивые перспективы. Во-первых, появилась возможность контролировать дополнительные параметры чувствительного элемента и отслеживать таким образом его исправность и достоверность измерений. Во-вторых, для регулировки процессами уже не обязательно использовать компьютер с его громоздкими коммуникациями, большим энергопотреблением и специализированными программами. Если датчик достаточно интеллигентен, то можно непосредственно им управлять исполнительными устройствами. В-третьих, благодаря интеллектуализации датчиков появилась возможность разгрузить управляющий компьютер и подсоединить к нему существенно больше интеллигентных датчиков, чем это было возможно раньше, когда каждое простейшее измерение требовало ресурсов компьютера. Все это позволяет существенно уменьшить затраты на контрольно-измерительную технику и одновременно повысить надежность сложных систем автоматического управления технологическими процессами.
Реализация этих идей происходит по принципу модульного конструирования в следующих направлениях:
- модернизация чувствительных элементов с применением современных микроэлектронных технологий и новых материалов;
- совершенствование методов цифровой обработки аналоговых сигналов, применение микропроцессоров и математической обработки информации в реальном времени;
- стандартизация команд и протоколов обмена информацией по шинам данных и через Интернет.
Основное направление интеллектуализации датчиков до недавнего времени связывалось преимущественно с интеллектуализацией электронной обработки сигналов, в то время как чувствительные элементы зачастую существенно не изменялись. Многие производители высокоточной контрольно-измерительной аппаратуры для управления технологическими процессами осуществляли основные инвестиции в электронику, поддерживая разработку чувствительных элементов лишь на минимально достаточном уровне.
Достоверность и надежность измерения можно повысить, если произвести не одно, а несколько независимых измерений одного и того же параметра разными методами с последующей корреляцией этих измерений. Например, наличие жидкости в сосуде можно определить по преломлению света на границе жидкость/воздух, по плотности, теплопроводности и диэлектрической проницаемости среды. Наиболее достоверным будет такое измерение, когда все четыре независимых физических параметра укажут на жидкость. При этом чувствительность измерения каждого отдельного параметра не обязательно должна быть очень высокой, хотя результат анализа по совокупности признаков оказывается абсолютно достоверным. Чувствительные элементы должны передавать адекватную и воспроизводимую информацию, причем их поведение в неординарных ситуациях должно быть предсказуемым. Имея системы таких чувствительных элементов, можно реализовать в микропроцессоре сложные алгоритмы самооптимизации, самонастройки и самозащиты, принципиально повышающие достоверность измерений.
В настоящее время понятие «датчик» расширяется от понятия «чувствительный элемент» до понятия «измерительная система», отражая процесс интеллектуализации сенсорики (рис. 1, 2).
Рис. 1. Первоначальное понимание датчика как чувствительного элемента измерительной системы с последовательным прохождением информации
Рис. 2. В настоящее время в понятие "интеллектуальный датчик" входит измерительная система, которая может состоять из одного или нескольких чувствительных элементов со сложными путями прохождения информации
Благодаря интеграции блоков обработки сигналов и интерфейса с чувствительными элементами появилась возможность не только считывать информацию с чувствительного элемента, но и конфигурировать его через блок интеллектуальной обработки. Иными словами, интеллектуальный датчик должен поддерживать диалог с интеллектом более высокого уровня и подчиняться его командам.
Рис. 3. Вибрационный датчик жидкости FTL-20 фирмы Еп^е88+Нашег ОшЬН+Со КО (Германия) [1]
В качестве примера рассмотрим пьезоэлектрический вибрационный датчик, который используется в концевых выключателях уровня жидкостей [1,2]. Один из таких датчиков, работающий по принципу камертона, показан на рис.3. Если камертон погрузить в жидкость, то его резонансная частота снизится благодаря присоединенной массе жидкости. Прибор надежно работает в жидкостях с плотностью не менее 0,5 г/см3 в интервале температур от -50 до 280°С (в зависимости от модификации). В принципе, стальные камертоны обладают достаточной чувствительностью, чтобы работать в средах с плотностью ниже 0,5 г/см3. Однако из-за температурного дрейфа резонансной частоты порядка 0,015 - 0,025 %/°С это не представляется возможным, если попутно не известна температура измеряемой среды. Дополнив измерение резонансной частоты измерением температуры и введя температурную коррекцию, можно создать интеллектуальный датчик, который в том же интервале температур будет надежно реагировать на изменение плотности среды в пределах +/- 0,001 г/см3.
