Разработка информационно-измерительной системы определения расхода сыпучих материалов и совершенствование весовых дозаторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 681.268:681.518.3

ББК з965.06+К63

Е302

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

Разработка информационно-измерительной системы определения расхода сыпучих материалов и совершенствование весовых дозаторов

05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

(технические науки)

05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (химическая промышленность)

кандидата технических наук Егоров Сергей Александрович

Тамбов 2010

Работа выполнена на кафедрах «Системы автоматизированного проектирования» и «Прикладная механика и сопротивление материалов» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» (ГОУ ВПО ТГТУ).

Научные руководители: доктор технических наук, профессор Подольский Владимир Ефимович

доктор технических наук, профессор Першин Владимир Фёдорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Чуриков Александр Алексеевич

доктор технических наук, профессор Мурашов Анатолий Александрович

Ведущая организация Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве», г. Тамбов

Защита состоится 23 декабря 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.260.05 при ГОУ ВПО ТГТУ по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, Большой актовый зал.

Отзыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, д.106, ГОУ ВПО ТГТУ, учёному секретарю диссертационного совета Д212.260.05 Селивановой З.М.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО ТГТУ.

Автореферат диссертации размещён на официальном сайте ГОУ ВПО ТГТУ http://www.tstu.ru.

Автореферат разослан 22 ноября 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного

совета ДМ 212.260.05

доктор технических наук, профессор З.М. Селиванова

Подписано в печать 22.10.2010

Формат 60 84/16. 0,93 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 577

Издательско-полиграфический центр ГОУ ВПО ТГТУ

392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

сыпучий дозирование датчик измерительный

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Одной из основных задач современной промышленности является повышение качества выпускаемой продукции с целью обеспечения её конкурентоспособности. Важным направлением в решении этой задачи является применение информационных систем контроля и управления технологических процессов производства. Непрерывное весовое дозирование (НВД) сыпучих материалов (СМ), особенно малых количеств, является одной из ключевых операций в порошковой технологии, поскольку точность дозирования во многом определяет качество и себестоимость готового продукта.

Основными средствами измерения в процессе НВД СМ являются весы и весовые дозаторы непрерывного действия. По ГОСТ 30124-94 «Весы и весовые дозаторы непрерывного действия. Общие технические требования» наименьшее из ряда наибольших значений расхода СМ составляет 0,4 кг/ч с пределом допускаемой погрешности не более ±2% при времени пробоотбора 6 мин. Однако, в последнее время, особенно в связи с началом использования в технологических процессах наноматериалов в качестве добавок для создания новых композитных материалов, возникла необходимость обеспечения НВД СМ с погрешностями дозирования не более 1% при отборе проб в течение 5 … 10 с. Это подтверждается тем, что с 2008 г. ведущими компаниями-производителями дозаторов сыпучих материалов начат выпуск устройств в диапазоне расхода СМ от 20 г/ч до 2 кг/ч и погрешностью дозирования не более 1%, но при этом не указано время пробоотбора.

Поэтому разработка методов и средств измерения расхода непрерывного потока СМ в данном диапазоне и создание на их базе информационно-измерительных систем (ИИС), обеспечивающих автоматизированное, оперативное и более точное дозирование с производительностью порядка единиц грамм в секунду и погрешностью дозирования не превышающей 1%, является актуальной.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с НТП «Научные исследования высшей школы в области химической технологии» и «Научные исследования высшей школы в области производственных технологий» по разделу «Высокие технологии межотраслевого применения» 2001 - 2005 гг. и планами НИОКР ГОУ ВПО ТГТУ на 2000 - 2010 гг.

