Математикалық модельдерді құрастыру кезіндеп сыйымдылықты түрлендіру әдісінің ерекшеліктерін зеptteу

Андатпа

Берілген жұмыста математикалық модельдерді құрастыру кезіндегі сыйымдылықты түрлендіру әдісінің ерекшеліктері қарастырылады. Сыйымдылықты датчиктердің жұмыс істеу принципі өлшенген шамалардың турімен әрі датчик сыйымдылығына эсер ету тәсілімен анықталды. Математикалық модельдерді құрастыру кезіндегі сыйымдылықты түрлендіру әдісінің ерекшеліктері зерттелген.

Соңғы жылдары өңдірістің тиімділігін және өнімнің сапасын көтеру мәселелері маңыздылыққа ие болып келеді. Осы аталмыш мәселелерді шешудің негізгі жолдары болып, әр алуан электрлік және электрлік емес шамалардың тез әрі барынша дәлдікпен өлшенгенін талап ететін технологиялық процестердің автоматтандырылуы саналады.

Сол себептен де басқару жүйелерін автоматтандыру саласының ажырамас бөлігі болып өз кезегінде технологиялық басқару тапсырмаларының жасалуын қамтамасыз ете отырып, ақпараттарды қабылдау, өңдеу жұмыстарын жүзеге асыратын өлшеу құралдары есептелінеді. Технологиялық параметрлердің бастапқы ақпаратын алу үшін негіз ретінде датчик деп аталатын, электрлік емес шамаларды түрлендіргіштер қолданылады. Осы түрлендіргіштер арасында үлкен сұранысқа сыйымдылықты өлшеу әдістері ие.

Сыйымдылықты түрлендіргіштердің маңызды артықшылықтары:

  • Ең алдымен қозғалмалы бөліктердің болмауы, бұл өлшеу құралдарының сенімділігін арттырады;
  • Қызмет көрсетудің қарапайымдылығы, бірінші ретті түрлендіргіштердің монтаждалуының ыңғайлылығы;
  • Температура мен қысымның кең ауқымды интервалда қолданылу мүмкіндігі;
  • Жоғары сезімталдылығы және қауіпсізділігі;
  • Массасы мен габариттердің аз мөлшерде болуы;
  • Электродтар арасындағы электромеханикалық әсерлесудің аз әсері;

Электрлік емес шамаларды электрлік шамаларға сыйымдылық арқылы түрлендіру жұмыстарының негізі ретінде электрлік конденсаторлардың жұмыс істеу принципін есептеуге болады.

Электрлік конденсатор - диэлектрик қабаты арқылы бөлінген екі өткізгіштен тұратын жүйе [1,2,3]. Электрлік конденсатордың сыйымдылығы электродтардың жазық - параллель орналасуы кезінде келесі формуламен анықталатыны белгілі:

с = ^ (1)

мұндағы E0- диэлектрлік өтімділік, оның мәні 8,854187817 * 10-12^ - ге тең. E - ортаның диэлектрлік өтімділігі; S - конденсатор электродтарының ауданы (м2); d - конденсатор электродтарының арақашықтығы (м);

  1. формуласынан электродтардың жазық - параллельді жүйесіне ие конденсаторлы датчиктердің сыйымдылықта мына үш айнымалы параметрлердің өзгерісіне байланысты екенін аңғаруға болады: конденсатор электродтарының ауданына Sr электродтар арақашықтығына d, сондай - ақ, ортаның диэлектрлік өтімділігіне е немесе бір мезетте барлық параметрлерге тәуелді [1,2,3,4].

Бақыланып отырылған электрлік емес шама әдетте сыйымдылықты өзгерте отырып, осы аталған параметрлердің біріне эсер етеді. Осылайша сыйымдылықты датчиктердің жұмыс істеу принципі өлшенген шамалардың түрімен әрі датчик сыйымдылығына эсер ету тәсілімен анықталады.

Басқару және бақылау жүйесінде қолданылатын сыйымдылықты түрлендіргіштердің ерекшелігі ретінде 10 мен IO3 пФ аралығында болатын сыйымдылығы қарастырылады. Бұл жағдай датчиктердің жұмыс атқаруы үшін керек 1 * IO3 пен (1 -r 2) * IO8 Гц жоғары жиілікті кернеуді қолдану қажеттілігін туындатады. Төменгі жиілікті, мысалға тұрмыстық жиілікті, яғни 50 Гц қолдану барысында сыйымдылықты датчиктер үлкен реактивті кедергіге ие болады да, ол өз кезегінде өлшеу тізбегінде қолданылу мүмкінділігін шектейді. Жоғарғы жиілікті сигналдардың қолданылуы арақашықтыққа жіберуге қолайлы әрі басқару және бақылау жүйесінде қолданылатын, біріктірілген сигналдарды алу мақсатында қосымша аналогтік және сандық түрлендіргіштердің қажеттілігін туындатады.

