CC BY
12
оптического волокна, то есть погрешность линеи- изменить конструктивно-технологические пара-
ности минимальна, когда Яат=гс. метры линзы, а именно варьировать значения ее
В четвертом случае рассмотрим ВОПМП с моду- диаметра и длины, а также менять материал цилин-
лирующим элементом в виде цилиндрической линзы дрической линзы (коэффициент преломления). (см. рисунок 5)[5]. Заключение. Таким образом, снижения основной
На рисунке 6 представлена выходная характе- погрешности можно добиться снижением погрешности
ристика для ВОПМП, в котором модулирующий эле- линейности зависимости K=f(Z) ВОПМП несколькими
мент в виде цилиндрической линзы перемещается способами:
перпендикулярно оптической оси, на которой рас- - путем отсечения нелинейных участков функции
положены ПОВ и одно ООВ. Перемещение осуществ- преобразования путем варьирования конструктив-
ляется в пределах от минус 200 до 200 мкм, в ных параметров ВОПМП;
котором используются ОВ с параметрами: do=200 - изменением расстояния между оптическими во-
мкм, апертурный угол ©na=12 градусов. локнами и модулирующим элементом;
Как видно из графика, наименьшая погрешность - изменением конструктивных параметров моду-
линейности наблюдается на участке от минус 50 до лирующего элемента;
50 мкм. Линейность достигается путем отсечения - точной юстировкой элементов оптической си-
нелинейных участков (см. второй способ). Также стемы в процессе В°ПМП. для линеаризации выходной зависимости необходимо
ЛИТЕРАТУРА
1. Разработка теории распределения светового потока в оптической системе волоконно-оптических преобразователей физических величин отражательного типа: Монография / Бадеева Е.А., Коломиец Л.Н., Кривулин Н.П., Мурашкина Т.И., Пивкин А.Г./ИИЦ ПГУ, 2008 - 85 с./ Под общ. ред. Профессора Мурашкиной Т.Н.
2. Теоретические основы проектирования амплитудных волоконно-оптических датчиков давления с открытым оптическим каналом: Монография// Е.А. Бадеева, А.В. Гориш, Т.Н. Мурашкина и [др.] - М.: МГУЛ, 2004. -246 с.
3. Пивкин А. Г., Мурашкина Т. И. Волоконно-оптические датчики давления аттенюаторного типа для ракетной техники: Монография. - Пенза: изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - 150 с.
4. Волоконно-оптические датчики ускорений с цилиндрическими линзами, разработанные в НТЦ «Нано-технологии волоконно-оптических систем» Пензенского государственного университета/ Т.И. Мурашкина, Е.А. Бадеева, А.В. Бадеев и [др.]//Сборник трудов IX-ой Межд. конф. молодых ученых и специалистов «Оптика-2015»/Под ред. проф. В.Г.Беспалова, проф. С.А. Козлова. - СПб: Университет ИТМО, 2015. -717 с. - 513-515
5. Вывод функции преобразования аттенюаторных волоконно-оптических датчиков разности давле-ний/И.С. Рубцов, А.В. Гориш, Т.И. Мурашкина, М.М. Савочкина // Надежность и качество - 2015 : Труды Международного симпозиума: в 2 т. под ред. Н. К. Юркова. — Пенза : Изд-во Пенз. ГУ, 2015. - 2 том
- 387 с.- С. 69-73
6. Моделирование физических процессов в волоконно-оптическом преобразователе перемещений с цилиндрической линзой / А.С. Щевелев, А.Ю. Логинов, Т.И. Мурашкина // Тр. Междунар. симп.- Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2010. - Т. 1. - С. 116-117.
УДК 621.396 Шачнева Е.А.
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет» (ПГУ), Пенза
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ РАСХОДА И ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТНЫХ СРЕД
Проблема контроля параметров жидкости, таких как давление жидкости, сила потока и объема существовала давно, но с приходом новых, современных высокотехнологических датчиков и систем мониторинга, она была частично решена. В то же время необходимость получения наиболее достоверных сведений об этих параметрах, поиск новых конструктивно-технологических решений, с помощью которых процесс установки и эксплуатации датчика станет наиболее простым и удобным, все еще существует [1].
На данный момент в различных отраслях техники возникает необходимость в усовершенствовании имеющихся средств измерений параметров жидкостных сред [2].