Целью работы является повышение точности дозирования СМ в процессах НВД, применяемых в порошковых технологиях, в том числе при создании и использовании наноматериалов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ задач, возникающих при измерении весового расхода СМ в процессе НВД;

- построить математическую модель процесса измерения малых расходов СМ в процессе НВД;

- разработать метод измерения малых расходов СМ для реализации в ИИС;

- создать устройства и исследовать их с целью определения конструктивных и режимных параметров ИИС, обеспечивающих наименьшую погрешность измерения расхода, используя для этого возможности ПК платформы IBM со стандартной конфигурацией, как наиболее доступную и типовую;

- разработать конструкции датчиков, работающих в составе ИИС, и математические модели, которые обеспечат измерение расхода СМ в диапазоне порядка единиц грамм в секунду и погрешностью не более 1%;

- разработать макет ИИС контроля непрерывного весового дозирования СМ, реализующий предложенный метод и устройства;

- провести метрологический анализ методов и средств измерения расхода, выявить возможные источники погрешностей с целью их учёта и осуществить экспериментальную проверку созданной ИИС контроля непрерывного весового дозирования СМ;

- разработать методику расчета режимных и геометрических параметров чувствительного элемента датчика расхода, необходимых для применения ИИС в промышленности.

Объектом исследования является ИИС контроля процесса НВД при малых расходах СМ.

Предметом исследования являются математическое и алгоритмическое обеспечения ИИС контроля процесса непрерывного весового дозирования сыпучих материалов.

Методы исследований. В работе используются аналитические методы моделей сплошной среды, математического анализа и статистики, теории автоматического управления, метрологии, численные методы приближённого анализа.

Научная новизна диссертационной работы.

1. Создана математическая модель процесса измерения расхода СМ при непрерывном весовом дозировании, для которой аналитически определены границы временнуго интервала усреднения, что по сравнению с существующими моделями повышает точность измерения расхода СМ и, в отличие от этих моделей, позволяет не только определять точность действующих дозаторов, но и прогнозировать точность дозирования на стадии проектирования новых устройств.

2. Разработаны математические модели датчиков веса и расхода, которые позволили по результатам анализа экспериментальных данных предложить метод измерения расхода СМ дифференциальными датчиками с компонентами, имеющими неидентичные линейные температурные характеристики, и непрерывной компенсацией температурной погрешности, позволяющий соблюдать линейную характеристику измерения с помощью разработанной ИИС. Проведены исследования, показавшие, что конструкции разработанных датчиков позволяют использовать их при расчётах расходов СМ для измерения различных физико-механических величин (перемещения, ускорения и т.п.) и температуры.

3. Разработан алгоритм функционирования ИИС, основанный на созданной математической модели процесса измерения, позволяющий контролировать расход сыпучего вещества с наименьшей погрешностью в реальном масштабе времени.

4. Предложены способы совершенствования весовых дозаторов непрерывного действия, повышающие точность дозирования за счёт аналитического анализа источников её погрешности и способов её минимизации, предусматривающие применение разработанного дифференциального оптического датчика расхода СМ и алгоритмов его функционирования.

Практическая ценность работы. Разработана ИИС контроля процесса НВД СМ, отличающаяся от существующих разработанным измерительным каналом, применение которого позволяет проводить измерения расхода СМ в диапазоне с верхней границей производительности порядка единиц грамм в секунду, что обеспечивает получение достоверной и оперативной информации о процессе при малых производительностях с повышенной точностью, которая может быть увеличена физической заменой реально существующими АЦП с разрядностью более 12 без внесения изменений в конструкцию, алгоритм и программное обеспечение ИИС.

На основе предложенной математической модели процесса измерения с целью реализации разработанного алгоритма и измерительного канала ИИС разработаны устройства и способы, защищённые патентами Российской Федерации.

Получены результаты экспериментального исследования макета ИИС, доказывающие его работоспособность и адекватность созданной математической модели процесса измерения.

Разработаны методика и программное обеспечение для проектного расчёта параметров датчиков, включая расчёт первичного измерительного преобразователя на прочность, жёсткость и виброустойчивость при динамических нагрузках.

Предложены способы совершенствования ленточных дозаторов, позволяющие повысить точность НВД СМ, а также устройства и методики для определения оптимальных режимных параметров при реализации технологии двухстадийного дозирования.

Результаты работы используются в ООО «НаноТехЦентр» (г. Тамбов) и ГОУ ВПО ТГТУ (г. Тамбов).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены в докладах на: VI научной конференции ТГТУ (г. Тамбов, 2001); XV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г. Тамбов, 2002); Международной научной конференции «Энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства» (г. Иваново, 2004); Международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития' 2007» (г. Одесса, 2007); Международной заочной научно-практической конференции «Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского» (г. Тамбов, 2007); межкафедральном научном семинаре ГОУ ВПО ТГТУ «Проблемы наноматериаловедения и нанотехнологий» (г. Тамбов, 2009).

