Секреты игры Prime World – улучшаем таланты правильно
Матовая виниловая пленка
Новинка – ридер на Андроиде
Король на железном коне
Современные материалы для наружной рекламы
Самый дорогой пенни во вселенной
Разработан специализированный чехол для Nokia N8
Арка Главного Штаба в новом свете
Современное DJ оборудование - высокое качество звука
Забор сварной или деревянный - элемент дандшафтного дизайна
Этот новый кликабельный мир!
О МЕТОДАХ ВЫСОКОТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ КРУПНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Perpetuum Mobile - Патентное бюро
Автор: Странник   
02.07.2012 00:00

Повышение точности измерений - задача, которая всегда остро стоит перед инженерами и учеными. Крупные сооружения стратегического назначения (например, плотины гидроэлектростанций) нуждаются в непрерывном контроле отклонений от вертикали во многих точках на протяжении всего профиля. Кроме того, существует задача автоматизации процессов измерения, обработки результатов, их анализ и хранение в удобном виде (как правило, в электронном). Задачей данного исследования ставится разработка радиотехнического метода высокоточных измерений отклонений гидротехшгческих сооружений от вертикали (геодезический створ) с точностью 100 мкм.

 Патентно-информационные исследования показали, чго на сегодняшний день не существует аппаратуры, удовлетворяющей этим требованиям. Было предложено два варианта, в зависимости от используемых частот - радиотехнический и оптический дальномерный методы. Радиотехнический метод подразделяется на активный и полуактивный. Активный метод представляет собой излучение от наземного передатчика и переизлучение вибраторов, расположенных вдоль кромки плотины.

Полуактивный метод - излучение по створу плотины и прием наземной антенной. Излучатели, расположенные на плотине, поочередно излучают кодированный ШПС сигнал. Приемник согласованным фильтром разделяет прямой и переотраженный лучи. Синхронизация ведется по единому времени GPS. Проведен анализ точности этих методов, анализ зависимости ошибки измерения от метеорологических параметров (температура, влажность, давление). Ведется разработка методов компенсации этих влияний. Поскольку измерение расстояния сводится к определению времени задержки распространения зондирующего сигнала и определении скорости его распространения, то ошибка будет иметь две составляющие: обусловленную ошибкой измерения времени - определяется аппаратурой и методом измерения (импульсный, частотный, фазовый), и составляющую, вызванную влиянием среды. Это влияние вызвано зависимостью показателя преломления среды от ее метеорологических параметров (температуры, влажности, давления). Математическая модель зависимости показателя преломления от метеорологических параметров среды, времени года для радиоволн подробно изложена в . При определении показателя преломления для световых волн следует иметь в виду три обстоятельства: 1. Значительно меньшее влияние влажности воздуха на показатель преломления для этих волн. Ввиду большой частоты световых колебаний молекулы водяного пара, растворенного в воздухе, не успевают под воздействием электромагнитного поля изменить свою ориентацию; 2. Ощутимая практически зависимость показателя преломления от длины волны; 3. Ввиду того, что применяемые в светодальномерах источники света (лазеры, дуго вые лампы, лампы накаливания) излучают электромагнитные колебания в более или менее широком спектре, приходится при определении показателя преломления считаться с не монохроматичностью светового пучка. Рассмотрена также возможно сть многократного измерения и исключения ошибок статистическими методами. Для корректировки получаемого результата вводятся опорные отражатели по берегам на расстоянии, известном с определенной точностью.

В начале каждого сеанса измерения производится определение скорости распространения сигнала путем измерения расстояния до опорных отражателей. Для уменьшения влияния метеорологических параметров на результаты измерения, эти параметры (температура, влажность, давление) будут измеряться на двух конечных пунктах траектории луча соответствующими приборами. Эти измеренные значения будут использованы для корректировки результата. ПРОГРАММАМ КОМПЛЕКС СИСТЕМЫ «СТРУНА-4М» В настоящее время для контроля напряженно-деформированного состояния (НДС) гидротехнических сооружений широко применяется система струнных датчиков, используемых для определения температуры, давления, линейных перемещений и т. д.

