Разработка метода диагностики технического состояния выносной мембраны датчика давления

ВВЕДЕНИЕ 6
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ 8
Постановка задачи 8
1.1 Оборудование 8
1.2 Особенности эксплуатации датчиков давления на производстве 10
1.3 Методологические решения, направленные на диагностику датчиков давления 13
1.4 Существующие решения для диагностики технического состояния датчиков давления 17
Выводы 23
2. МЕТОД И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ 24
Постановка задачи 24
2.1 Метод диагностики технического состояния датчика давления 24
2.2 Модуляция исходного сигнала 30
2.3 Определение модулирующих частот 34
2.4 Полученные результаты 38
Выводы 44
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРНЫХ ЧАСТОТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ И ВЫНОСНОЙ МЕМБРАНЫ 46
Постановка задачи 46
3.1 Постановка эксперимента 46
3.2 Определение собственных частот конструкции датчика давления 48
3.3 Определение собственных частот конструкции выносной мембраны датчика давления 53
Выводы 66
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 67
ПРИЛОЖЕНИЯ 72
ПРИЛОЖЕНИЕ А 72

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время важную роль в технике играют датчики для измерения значений физических параметров и преобразования их в электрические сигналы, так называемые интеллектуальные средства измерения. Интеллектуальные средства измерений представляют собой набор средств для регистрации, передачи и обработки данных, с учетом применения вычислительных алгоритмов. В частности, такими измерительными преобразователями являются датчики давления Метран 150TG.
В любом производственном процессе, где датчики давления играют решающую роль, существует необходимость в обследовании датчиков, чтобы убедиться, что измерения проводятся правильно.
Современные научные исследования в области интеллектуальных датчиков тесно связаны с их методами обнаружения и диагностики неисправностей, а также с методами улучшения качества измерений и обеспечения их самоконтроля. Одним из таких методов является метод спектрального анализа [1 – 30].
Метод спектрального анализ может применяться для диагностики неисправностей в датчиках давления, он основывается на оценке параметров выходного сигнала датчика. Использование данного метода предполагает, что при появлении в системе неисправностей будет изменяться частотная характеристика системы [1]. Иначе говоря, методы, которые работают в частотной области, обычно применяются тогда, когда эффекты от неисправностей имеют частотные свойства, которые могут отличаться друг от друга так, что частотный спектр становится критерием обнаружения неисправностей [2, 3, 4].
Для разработки датчика с функцией диагностики технического состояния можно использовать метод диагностики возможных ошибок, влияющих на результаты измерения. Таким способом является использование дополнительной информации, содержащейся в его выходном сигнале: на основе частотных характеристик. Таким образом, ставится задача обнаружения изменения несущей частоты датчика давления с достаточной точностью.

Весь текст будет доступен после покупки

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ

Постановка задачи

В рамках первой главы необходимо, во-первых, рассмотреть имеющиеся конструкторские решения диагностики технического состояния датчиков давления, методологические решения для диагностики технического состояния датчиков давления, во-вторых, выбрать метод диагностики технического состояния тензометрического датчика давления.

1.1 Оборудование

В данной работе исследовался измерительный блок тензометрического датчика давления Метран – 150 TG/TA (рисунок 1.1), далее рассмотрим подробнее его конструкцию и принцип действия.


Рисунок 1.1 – Измерительный блок датчика давления

Измерительный блок рассматриваемого датчика содержит тензомодуль на кремниевой подложке. На пластине 1, состоящей из кремния, расположены пленочные тензорезисторы (структура кристалла кремний на кремнии). Измеряемое давление воздействует на разделительную мембрану 3 и передается на чувствительный элемент тензомодуля через разделительную жидкость 2. Чувствительный элемент изменяет свое положение под воздействием приложенного давления, что приводит к изменению электрического сопротивления тензорезисторов, происходит разбаланс мостовой схемы [39].
Датчики давления с тензометрическим принципом действия используются во всех отраслях промышленности, в частности устанавливаются в системах регулирования, управления и контроля технологическими процессами. Они позволяют проводить измерение абсолютного и избыточного давления, а также давления агрессивных сред при помощи преобразования измеряемой величины в цифровой код или унифицированный токовый сигнал.
В качестве испытуемых образцов были исследованы датчики Метран – 150 штуцерного исполнения. Диапазон измерения давлений таких датчиков составляет 0,0104 – 1,034 МПа. Основная приведенная погрешность 0 ± 0,065%. Материал мембраны – нержавеющая сталь 316L.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Бушуев, О.Ю. Экспериментальное исследование возможности диагностики состояния тензометрического преобразователя давления на ос–нове анализа его выходного сигнала / О.Ю. Бушуев, А.С. Семенов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2012. – №35(294). – вып. 17. – c. 65 – 68.
2. Feng, Z. Design and implementation of a self–validating pressure sensor / Z. Feng, Q. Wang, K. Shida // IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 9, NO. 3, MARCH 2009, pp. 207 – 218.
3. Henry, M. The self–validating sensor: rationale, definitions and ex–amples / M.P. Henry, D.W. Clarke // Control Engineering Practice, Vol. 1, No. 4, pp. 585–610, 1993.
4. M. P. Henry, O. L. Ibryaeva, D. D. Salov, A. S. Semenov, Matrix pencil method for estimation of parameters of vector processes, Vestnik YuUrGU. Ser. Mat. Model. Progr., 2017, Volume 10, Issue 4, 92 – 104.
5. Мартыненко, В.Т. Исследование причин, влияющих на погрешность преобразования датчиков разности давлений «Сапфир-22» / В.Т. Мартыненко // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2005. – №6. – С. 31–34.
6. Hashemian, H. M. Measurement of Dynamic Temperatures and Pressures in Nuclear Power Plants / H.M. Hashemian // Electronic Thesis and Dissertation Repository Paper. – 2011. – № 189. – P. 1–2.
7. Михайлов, П.Г. Разработка и исследование методов и средств диагностики элементов и структур микроэлектронных датчиков / П.Г. Михайлов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2002. – №10. – С. 45–47.
8. D. Wehrs, Detection of Plugged Impulse Lines Using Statistical Process Monitoring Technology. Emerson Process Management, 2006.
9. Gustavo Pinto, Fernando Castor, and Yu David Liu. 2014. Mining questions about software energy consumption. In Proc. of the 11th Working Conf. on Mining Software Repositories. ACM, 22–31.
10. Samir Hasan, Zachary King, Munawar Hafiz, Mohammed Sayagh, Bram Adams, and Abram Hindle. 2016. Energy profiles of java collections classes. In Proc. of the 38th Int. Conf. on Software Engineering. ACM, 225–236.

Весь текст будет доступен после покупки