Публикации. По основным положениям, выводам и практическим результатам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертации, 1 статья и 6 докладов, 3 патента РФ на изобретения, 2 патента РФ на полезную модель.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок и 5 таблиц. Список литературы включает 92 наименования.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, раскрыты научная новизна и практическая ценность, приведены результаты реализации и апробации работы.

В первой главе «Анализ способов ведения процесса непрерывного весового дозирования сыпучих материалов и устройств для их реализации» проведён литературный обзор и анализ существующих методов и устройств для НВД СМ. На основании этого анализа определено, что существующие методы и устройства не полностью удовлетворяют требованиям контроля данного процесса, особенно при расходе СМ менее 0,4 кг/ч. Анализ прототипов показал, что первичный измерительный преобразователь датчика расхода СМ в виде грузоприёмной наклонной пластины наиболее удовлетворяет требованиям исследования. Кроме того определено, что, учитывая свойства процесса НВД СМ, а также предлагаемые функциональные возможности ИИС, поставленная задача может быть решена только методами численного анализа большого объёма экспериментальных данных. Таким образом, были сделаны выводы о том, что необходимо разработать и изготовить компоненты ИИС контроля малых расходов СМ, осуществить сборку ИИС, а также разработать её программное обеспечение, удовлетворяющее требованиям планируемых экспериментов.

Во второй главе «Разработка и исследование математической модели процесса измерения расхода СМ для ИИС и вариантов её измерительного канала» приведены исследования процесса НВД СМ, разработаны математическая модель процесса измерения расхода СМ для ИИС и варианты измерительного канала.

Из работ по исследованию НВД СМ следует, что процесс характеризуется непрерывными колебаниями расхода, что делает его процессом с широким, но ограниченным спектром частот. Длительность и величина колебаний зависят в первую очередь от такого свойства СМ, как гранулометрический состав, а также соотношением вертикальных и горизонтальных составляющих скоростей частиц в исследуемом потоке, свойствами выходного отверстия дозатора и т.д. Длительность, знак и модуль отклонений расхода от предыдущих значений являются случайными нестационарными величинами. Прогнозирование последующих значений этих величин по известным предыдущим значениям не представляется возможным, поэтому принято рассматривать процесс непрерывного весового дозирования сыпучих материалов как случайный нестационарный процесс.

Подход к нахождению математической модели процесса измерения расхода СМ состоит во введении в исследование математических понятий реализации, ансамбля реализаций и гипотезы о специфическом характере нестационарности изучаемого процесса. Реализацией функции является её представление в зависимости от временнуго параметра, причём сама функция может быть детерминированной или случайной. Ансамблем реализаций является совокупность реализаций в единой системе отсчёта времени, образующая процесс. Гипотеза о специфическом характере нестационарности изучаемого процесса рассматривается как результат воздействия некоторых детерминированных факторов на стационарный случайный процесс вида

, (1)

где t - время; - реализация случайного процесса ; - заданная функция, повторяющаяся для каждой реализации.

На основе исследований НВД СМ Ю.Д. Видинеевым можно считать, что является производительностью дозатора и эта функция является периодической, а сам процесс дозирования имеет ограниченный спектр частот.

Располагая ансамблем реализаций нестационарного процесса , оценку среднего значения в момент времени на интервале времени реализации получают усреднением по размеру выборки ансамбля N:

.

Среднее значение нестационарного случайного процесса можно оценивать с помощью специальной аппаратуры или с использованием ЭВМ. Построение этой оценки требует двух основных операций. Первая - получение и запоминание каждой реализации как функции . Реализация может быть записана в аналоговой форме при всех в диапазоне или дискретно с помощью того или иного способа дискретизации. После выполнения этой операции для всех реализаций выполняется вторая операция - усреднение по ансамблю, для чего реализации суммируются и делятся на .

При практическом осуществлении НВД СМ, в соответствии с принятой гипотезой о специфическом характере нестационарности процесса, можно располагать для анализа всего одной реализацией. В таких случаях нестационарное среднее значение оценивают по следующим вариантам:

1) рекурсивным или нерекурсивным частотным фильтром;

2) подбором к степенного многочлена;

3) оцениванием среднего значения по отдельным отрезкам реализации (усреднением по коротким интервалам).