Для целей автоматизации измерений и контроля работоспособности датчиков НДС в Научно-техническом центре радиоэлектроники «Мезон», начиная с 1999 года разрабатывается и поставляется автоматизированная система измерений параметров струнных датчиков под общим названием «Струна». В настоящее время система работает на Красноярской, Зейской, Саяно-Шушенской ГЭС и готовится поставка в марте 2005 года последней модификации системы на Усть-Илимскую ГЭС. Функционально система «Струна» состоит из 3-х частей: групповых коммутаторов, размещенных по гидросооружению, измерительных блоков, обслуживающих определенную группу коммутаторов и компьютера, управляющего централизированным сбором и обработкой информации Соответственно программный комплекс системы состоит из трех частей: - программы контроллера группового коммутатора; - программы управления измерительного блока; - программы управления и обработки данных на ПК. Первая часть системы - контроллер группового коммутатора - реализован на микроконтроллере AT 89С2051 производства фирмы Atmel и работает под управлением программы на языке Assembler, обеспечивает связь с измерительным блоком, управление коммутацией и контроль подключения датчиков. Вторая часть комплекса - измерительный блок - имеет в своем составе промышленную микроЭВМ Fastwel CPU 188. Данная микроЭВМ имеет совместимость IBM PC на уровне ROM BIOS и операционную систему, совместимую с MS DOS 6.22. Из других особенностей микроЭВМ, используемых в данной системе, следует отметить наличие встроенных аналого-цифровых преобразователей и универсального порта дискретного ввода-вывода. Программа управления измерительного блока написана на языке программирования Borland С++ и обеспечивает следующие функциональные возможно сти: - проведение измерений в автономном и полуавтономном режиме управления с персонального компьютера; - связь и передачу данных между персональным компьютером и измерительным блоком; - управление групповыми релейными коммутаторами; - самоконтроль исправности аппаратуры; Результаты расчетов по выражению приведены на для различных значений L и а, где номера кривых указывают вероятности ошибочного приема:

-Р1м=-Ш 2- Р1а = 1

- 10"2, 3-Р[а = 1

- 1 (Г3, 4-Р!и = Ы(Г4, 5-Ptм = 1

- 105. Выводы. Из рисунка видно, что совместное применение помехоустойчивого кодирования и разнесённого приёма сигналов позволит существенно (в -100-1000 раз) уменьшить мощности радиостанций абонентов, что важно для систем радиосвязи с ВРТ. Наименьшую стоимость ретранслятора обеспечивает сдвоенный приём (L=2).

ПРИМЕНЕНИЕ ВЕСОВЫХ ФУГ1КНДЙ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ПАРАМЕТРОВ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ПОМОЩЬЮ ДИСКРЕТНОГО (БЫСТРОГО) ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ

Исследованы возможно сти и погрешности измерения амплитуды, частоты и фазы гармонических сигналов с помощью ДПФ (БПФ) при использовании весовых функций, отличных от прямоугольной. Одной из важных задач, решаемых спектральными методами ДПФ-БПФ, является измерение априорно неизвестных параметров вещественных гармонических сигналов (амплитуды Хт, частоты fx и фазы фх) по их дискретизированным с частотой ffl (периодом Тд) реализациям конечной длины NT4: x(n) = Xm cos(2nfxnTa+9x), п = 0,1,2,..., N - 1. При некратности в общем случае времени анализа Та = ТЧТД и периода сигнала Tx=l/fx и отсутствии жесткой связи между частотой дискретизации FA и частотой сигнала fx возникает дробление вычисляемого спектра сигнала и вызываемые им большие погрешности измерения его параметров. Полученное в решение этой задачи при простом усечении измеряемого сигнала прямоугольной весовой функцией (ВФ) сопряжено с очень большим объёмом вычислений, что затрудняет его практическое применение при измерениях в реальном времени. В работах для этой же цели использованы весовые функции w(n) конечной длины, отличные от прямоугольной и характеризуюпщеся малым уровнем боковых лепестков их частотной характеристики. x(n) = Xm-cos[c(p+a)n/N+<px]. ДПФ взвешенного ВФ сигнала зависит от параметров Хт, фя, р, а и N. При переходе к модулю ДПФ I X(jk) исключается зависимость ДПФ от фазы <рх, а при переходе к отношению модулей ДПФ двух соседних частотных выборок k = р и к+1 исключается также и зависимость от амплитуды: I X(jk) j /1 X[j(k+1)] I = ?(р, a, N). Фиксируя значения р и N, можно табулировать зависимость функции 1Р(а)р м от дробной части значения частоты а. Используя эту зависимость, по вычисленному отношению модулей ДПФ двух соседних частотных выборок к, к+1, имеющих наибольшие амплитуды, можно найти неизвестные значения рх = к, ах и частоты сигнала fx = (px+a)fyN. 1. Зависимость *Р(а)р к при р = 3, N = 256. Зависимости Т"(а)рд были рассчитаны для р = 0,1,2, 3,4,... и N = 64, 256, 1024.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКРЫТИЯ В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ Функциональными покрытиями обычно называют покрытия, которые кроме защитных или защитно-декоративных свойств обладают дополнительными свойствами, необходимыми для выполнения изделием каких-нибудь функций. Таким свойствами могут быть повышенная твердость, износостойкость, жаростойкость, хорошая проводимость или пая-емость.

Необходимость в функциональных покрытиях возникла в связи с потребностями разных отраслей промышленности в деталях с определенными свойствами их поверхности. Одним из следствий возншсшей потребности является развитие новой области гальванотехники - функциональной гальванотехники. Современная функциональная гальванотехника - это обширная область, охватывающая получение большого разнообразия покрытий. От традиционной гальванотехники она отличается тем, что с ее помощью разрабатываются изделия, в которых функциональные свойства максимально усилены. Современная функциональная гальванотехника имеет ряд направлений в зависимости от решаемых ею проблем. Самое широкое направление - это применение гальванических покрытий в электронике.