Өлшеудің дәлдігіне эсер ететін тағы бір шама бастапқы түрлендіргіштердің ағып шығуының активті кедергісі. Бұл кедергінің мәні сыйымдылықты датчиктерді құрастыруда қолданылатын оқшау материалдардың сапасына, жалғастырушы кабельдердің ағып шығу кедергісіне, сонымен қатар, изоляторлардың беткі қабатында түзілетін өткізгіш үлбір қабатына байланысты. Изоляторлардың сапасы қанағаттандырмаған жағдайда датчиктің активті өткізгіштігі сыйымдылықпен бірдей мәнге ие болу мүмкін. Бұл өлшеу қателігінің артуына, кей кездері тіпті датчиктің істен шығуына алып келеді. Сондықтан да, шын мәнінде сыйымдылықты өлшеу әдісі үлкен меншікті кедергіге ие диэлектрлік орталармен жұмыс жасауға арналған. Сондай - ақ, диэлектрлермен жұмыс жасау барысында да, бақыланып отырылған ортаның диэлектрлік өтімділігін өзгертудің метрологиялық сипаттамасына әсерін жою мақсатында қосымша шара қолдану қерек. Бұл өзгерістер жиіліктердің, температураның шамаларының ауытқуынан, сұйықтықтың құрамы мен турінің ауысуымен де пайда болуы ықтимал.

Технологиялық параметрлер жөнінде бірінші ретті ақпараттарды алудың негізі болып, датчик деп аталатын әр түрлі электрлік емес шамалардың бірінші ретті өлшеу түрлендіргіштері табылады. Дэл осы бірінші ретті өлшеу түрлендіргіштерінің метрологиялық сипаттамаларынан барлық өлшеу жүйесінің тиімділігі тәуелді болады. Сыйымдылықты датчиктер өлшеу құралы ретінде жалпы датчиктерге қойылған барлық талаптарға сәйкес келеді. Олардың ішіндегі ең маңыздылары:

  • Kipic және шығыс шамалары арасындағы байланыстың қолайлы формасымен қамтамасыз етілген;
  • Kipic және шығыс шамалары арасындағы бірмәнді байланысымен қамтамасыз етілуі;
  • Сипаттамаларының жоғары сезімталдылығы, тұрақтылығы;
  • Монтаж бен қолданылудың қарапайымдылығы;
  • Біржақты эсер ету талаптарымен сәйкес болуы;
  • Қоршаған орта мен адамдарға қауіпті жетіспейтін материалдар мен заттардың қолданбау талаптарымен жасақталуы;

Отандық және шетелдік нарық ұсынып отқан сыйымдылықты бірінші ретті түрлендіргіштер қазіргі уақытта өзінің шарықтау мәніне жеткен жоғары метрологиялық си патта мала ры на ие. Нарық ұсынып отқан бірінші ретті түрлендіргіштердің қателігі +0,1% - дан аспайды.

Сондықтан заманауи ақпаратты - өлшеу жүйелерінің дәлдігін арттыру мақсатындағы маңызды бағыт белгілі әдістерді жетілдіру немесе өлшеу сигналдарының өңделуінің жаңа әдістерін қолдану. Осы мәселелердің оңтайлы шешімі кіріс әсерлерімен қатар қалыпты функциялану режиміне эсер ететін факторларды ескере отырып, математикалық модель түрінде қалыптасатын алдыңғы ақпараттарды қолдануды талап етеді.

Осылайша, бақылау айнымалысының мәнін болжау мүмкіндігі бар интеллектуалды сыйымдылықты датчиктердің бірінші ретті түрлендіргіштерінің көппараметрлі өлшеу сигналдарының сандық өңделу жүйесінің математикалық моделдену сұрақтары әрі қарай да өзекті мәселе болып қала береді.

 

Әдебиеттер тізімі:

  1. Иванова Г.М., Н.Д.Кузнецов, В.С.Чистяков - Теплотехническое измерения и приборы: ЖОО арналған оқулық - M.: МЭИ, 2007, 460 бет.
  2. Шарапов В.M., Полищук Е.С., Ишанин Г.Г., Гуржий А.Н., Викулин Н.М., Гордеев Б.H., Жуков Ю.Д., Кощевой Н.Д., Курмашев Ш.Д., Куценко A.H., Марченко С.В., Минаев И.Г., Совлуков А.С., / Датчики: Справочное пособие.Черкассы: Украина - Брама, 2008,1072 бет.
  3. Бухгольц В.П., Тисевич Э.Г. - Емкостные преообразователи в системах автоматизированного контроля и управления. M.: Энергия, 1972 жыл, 79 бет.
  4. Джерора А.А. - Электроемкостные преообразователи и методы их расчета / Минск, РУП «Белорусская наука» баспа үйі, 2008, 305 бет.
  5. Преображенский В.П. - Теплотехнические измерения и приборы: «Теплоэнергетикалық процестерді автоматтандыру» бойынша жоғары оқу орны студенттеріне арналған оқулық - M.: Энергия, 1978, 704 бет.
  6. Агейкин Д.И., Коситна Е.Н., Кузнецова Н.Н. / Датчики контроля и регулирования: Анықтамалық материалдар - М. !Машиностроение, 1965, 928 бет.
  7. Шарапов В.M., Минаев И.Г., Базило К.В., Куницкая Л.Г., Сотула Ж.В. - Черкассы: Украина, Брама, 2010, 152 бет.
  8. Медведев А.Г- Разработка и исследование поврехностных емкостных датчиков для измерения уровня топлива, Ульяновск, 2008, 235 бет.
  9. Минаев И.Г., Мастепаненко М.А. - Емкостной способ измерения уровня электроводных и диэлектрических жидкостей, 2011, №5, 52-55.
  10. В.М.Шарапов, К.В.Базило - Емкостные датчики с радиальными электродами. // Вестник ЧГТУ. Черкасса: Черкасс мемлекеттік технологиялық университетінің баспасы, 2008, №2, 71- 73.
  11. Г.В.Медведев, В.А.Мишин, В.Н.Шивринский - Емкостные уровномеры для автомобильного транспорта, 2003, №10, 37-38.
Жыл: 2017
Қала: Атырау
Категория: Математика