Получаемые таким путём оценки среднего будут в любом случае содержать систематическую ошибку, зависящую от вырезывающей частоты низкочастотного фильтра (т.е. степени подгоняемого многочлена или длины интервала усреднения) и от скорости изменения функции . Так как в рассматриваемом случае определение расхода должно осуществляться в режиме реального времени, то наиболее подходящим в этом случае является вариант 3.

На основании анализа (1), проведённого Дж. Бендатом и А. Пирсолом можно считать, что первое приближение для смещения оценки среднего значения в момент времени :

. (2)

Анализ (2) позволяет сделать вывод, что значение зависит от интервала усреднения и значения второй производной , поэтому оно может как убывать, так и возрастать с уменьшением. Следовательно, при выборе длины интервала усреднения необходимо искать компромиссное решение с учётом систематической и случайной ошибок оценки.

Таким образом, с учётом того, что вычисления должны производиться по текущей реализации, математическую модель процесса измерения расхода СМ для ИИС можно представить в виде:

, (3)

где Q - усреднённое значение расхода СМ на интервале времени усреднения текущей реализации; - измеренное значение расхода СМ в момент времени ; z - число измерений на интервале усреднения , а масса отдозированного материала G:

, (4)

где n - число интервалов усреднения.

Для физической реализации данной модели разрабатываемая ИИС должна иметь возможность оперативного изменения интервала усреднения, числа измерений на нём, а при косвенном измерении для применения в (3) и (4) будет использована математическая модель датчика расхода СМ измерительного компонента ИИС. Так как интервал измерения должен быть коротким, то, следовательно, датчик расхода должен обладать высокими динамическими характеристиками в сочетании с высокой чувствительностью.

Анализ конструкций и современных направлений разработки датчиков показал, что такими свойствами обладают датчики малых линейных перемещений с оптическим первичным измерительным преобразователем. Кроме того, такие конструкции просты в изготовлении и имеют невысокую стоимость компонентов, однако серьёзным препятствием применения таких датчиков в аналоговом режиме является их высокая температурная погрешность измерения. В результате исследований были разработаны датчик малых линейных перемещений и на его основе датчик веса (патент РФ № 2257551 на изобретение) на базе оптрона с открытым каналом связи (октрона) и компенсацией температурной погрешности измерения, являющийся промежуточным этапом к датчику расхода.

В третьей главе «Разработка компонентов измерительного канала ИИС определения расхода сыпучих материалов при непрерывном весовом дозировании» рассматриваются вопросы конструкции и математической модели датчика расхода, алгоритм измерения расхода СМ для процесса НВД СМ, разработки макета ИИС, метрологической оценки ИИС определения расхода СМ.

Так как разработанная конструкция датчика веса может наиболее эффективно использоваться только в статических режимах, в неё были внесены изменения, которые привели к созданию устройства «Датчик расхода» (патент РФ № 2262080). Один из вариантов датчика расхода, используемый в данной работе, показан на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Устройство работает следующим образом. Поток материала 7 попадает на грузоприёмную пластину 1, один край которой жёстко закреплён под углом к вертикали, а второй свободен. Значение (20 … 60) выбирается в зависимости от предполагаемого диапазона измерений и измеряемого материала. Поток материала вызывает перемещение свободного края грузоприёмной пластины по дуге на величину L. При длине пластины не менее 410-² м, L должно быть не более 310-⁴ м, так как в этом случае перемещение шторки 2, жёстко связанной с грузоприёмной пластиной на расстоянии d от закреплённого края, можно считать линейным. Перемещение шторки 2 приводит к изменению облучённости фотоприёмника 4 инфракрасным излучателем 3 под крышкой датчика 6, что вызывает изменение фототока в фотоприёмнике. Так как в качестве фотоприёмника выбран фотодиод с линейной зависимостью фототока от облучённости,
то изменение фототока будет прямо пропорционально измеряемому расходу. С целью учёта температурной зависимости данной конструкции в неё интегрирован температурный сенсор 5, поэтому, так как зависимость фототока от температуры для выбранного фотодиода является линейной, уравнением связи параметров данного устройства является линейное уравнение (при условии постоянной высоты падения материала):

,

где в момент времени : U - напряжение на выходе датчика, В•10-³; T - температура окружающей среды, К; Q - расход сыпучего материла, кг/c•10³; A, B, C - постоянные коэффициенты; D - свободный член.