Дальнейший путь интеллектуализации камертонного датчика - дополнительное измерение параметров добротности чувствительного элемента. Известно, что добротность резонатора зависит от внутреннего трения среды, в которую он помещен. В вязких средах независимо от их плотности добротность камертона
ниже, чем в невязких, что приводит к размытию пика амплитуды на резонансе. Современная микропроцессорная электроника позволяет измерить в реальном времени степень размытия резонансного пика. В результате датчик благодаря измерению вязкости и плотности среды может распознавать пены и давать существенно больше информации о свойствах жидкости, чем простой концевой выключатель уровня. Т аким образом, путем измерения совокупности параметров среды с помощью одного и того же чувствительного элемента можно создать интеллектуальный датчик, способный регулировать процесс не только по факту наличия жидкости, но и по ее важнейшим свойствам [3, 4]. Интересно, что все названные технические решения можно реализовать на одном и том же чувствительном элементе без каких-либо его усовершенствований. Для этой цели подходят как вибрационные датчики, выпускавшиеся в начале 80-х годов, так и современные.
Реализация названных решений происходит не на уровне чувствительных элементов, а на уровне комплексной обработки сигналов нескольких чувствительных элементов или измерений нескольких независимых параметров. Вместе с тем, чем более ответственные решения должен принимать блок электронной обработки, тем более надежной и достоверной должна быть исходная информация. Надежность и достоверность измерений чувствительных элементов является одним из важнейших направлений разработки интеллектуальных датчиков. Под интеллектуализацией чувствительного элемента понимается не столько улучшение его метрологических характеристик, хотя в современной сенсорике эта задача остается актуальной, а разработка таких устройств, в которых бы дополнительно осуществлялись:
- проверка чувствительного элемента на отказ;
- проверка степени его эксплуатационной пригодности (predictive maintenance);
- электронная адаптация чувствительного элемента к условиям эксплуатации.
Если рассматривать выходы из строя чувствительных элементов при их эксплуатации в разрешенных условиях, то следует отличать систематические отказы, причиной которых являются недостатки конструкции, и случайные, связанные с труднообнаружимыми дефектами сборки, отклонениями параметров деталей за границы спецификаций и т.д. Систематические ошибки у крупных производителей датчиковой аппаратуры, как правило, не встречаются. Нас будут интересовать, прежде всего, случайные отказы, типичная вероятность которых для лучшей индустриальной измерительной аппаратуры в пределах гарантийного срока составляет 0,1 - 0,5%.
Такие отказы проявляют себя либо внезапно, например, в результате потери контакта непропаянной ножки микросхемы с платой, обрыва проводника, либо в виде постепенного увеличения ошибки измерений в результате, например, старения чувствительного элемента вплоть до выдачи недостоверных данных. Интеллектуальный чувствительный элемент должен допускать выявление не только внезапного отказа, но и такой ситуации, когда показания прибора еще достоверны, но имеют тенденцию стать в ближайшее время недостоверными. В первом случае требуется экстренная замена датчика и остановка технологического процесса. Во втором случае процесс можно не останавливать, а замену датчика осуществить в подходящее время. И в том и в другом случаях аварийная ситуация практически исключена.
Рассмотрим, как в современных пьезоэлектрических датчиках решается проблема контроля внезапного отказа чувствительного элемента.