Для решения данной проблемы авторами был разработан волоконно-оптический датчик для информационно-измерительной системы расхода жидкости. Основными преимуществами датчика является высокая точность измерения, возможность распо-
ложения источника излучения на далеком расстоянии от зоны измерения почти без искажения сигнала, что способствует повышению безопасности их использования [2].
Разрабатываемый волоконно-оптический датчик позволит решить задачи мониторинга параметров жидкости в трубопроводе (давления, силы и скорости жидкостей) в условиях воздействия сильных электромагнитных помех, наводимых электромагнитным оборудованием, входящим в состав гидросистем. Материал датчика позволяет его использование в любой агрессивной среде (в том числе, в морской воде), также данный датчик легко устанавливается на трубопровод, не требует калибровки в месте установки, срок службы без поверки и обслуживания не менее 15 лет [2].
Рассмотрим более подробно информационно-измерительную систему расхода жидкости. Обобщенная структурная схема информационно-измерительной системы расхода жидкости представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структурная схема системы контроля жидкости с применением волоконно-оптического датчика расхода жидкости: ВОДР - волоконно-оптический датчик расхода жидкости, УБП -универсальный блок преобразования; АЦП - аналого-цифровой преобразователь, ЭВМ - электронно-
вычислительная машина.
Смоделируем работу системы с использованием грамма вариантов использования, отображающая ос-иИЬ-диаграмм. На рисунке 2 представлена диа- новные компоненты системы и действия, происходящие в системе.
Рисунок 3 - Диаграмма деятельности
UML - диаграмма деятельности, на которой показано разложение деятельности передачи данных на её составные части: выделим основные элементы, участвующие в процессе - это микроконтроллер, генератор, датчик и АЦП, затем описали действия которые в них происходят. Под деятельностью понимается спецификация исполняемого поведения в виде координированного последовательного и параллельного выполнения подчинённых элементов — вложенных видов деятельности и отдельных действий, соединённых между собой потоками, которые идут от выходов одного узла ко входам другого. В данном случае диаграмма деятельности показывает процесс измерения интенсивности светового потока при проведении измерений (Рисунок 3).
Процесс измерения параметров жидкости, упрощенная конструктивная схема, а также способ и устройство для воспроизведения параметров жидкости с использованием волоконно-оптического датчика были рассмотрены в статье [3].
Смоделируем процесс измерения расхода жидкости в системе с использованием UML-диаграммы последовательности. В процессе проведения измерений имеется несколько компонентов: Микроконтроллер, Волоконно-оптический датчик, АЦП, ЦФ, Интерфейс и имеется сервер и Оператор ПК, которые работают с измеренными данными.
Микроконтроллер собирает данные и отправляет их на АЦП, который в свою очередь взаимодействует с датчиком расхода жидкости и получает от него измеренное значение расхода жидкости. АЦП обрабатывает и передает полученные данные на микроконтроллер. Микроконтроллер накапливает данные, отправляет их на цифровой фильтр, по отфильтрованным данным в микроконтроллере рассчитывается расход жидкости. Далее он их передает на интерфес, с интефейса данные уходят на Сервер, откуда уже Оператору ПК (Рисунок 4).
Рисунок 4 - Диаграмма последовательности
Построены: UML-диаграмма вариантов использования для моделирования работы системы и взаимодействия компонентов системы, UML-диаграмма деятельности для процесса измерения интенсивно-
сти светового пока, UML-диаграмма последовательности отображает процесс работы системы на одной временной диаграмме и показывает на каком этапе какие действия происходят в системе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Pandia: Технические средства систем автоматизации и управления, Конспект лекций. - URL.: http://pandia.ru/text/77/4 42/37 082-4.php. Дата обращения (20.01.2016). - Copyright © 20092016 Pandia
2. Инверсия-Сенсор: волоконно-оптические датчики и системы мониторинга. - URL: http://www.i-sensor.ru/index.php/application/otraslevye-resheniya/energetics - волоконно-оптические датчики и системы мониторинга. Дата обращения (09.01.2016) - Copyright © 2008 - 2015 ООО "Инверсия-Сенсор"
3. Шачнева Е.А., Мурашкина Т.И., Истомина Т.В. Способ и установка для измерения расхода жидкости при проведении лабораторного анализа// Современные проблемы биомедицинской инженерии: сборник материалов Всероссийской молодежной научной конференции. 6-8 апреля 2015 г. - М.: ПРОНДО, 2015. - С. 28-32.