Примеры результатов экспериментов на макете ИИС показаны на рис. 2 и рис. 3. На рисунке 2 показан график выходного напряжения оптического датчика расхода в течение времени 60 с, значения которого являются неотградуированными значениями расхода при двух режимах дозирования, температуре окружающей среды 297 К и постоянной фильтра скользящего среднего 1. На этом графике промежутку времени 0 … 17 с соответствует расход 0,710-³ кг/c, промежутку времени 17 … 32 с соответствует расход 0,1610-³кг/c, в промежуток времени от 32 … 60 с расход отсутствует.

Из анализа графиков рис. 2 и 3 хорошо видно, что при увеличении значения постоянной фильтра появляются искажения динамики процесса, что полностью соответствует материалам, изложенным в п. 2.2, однако применение более производительной ПЭВМ позволяет эту проблему устранить. Недостатком данного устройства является то, что необходима температурная градуировка датчика, что ведёт к дополнительной погрешности измерения. Лабораторные исследования датчика расхода и анализ их результатов привели к необходимости его дальнейшего развития с целью улучшения его технических и метрологических характеристик.



Рис. 2. График выходного напряжения октрона при Т = 297 К

Рис. 3. График выходного напряжения октрона при Т = 294 К и постоянной фильтра 64

Для решения поставленной задачи предлагается дифференциальный оптический датчик на базе оптрона с открытым каналом связи (октрона), структурная схема которого показана на рис. 4, и способ компенсации его температурной погрешности для применения в измерительном компоненте ИИС.

Принципиальным отличием данного способа от существующих является то, что у элементов Д₀ и Д₁, составляющих дифференциальную пару измерительного преобразователя (ИП), не идентичные и не взаимообратные



Рис. 4. Структурная схема дифференциального оптического датчика с неидентичными температурными характеристиками измерительных преобразователей

температурные характеристики. В этом случае математическая модель датчика в момент времени описывается уравнением связи

, (5)

где U₀(Ф₀, T) - напряжение на выходе опорного фотодиода Д₀; U₁(Ф₁, T) - напряжение на выходе измерительного фотодиода Д₁; Q - расход СМ; L(Q) - перемещение грузоприёмной пластины П; Ф₀(Т) - поток излучения от светодиода Д; Ф(L) - поток излучения, перекрытый шторкой Ш; Ф₁(L, T) - поток излучения после сумматора 1, падающий на фотодиод Д₁; k, , C - константы для данного датчика. Для их нахождения в статическом режиме, т.е. при Q = 0 регистрируем значения U₀(Ф₀, T) и U₁(Ф₁, T) при изменяющейся температуре окружающей среды и регрессионным анализом функции (4) получаем числовые значения k и C. Коэффициент пропорциональности находится при градуировке датчика. Таким образом, расход СМ в момент времени для применения в (3) и (4) будет равен

. (6)

Указанный способ получен патент РФ № 2330243 на изобретение. Следует отметить, что данный способ наиболее эффективно может быть реализован для ИИС. Для применения данного способа был создан датчик расхода сыпучего материала на базе дифференциального октрона. Один из результатов работы датчика показан на рис. 5. Как видно из рис. 5, даже небольшое, менее 10% от текущего расхода (10% от наибольшего предела производительности по ГОСТ 30124-94 соответствует наименьшему пределу производительности дозатора), изменение расхода сыпучего материала чётко фиксируется датчиком.

Рис. 5. График расхода СМ с внесённым возмущением в дозируемый поток

В работах по анализу НВД доказано, что процесс дозирования имеет частоту среза и, следовательно, ограниченный спектр частот. Поэтому, применив к нему теорему Котельникова об отсчётах с учётом исследований НВД СМ Ю.Д. Видинеевым, получаем, что

, (7)

где - верхняя частота среза процесса.

неравенство (7) является диапазоном интервала времени усреднения для применения в (3) и (4).