Простой способ распознавания отказа измерительной системы заключается в дублировании функций чувствительного элемента и канала обработки сигнала в одном датчике. При этом исходят из очевидного факта, что одновременный отказ обоих чувствительных элементов при использовании прибора в допустимых эксплуатационных условиях является маловероятным. Измерение в таком датчике происходит с периодическим переключением с одного измерительного канала на другой. Результаты каждой пары измерений в этих каналах сравниваются друг с другом, и если они отличаются больше допустимой нормы, то датчик выдает сигнал отказа.
Примером такой измерительной системы служит вибрационный датчик уровня жидкости, описанный в [5]. На рис. 4 показана блок-схема прибора, поясняющая его работу. В этом датчике имеются два независимых приемных пьезоэлемента, осуществляющие положительную обратную связь для двух независимых автогенераторов, которые возбуждают резонансные колебания лопаток камертона. Эти каналы периодически переключаются контроллером и измеренные в каждом канале частоты сравниваются. Если происходит обрыв проводника или отказ электронной схемы одного из автогенераторов, то показания измерений в каналах будут отличаться друг от друга, что однозначно свидетельствует о выходе прибора из строя. Такие датчики отличаются высокой надежностью и хорошо зарекомендовали себя для защиты емкостей от перелива.
Рис. 4. Схема вибрационного датчика жидкости с двумя независимыми измерительными каналами [5]
Та же задача распознавания отказа датчика в результате обрыва проводника или разрушения пьезоэлемента может быть решена с помощью контроля тока, протекающего в цепи пьезоэлемента. В вибрационном датчике, описанном в патенте [6], пьезоэлемент возбуждается сигналом прямоугольной или трапецио-дальной формы. Сигнал на сопротивлении R (рис. 5) имеет сложную форму (рис. 6). Пики напряжения при переходе возбуждающего сигнала между высоким и низким уровнями (точка C на схеме) вызваны перезарядкой суммарной емкости пьезоэлемента и кабеля. Площадь этих пиков не зависит от среды, в которую помещен чувствительный элемент. Синусоидальная компонента возникает в результате резонансных колебаний лопаток камертона и в случае сильного демпфирования, например, в вязких средах, может отсутствовать. При обрыве кабеля или нарушении целостности пьезоэлемента емкость измерительного канала уменьшится, что приведет к уменьшению тока перезарядки, а, следовательно, и к уменьшению пиков
напряжения на сопротивлении R. Это распознается компаратором, который выдает сигнал отказа чувствительного элемента.
Рис. 5. Схема вибрационного датчика жидкости с постоянным контролем
на отказ [6]
А
п п п Г в
Е
Рис. 6. Эпюры напряжений в точках на схеме 5
Т акая система эффективна для распознавания снижения сопротивления изоляции в результате, например, конденсации влаги на проводниках. В этом случае в
цепи пьезоэлемента помимо тока перезарядки емкостей будет протекать ток проводимости через конденсат и площадь пиков напряжения на сопротивлении R увеличится.
Контроль тока перезарядки емкостей в цепи пьезоэлемента позволяет своевременно распознавать обрыв кабеля, окисление и коррозию контактов, нарушение целостности пьезоэлемента и снижение сопротивления изоляции.
В щелевых ультразвуковых концевых выключателях рассмотренный алгоритм контроля недостаточно эффективен, так как в конструкции датчика имеются критические клеевые соединения пьезоэлементов с корпусом (рис.7), которые могут отслаиваться. Трещина в клеевом шве приводит к полному выходу датчика из строя, что не отражается на емкости нагрузки генератора. Такого рода отказы можно выявить, если в приборе предусмотреть измерение амплитуды ультразвукового сигнала, передаваемого от одного пьезоэлемента к другому не через измеряемую среду, а по корпусу датчика [7, 8]. При правильном учете скоростей звука в измеряемых средах и в материале корпуса датчика можно надежно разделить временные интервалы сигналов, прошедших через среду и по стенке корпуса (рис. 8).