Так как для электроники применяется большое разнообразие изделий, диапазон требуемых покрытий также очень широк. Здесь применяются покрытия, обладающие всеми функциональными свойствами, за исключением, может быть, жаростойкости. Однако первостепенное значение имеют такие свойства, как паяемость, электропроводимость, контактное сопротивление, износостойкость. Так как очень многие контакты в электронике осуществляются пайкой, самый большой объем составляют паяемые покрытия. Известно, что существует три группы паяемых покрытий: плавящиеся покрытия (Sn, Sn-Bi, Sn-Pb), растворяющиеся покрытия (Au и его сплавы, Ag и его сплавы, Си) и нерастворяющиеся покрытия (Ni-Sn) . Наибольшее применение имеют плавящиеся покрытия не только потому, что они более дешевы, чем растворяющиеся покрытия на основе благородных металлов, но и потому, что при соблюдении соответствующих условий они прекрасно паяются, а места пайки при правильном подборе припоя по своему составу могут не отличаться от состава покрытия. Последняя особенность нередко важна при продолжительной эксплуатации изделий с паянными контактами, так как по ряду причин в местах пайки может образоваться хрупкий слой металла, приводящий к разрыву контакта. Известно, что сохранение паяемости в течение продолжительного времени после осаждения покрытия связано с предотвращением образования на поверхности покрытия слоя неметаллической природы. В связи с этим важное значение имеет как высокая коррозионная стойкость самого покрытия, так и невозможно сть образования и попадания на поверхность покрытия продуктов коррозии металла основы. Лучше всего отвечают указанверхность покрытия продуктов коррозии металла основы. Лучше всего отвечают указанным условиям беспористые покрытия, имеющие очень гладкую поверхность. Известно, что паяемость покрытий на основе Sn заметно ухудшается при условии большого содержания органических примесей в покрытии Для функциональных целей иногда возможно применение покрытий из одного металла, в особенности при подборе режима осаждения, способствующего усилению функциональных свойств.

Примером этого является осаждение твердого хрома. В качестве функциональных покрытий очень часто применяются различные сплавы. Сочетание компонентов сплава и их соотношения позволяют удовлетворить большое разнообразие требований к свойствам функциональных покрытий. Однако следует заметить, что возможно сти гальванотехники в данном направлении все же ограничены. Другая группа покрытий, состоящих не из одного компонента - это композиционные покрытия, содержащие металл в качестве связующего материала и неметаллические частицы различной величины. Известны, в частности, опыты по созданию композиционных функциональных покрытий на основе металлической матрицы и ультрадисперсных алмазов (УДА) детонационного синтеза в качестве компонентов второй фазы. Используя УДА в составе композиционных покрытий на основе благородных металлов, удалось сократить расход золота, серебра или платины в 5-10 раз, а износостойкость такого покрытия возрастает в 2-4 раза, твердость - в 1,5-2 раза. Алмазные частицы, соосаждаясь вместе с золотом или серебром на поверхность металла, образуют прочные, износостойкие, беспористые покрытия, обладающие улучшенными функциональными показателями при толщине в десятые доли микрона. При включении ультрадисперсных алмазов в покрытия значительно возрастает адгезия покрытия к подложке . Использование ультрадисперсных алмазов в процессах гальванического меднения позволило значительно улучшить потребительские характеристики получаемых покрытий по сравнению с традиционными . Авторы отмечают также перспективы применения ультрадисперсных алмазов в процессах никегарования, цинкования, оловянирования, серебрения, анодного оксидирования. Действие алмазов в композитных материалах и покрытиях основано на принципах так называемого дисперсного упрочнения, согласно которому малые частицы, включаясь в матричный материал, изменяют его структуру и повышают физико-механические и другие свойства.

Эта структура обладает субмикрозернистостью на уровне 100-200 нанометров, разупорядоченной текстурой, слоистостью и малой дефектностью. При этом слои покрытия, прилегающие к подложке, - пластичные, плотные и беспористые, а внешние -твердые и износостойкие. Такая комбинация обеспечивает высокие эксплуатационные свойства покрытий при малых толщинах. Причем концентрация ультрадисперсных алмазов в покрытии составляет не более 1 %. Анализ вышеизложенного открывает значительные перспективы создания контактов для радиотехнической отрасли промьпплегшости на основе благородных металлов при ?шачительной экономии дефицитных и дорогих металлов и при сохранении или даже улучшении функциональных свойств изделия. Следует также отметить, что современная функциональная гальванотехника должна ныдерживать постоянно нарастающую конкуренцию с другими способами получения покрытий, такими, например, как способы химического или физического осаждения из газо-ной фазы и т. п., где экологические проблемы не стоят так остро. Исход этой конкуренции, по-видимому, будет зависеть не столько от дальнейшего прогресса в области технологий и оборудования, сколько от эффективного решения гальванотехникой своих экологиче-гких проблем.

Комментарии:

Обновлено 09.07.2012 00:43
 
|
rbkmoney Анализ веб сайтов Google+
levoyageur.ru-Google pagerank and Worth