Для оценки метрологических характеристик устройства применялись требования ГОСТ 8.469-2002 «Дозаторы автоматические весовые непрерывного действия. Методика поверки». Анализ результатов проведённых испытаний показал, что разработанные ИИС, алгоритм её функционирования и программное обеспечение позволяют применить данный метод в реальном масштабе времени с достаточной точностью для различных СМ, что подтверждается тем, что в серии проведённых поверок значение приведённой погрешности д в наихудшем случае не превысило 0,6% при доверительной вероятности 0,95, что вполне соответствует требованиям ГОСТ 30124-94.

В четвёртой главе «Практическая реализация результатов исследования» рассматриваются алгоритмы, методы и практические аспекты расчёта измерительного компонента разработанной ИИС на примере результатов, полученных при испытаниях макета.

В результате выполненного исследования предлагается ИИС контроля процесса непрерывного весового дозирования сыпучих материалов, структурная схема которой приводится на рис. 6.

Отличительной особенностью данной системы является то, что в качестве вычислительного компонента может применяться практически любая ПЭВМ платформы IBM, так как для её подключения к связующему компоненту используются порты RS-232, а разработанное программное обеспечение для ОС Windows является портабельным и может загружаться с любого доступного носителя. Кроме того возможно подключение к порту USB через адаптер, эмулирующий СОМ-порт, без технических изменений устройства. Эти свойства позволяют ИИС быть мобильной. Разработанные алгоритм функционирования, конструкция и программное обеспечение ИИС позволяют изменять её чувствительность за счёт замены реально существующими АЦП большей разрядности без внесения изменений в конструкцию и алгоритм, а в программном обеспечении изменяется только одно значение - число разрядов АЦП.

Рис. 6. Структурная схема разработанной ИИС процесса НВД СМ

Для ПИП датчика разработана методика расчёта необходимых геометрических и режимных параметров для стадии проектирования компонентов ИИС, которая реализована в виде проекта MathCAD. Аналитически определена погрешность в измерении производительности весовых ленточных дозаторов, предложен способ её минимизации и разработаны конструкции, реализующие данный способ. Полученные результаты исследования позволили разработать ИИС (Пат. РФ № 95843) для определения оптимальных режимных параметров и их реализации в процессе двухстадийного дозирования СМ.

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1.Создана математическая модель процесса измерения расхода СМ при непрерывном весовом дозировании, для которой аналитически определены границы временнуго интервала усреднения, что, по сравнению с существующими моделями, повышает точность измерения расхода СМ и в отличие от этих моделей позволяет не только определять точность действующих дозаторов, но и прогнозировать точность дозирования на стадии проектирования новых устройств.

2.Разработаны математические модели датчиков веса и расхода, которые позволили по результатам анализа экспериментальных данных предложить метод измерения расхода СМ дифференциальными датчиками с компонентами, имеющими неидентичные линейные температурные характеристики, и непрерывной компенсацией температурной погрешности, позволяющий соблюдать линейную характеристику измерения с помощью разработанной ИИС. Проведены исследования, показавшие, что конструкции разработанных датчиков позволяют использовать их для измерения различных физико-механических величин (изменения линейных размеров, давления, ускорения и т.п.) и температуры.

3.Разработан алгоритм функционирования ИИС, основанный на созданной математической модели с целью вычисления расхода сыпучего вещества с наименьшей погрешностью в реальном масштабе времени.

4.Предложены способы совершенствования весовых дозаторов непрерывного действия, повышающие точность дозирования за счёт аналитического анализа источников её погрешности и способов её минимизации, предусматривающие применение разработанного дифференциального оптического датчика расхода СМ и алгоритмов его функционирования.

В приложения вынесены листинги исходных модулей разработанных программных проектов для ИИС, акты об использовании результатов исследования, патенты РФ на изобретения и полезные модели.

Список публикаций по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1.Егоров, С.А. Перспективы использования оптических датчиков перемещения для непрерывного дозирования сыпучих материалов / С.А. Егоров, В.Ф. Першин, В.Е. Подольский // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2008. - Т.1 4, № 1. - С. 32 - 40.