4
Рис. 7. Датчик ультразвукового концевого выключателя уровня щелевого типа [7]: 1 - пьезоэлектрический элемент, 2 - стальной или пластмассовый корпус датчика, 3 - заливочный компаунд, 4 - проводники
1 ||,
1 I1' і ііііі
1 III 1 і |М| ll.ll I1' 1,
II Iі II |1'1| Iі
Сигнал Сигнал Сигнал
посылки через через Время
жидкость корпус
Рис. 8. Диаграммы сигналов, поясняющие принцип работы ультразвукового выключателя уровня щелевого типа, показанного на рис.7.
1 - сигнал посылки; 2 - сигналы, принятые в отсутствие жидкости; 3 - сигналы, принятые погруженным в жидкость датчиком; 4 - временные окна для распознавания состояния датчика. Сигнал через корпус приходит независимо от того, погружен датчик или нет, и используется для контроля целостности клеевых швов
В последнее десятилетие также получили развитие датчики, способные не только диагностировать случайные отказы, как это было рассмотрено выше, но и степень своей пригодности для измерения физических параметров. Речь идет об интеллектуальных датчиках с оценкой степени эксплуатационной пригодности (predictive maintenance).
В качестве примера рассмотрим камертонный концевой выключатель уровня, аналогичный показанному на рис.З. При длительном использовании такого датчика в горячей воде на чувствительном элементе образуется слой накипи, увеличивающий массу лопаток камертона. В результате образования отложений резонансная частота камертона в воздухе понижается настолько, что прибор не может переключаться из состояния «заполненный» в состояние «пустой». Для своевременного распознавания таких отказов предложено контролировать массу лопаток с помощью высокочастотной моды колебаний камертона (рис.9) [9]. На основной моде колебаний камертон обладает наибольшей чувствительностью к плотности среды, так как площадь воздействия на среду колеблющихся лопаток максимальна. На высокочастотной моде, показанной на рис.9, эта площадь минимальна, поэтому частота камертона очень слабо зависит от плотности жидкости. Вместе с тем, эта частота существенно зависит от массы лопаток, что и используется для оценки количества отложений.
1 2
Рис. 9. Моды колебаний камертона, используемые для распознавания жидкости (1 - основная мода) и отложений или коррозии ( 2 - высокочастотная мода).
Различие в окраске стрелок обозначает отличие фазы колебаний на 180°
Согласно предложенному решению [9], электронный блок периодически переключается на возбуждение высокочастотной моды и измеряет частоту резонанса на ней. По мере осаждения накипи эта частота снижается, достигая порогового значения, после чего прибор выдает предупреждение о необходимости замены чувствительного элемента. Аналогичным образом реализуется контроль степени коррозии камертона. При точечной коррозии уменьшается жесткость лопатки камертона, а при равномерной коррозии - ее масса. В обоих случаях изменяется частота резонанса на высокочастотной моде, что служит признаком приближающегося отказа датчика.
Другим примером интеллектуальных датчиков с оценкой степени эксплуатационной пригодности может служить акселерометр, описанный в [10]. В конструкцию такого акселерометра входят два различных пьезоэлектрических материала, отличающиеся температурной зависимостью пьезомодуля. Если эти зависимости известны, то разница чувствительности указанных пьезоэлементов является параметром, зависящим от температуры. С помощью коррекции измерений по калибровочной таблице можно существенно повысить точность измерения ускорения в широком интервале температур. Если дополнить этот датчик измерением температуры, то появляется возможность отслеживать степень деполяризации пьезоэлементов в результате температурного старения материалов или их чрезмерного сжатия при ударных нагрузках. Для этого пьезоэлементы должны обладать различными степенями деполяризации в зависимости от давления и различными скоростями старения в зависимости от температуры. Подходящие для этой цели пьезокерамические материалы известны в системах Ва2КаКЬ5015 -РЬ2КаКЬ5015 со структурой калий-вольфрамовой бронзы [11], в которых имеется морфотропная граница между одноосными (180°-ные домены) и двухосными (90°-ные домены) сегнетоэлектрическими твердыми растворами. Под действием сильного сжатия в направлении поляризации двухосные материалы благодаря переключению 90°-ных доменов деполяризуются существенно сильнее, чем одноосные. Этот эффект можно использовать для реализации акселерометра с предсказуемым поведением.
Интересные конструкции пьезоэлектрических ультразвуковых датчиков можно реализовать с использованием изменения упругих характеристик пьезокерамических материалов. Известно, что упругость пьезоэлемента зависит от того, замкнуты или разомкнуты его электроды. При этом модули упругости пьезокерамики на основе ЦТС в этих двух состояниях отличаются до 25%, что позволяет заметно изменять частоту резонанса вибраторов на толщинных колебаниях.
На рис. 10 показан резонатор Ланжевена, в котором активная часть пьезоэлементов используется для возбуждения продольного резонанса, а пассивная часть - для изменения упругости резонатора. Поскольку частота резонанса зависит от упругих характеристик его составных частей, изменяя упругость пассивной части пьезоэлементов путем замыкания или размыкания электродов, можно в определенных пределах изменять эту частоту. На экспериментальных образцах подобных вибраторов с пьезокерамикой PZT-5А и стальными накладками было достигнуто смещение резонансной частоты до 8% только в результате замыкания и размыкания электродов пассивных пьезоэлементов.
Эффект изменения жесткости пьезокерамики можно использовать для контроля степени поджатия накладок и пьезоэлементов в резонаторе Ланжевена (рис.10). В конструкции, состоящей из нескольких элементов, общая жесткость определяется наименее жестким элементом. Если жесткость пьезоэлементов соизмерима с жесткостью конструкции резонатора, то путем замыкания и размыкания электродов пассивной группы пьезоэлементов можно в определенной степени изменять резонансную частоту этого резонатора. В случае ослабления поджатия в резонаторе изменение жесткости пассивных пьезоэлементов оказывает меньшее влияние на частоту резонанса, так как доминирующей является жесткость самого слабого элемента конструкции. На рис.11 показано влияние силы поджатия болтом на изменение резонансной частоты преобразователя Ланжевена в результате короткого замыкания пассивной группы пьезоэлементов. Эксперименты показывают, что с помощью такого простого измерения можно своевременно распознать ослабление поджатия в резонаторах Ланжевена до того, как датчик выйдет из строя.
Нагрузка
Вывод
пассивных
пьезоэлементов
Вывод
активных
пьезоэлеиентов
Тыльная
накладка
Рис. 10. Ультразвуковой преобразователь Ланжевена с пассивными пьезоэлементами, позволяющими подстраивать резонансную частоту
Рис. 11. Влияние силы поджатия в резонаторе Ланжевена на изменение частоты резонанса в результате короткого замыкания электродов. Измерения выполнены на преобразователе Ланжевена с двумя стальными накладками толщиной 15,5 мм и кольцевыми пьезоэлементами из PZT-5А с внешним диаметром 11, внутренним - 6 мм и толщиной 1,5 мм (активная часть состояла из 2-х пьезоэлементов, а пассивная - из 8-ми)
Эффект управляемой жесткости пьезокерамики может найти применение в ультразвуковых эхолотах, датчики которых имеют □ /4-слой для согласования акустических импедансов преобразователя и нагрузки. Накладки резонаторов Ланже-вена обычно изготавливают из металлических сплавов, а для согласования с воздухом используются полимеры. Температурные зависимости скоростей звука ме-талов и полимеров сильно отличаются. В результате датчик, согласованный при комнатной температуре, становится рассогласованным и теряет эффективность при повышенных или пониженных температурах. С помощью подстройки частоты резонанса вибратора благодаря изменению упругости пьезоэлементов можно обеспечить акустическое согласование датчика со средой и обеспечить тем самым его высокую эффективность в широком интервале температур.
Последний пример иллюстрирует принцип адаптации чувствительного элемента к условиям эксплуатации. Отличительной особенностью адаптивных датчиков является возможность динамично управлять с помощью электронных цепей их физическими характеристиками. Это направление в разработке чувствительных элементов пока довольно ново, но в будущем адаптивные датчики будут играть возрастающую роль в развитии измерительной аппаратуры.