2.Першин, В.Ф. Контроль непрерывного весового дозирования зернистых материалов с применением дифференциального оптического датчика в аналоговом режиме / В.Ф. Першин, В.Е. Подольский, С.А. Егоров // Контроль. Диагностика. - М. : Машиностроение, 2010. - № 11. - С. 45 - 49.

Публикации в прочих изданиях:

3.Пат. 2257551 Российская Федерация, С2, МПК G 01 G 3/08, 23/36, 23/48. - Датчик веса / Першин В.Ф., Подольский В.Е., Однолько В.Г., Егоров С.А. ; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2003107349 ; заявл. 17.03.03, опубл. 27.07.05, Бюл. № 21.

4.Пат. 2262080, Российская Федерация, С2, МКИ 7G01 F1/30. Датчик расхода / Першин В.Ф., Подольский В.Е., Однолько В.Г., Егоров С.А. ; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2003110046 ; заявл. 08.04.03, опубл. 10.10.05, Бюл. № 27.

5.Пат. 2330243, Российская Федерация, МПК G01D 3/028 Способ температурной компенсации дифференциальных датчиков с линейными характеристиками / Першин В.Ф., Егоров С.А., Подольский В.Е. ; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2006121843/28 ; заяв. 19.06.06, опубл. 27.08.08, Бюл. № 21.

6.Пат. 87011 на полезную модель Российская Федерация, МПК G01F 1/00 Датчик расхода сыпучего материала / Першина С.А., Ди Дженнаро А.И., Мищенко С.В., Егоров С.А., Першин В.Ф., Потоков Е.Г. ; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2009115169 ; заяв. 21.04.09, опубл. 20.09.09, бюл. № 26.

7.Пат. 95843 на полезную модель, Российская Федерация, МПК G01N19/02 Информационно-измерительная система для определения коэффициента внешнего трения сыпучего материала / Першина С.В., Ди Дженнаро А.И., Мищенко С.В., Егоров С.А., Першин В.Ф. ; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2009115159 ; заяв. 21.04.09, опубл. 10.07.10, бюл. № 19.

8.Егоров, С.А. Контроль и управление процессом непрерывного весового дозирования / С.А. Егоров, В.Е. Подольский ; под общ. ред. В.С. Балакирева // Сборник трудов XV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях». В 10-и т. Т. 9. Секц. 9, 12 / Тамбов : Изд-во Тамб. гос. тех. ун-та, 2002. - С. 203-204.

9.Егоров, С.А Использование оптических датчиков малых линейных перемещений для измерения веса зернистых материалов / С.А. Егоров, В.Е. Подольский // VI научная конференция ТГТУ : материалы конф. 25-26 апр. 2001 г. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. тех ун-та, 2001. - С. 232-233.

10.Егоров, С.А Разработка схемы весового дозирования зернистых материалов на основе оптического датчика малых линейных перемещений / С.А. Егоров, В.А. Лузгачев, В.Е. Подольский // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых учёных и студентов. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. - Вып. 8. - С. 89 - 92.

11.Теория и практика двухстадийного дозирования зернистых материалов / В.Ф. Першин, С.В. Першина, А.А. Осипов, С.А. Егоров, Д.К. Каляпин, Д.В. Филимонов // Труды Междунар. науч. конф. «Энерго- ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства». - Иваново, 2004. - Т. 1. - С. 65 - 78.

12.К вопросу автоматического определения деформаций элементов / В.Ф. Першин, В.Е. Буланов, С.А. Егоров, С.С. Зайцева // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития' 2007». Т. 3. Технические науки. - Одесса : Черноморье, 2007. - С. 46 - 48.

13.Першин, В.Ф. Определение деформаций элементов на основе оптических датчиков / В.Ф. Першин, В.Е. Буланов, С.А. Егоров // Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского : сб. материалов 2-й междунар. заоч. науч.-практ. конф. - Тамбов : Изд-во ТАМБОВПРИНТ, 2007. - С. 78-79.

14.Барышникова, С.В. Экспериментальное исследование шнековых дозаторов / С.В. Барышникова, Д.В. Филимонов, С.А. Егоров // Интернет-конференция «Творчество молодых в науке и образовании». Ч. 1. Тезисы. - М. : МГУИЭ, 2003. - С. 58.

Размещено на Allbest.ru

...