Таким образом, в разработке интеллигентных датчиков выделяются три основные направления конструирования чувствительных элементов:
- контроль чувствительного элемента на внезапный отказ;
- предсказуемое поведение чувствительного элемента и мониторинг степени его эксплуатационной пригодности;
- адаптация чувствительного элемента к условиям эксплуатации.
Использование интеллигентных чувствительных элементов позволяет реализовать более надежные алгоритмы обработки измеряемой информации и вплотную приблизить функции контрольно-измерительной аппаратуры к функциям живых организмов, отличающихся своей возможностью адаптироваться к окружающей среде, самообучаться, регенерировать утраченные функции, осуществлять самоконтроль и самозащиту.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Brutschin W., Lopatin S. Vorrichtung zur Feststellung und/oder Uberwachung des Fullstandes eines Fullguts in einem Behalter. - Offenlegungsschrift DE 10022891 A1.
2. Lopatin S., Pfeiffer H., Muller A., Dreyer V., Brutschin W. Apparatus for establishing and/or monitoring a predetermined filling level in a container. - Pat. US 6236322 B1.
3. Lopatin S., Muller A. Method and device for determining and/or monitoring the level of medium in a container, or for determining the density of a medium in a container. - Int. Verof-fentlichungsnummer WO 02/42724 A1.
4. Getman I., Lopatin S. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Uberwachung der Viscositat eines Mediums in einem Behalter. - Offenlegungsschrift DE 10050299 A1.
5. Dreyer V., Struett B. Device for determining and/or monitoring a predetermined material level in a container. - Pat. US 5631633.
6. Raffalt F., Frick A. Verfahren zur Ansteuerung einer Wandlereinrichtung in Fuellstandmess-geraeten und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens. - Pat. DE 10023305 С2.
7. Getman I., Lopatin S. Method and assembly for monitoring a predetermined level in a container. - Pat. US 6263731 B1.
8. Asin A.J., Rosselson B.S. Continuous self test time gate ultrasonic sensor and method. - Pat. US 5269188.
9. D'Angelico S., Lopatin S. Method and apparatus for establishing and/or monitoring the filling level of a medium in a container. - Pat. US 6389891 B1.
10. Чувыкин Ю.В., Козицын С.А. Способ температурной компенсации пьезоэлектрических датчиков. - Положительное решение от 06.08.99 по заявке № 97120344 с приоритетом от 05.12.97.
11. Лопатин С.С., Медведев Б.С., Биятенко Ю.Н., Басенко Н.И. Пьезоэлектрические свойства керамики (Pb1-X Bax) 2NaNb5O15 при воздействии давления в направлении поляризации. Изв.АН СССР. Неорган.материалы. Т.22, №9. - С.1516 - 1519 (1986).
С.В.Ищенко МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИХ ЗНАЧЕНИЙ ВИБРОУСКОРЕНИЯ НА ЛАБОРАТОРНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМ СТЕНДЕ
В статье приводится результаты моделирования вычисления среднеквадратического значения виброускорения (СКЗа) на лабораторно-исследовательском стенде с ядром MSP430F149.
В качестве эталонного сигнала виброускорения взят гармонический сигнал, описываемый синусоидой, частота которого f изменяется в пределах [10, 1000] Гц, а амплитуда вольт равна единице. Диапазон изменения сигнала (35 +- 100) дБ.
Для упрощения рассмотрим ситуацию, когда сигналы виброускорения смещены по амплитуде в положительную область на постоянную величину А=2.
Т аким образом, для анализа воспользуемся представлениями сигналов
a(t) = A + B sin(wt), которые отличаются по частоте w =2pf и имеют вид
a(t) = 2 + sin(wt), (1)
Период одного измерения виброускорения Т = 1 сек.
Для вычислений среднеквадратических значений сигналов используются их квадраты
a(t) = (2 + sin(wt))2,
