Диссертация (1090673), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Показано, что изменения в спектре отраженного СКИ-сигнала от колебательной поверхности со сложным геометрическим профилем незначительны, в то время как во временной области искажения формы импульса могутбыть непредсказуемыми, что позволяет считать приоритетным анализ вспектральной области с целью уменьшения виброметрической ошибки оценивания.Практическая и научная значимостьНа основе численных методов и технологии СФД цифровой обработкиСКИ-сигналов разработана аналитическая модель системы РСЗ и серия программных алгоритмов параметрической фазодевиометрической оценки угловойдевиации отраженных фазораспределенных радиоимпульсов.
Разработана масштабно-временная модель, реализующая медленно и быстро протекающие процессы на одной оси дискретного времени. Предложенные методы фазодевиометрической оценки выборки регистрируемых данных реализованы опытным макетом на базе однокристального приемопередатчика NVA6201 с прямой оцифровкой субнаносекундного сигнала в режиме импульсного зондирования модифицированной МПЛ-антенной Вивальди. Разработана программа-эмулятор, позволяющая исследовать возможности технологии СФД. Экспериментальный макет9устройства СКИ РСЗ рекомендуется к использованию в системах регистрации механических колебаний конструкций и элементов кинематических схем, а такжепри проведении стендовых испытаний аппаратуры на надежность и виброустойчивость.
Предложенный метод является помехоустойчивым и обеспечивает хорошую проникающую способность при зондировании оптически недоступныхобъектов.ИнтереспредставлетиприменениерадиоволновогоСКИРСЗвробототехнике, как метода распознавания геометрии движения сложных кинематических схем, а также как одного из эффективных способов дистанционногоуправления элементами механики по принципу организации радиосенсорных цепей обратной связи. Кроме того, по временной эпюре отраженного от поверхности СКИ можно судить о геометрических и радиофизических свойствах рельефабоковой поверхности объекта, исследовав его импульсные характеристики.Практическое внедрениеРазработанный макет радиоволновой виброметрической системы и методСКИ РСЗ рекомендованы к использованию в научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках при проведении стендовых испытаний аппаратуры на виброустойчивость в ОАО «КБточмаш им.
А.Э. Нудельмана».Основные положения выносимые на защиту1. Технология строб-фрейм-дискретизации формирует выборку СКИ с пикосекундным разрешением и не требует тактирования, тогда как при масштабновременной трансформации возникает джиттер строб-импульсов, от длительности которых зависит временное разрешение.2.
При зондировании оптически недоступных поверхностей в условиях влияния помех и диэлектрических потерь гауссовский СКИ претерпевает мень-10шие затухания и формоизменения в отличие от радиоимпульсов с несущимчастотным заполнением.3. Помехоустойчивым методом фазодевиометрической оценки является вейвлет-кепстральный анализ соседней пары фазосмещенных СКИ.4. Предложенный метод СКИ РСЗ и выбранные численные алгоритмы фазодевиометрической оценки могут быть эффективно использованы в решениизадач радиоволновой вибродиагностики с применением нестационарныхсигналов.Достоверность результатовДостоверность результатов диссертационных исследований определяетсякорректным применением численных методов ФДО, адекватностью математической модели радиоволновой системы, техническим соответствием опытного макета и экспериментального стенда теоретическому описанию исследуемой системы,критерием соответствия которых служит корреляционный анализ результатов,полученных СКИ РСЗ с аналоговым лазерным стетоскопическим методом.
Достоверность результатов подтверждается практическим внедрением и публикациямирезультатов исследований в сборниках конференций и рецензируемых журналах,рекомендованных ВАК.Апробация результатов и публикацииПо тематике диссертации опубликовано: статей в рецензируемых журналах– 6, в том числе 4 из списка рекомендованных ВАК; 13 докладов, представленныхна международных и всероссийских конференциях; 8 научных трудов входит всписок РИНЦ.Основные результаты диссертационных исследований докладывались наследующих международных и всероссийских конференциях:1.
Международная научно-практическая конференция РАДИОИНФОКОМ,МГТУ МИРЭА Москва – 2013.112. 62-я научно-техническая конференция, МГТУ МИРЭА, Москва – 2013.3. VII Международная отраслевая научно-техническая конференция «Технологии информационного общества», МТУСИ, Москва – 2013.4. Международная научно-техническая конференция «Наука и образованиебез границ», Akademia Górniczo-Hutnicza (AGH) / Польский научнотехнический Университет, Польша – 2013.5.
Международная научно-техническая конференция «Наука и технологии:шаг в будущее», Czech Technical University in Prague (CTU) / Чешский технический Университет, Чехия – 2014.6. Международная научно-методическая конференция «Информатизация инженерного общества», НИУ МЭИ, Москва – 2014.7. VIII Международная отраслевая научно-техническая конференция «Технологии информационного общества, МТУСИ, Москва – 2014.8. Международная молодежная научно-практическая конференция «ИНФОКОМ-2014», СКФ МТУСИ, Ростов-на-Дону – 2014.9.
63-я научно-техническая конференция МГТУ МИРЭА, Москва – 2014.10. V научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов «Актуальные вопросы развития систем и средств ВКО», ГСКБ АЛМАЗАНТЕЙ, Москва – 2014.11. Всероссийская научно-практическая конференция «Научный взгляд на современный этап развития общественных, технических, гуманитарных и естественных наук, актуальные проблемы», СПУПМ, Санкт-Петербург –2014.12. 17-я Всероссийская молодежная научная школа-семинар «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники», УФИРЭ им. В.А.
Котельникова РАН, Ульяновск – 2014.13. Международная научно-техническая конференция «INTERMATIC – 2014»,МГТУ МИРЭА, Москва – 2014.1214. European Science and Technology: 9-th International scientific conference. Munich – 2014.15. Международная молодежная научно-практическая конференция «ИНФОКОМ-2015», СКФ МТУСИ, Ростов-на-Дону – 2015.16. Международнаянаучно-практическаяконференция«РадиоИнфоКом»,МГТУ МИРЭА, Москва – 2015.Личный вклад автораОсновные результаты диссертационных исследований получены как личноавтором, так и в соавторстве с научным руководителем. Автор является идейнымносителем теоретической постановки решаемых задач применения субнаносекундных гауссовских радиоимпульсов без несущего частотного заполнения в радиоволновой виброметрии.13ГЛАВА 1. Бесконтактные виброметрические методы оценкимеханических колебаний1.1 Классификация и характеристики линейных вибрацийВиброметрия – научно-исследовательская область техники, к которой относится оценка кинематических величин, характеризующих механический колебательный процесс объекта, генерирующего собственные механические колебания,либо промодулированного внешними виброакустическими возмущениями среды[45].Вибрациями называют механические колебания координатного перемещения геометрического места точек элементов конструкции относительно некоторого положения равновесия [44].
При синхронном перемещении всех элементовконструкции в пространстве механические вибрации принято называть общими.Процесс периодического перемещения отдельных элементов конструкции носитсегментный характер, а вибрации называются локальными [45].Простейшая эпюра механических вибраций представляет собой гармоническое синусоидальное колебание. Однако реальная эпюра вибраций имеет форму,которая представляет сложную аддитивную комбинацию синусоид с различнымиамплитудами, частотами и фазами. Отсюда колебания можно классифицироватьна моногармонические, квазигармонические и негармонические: полигармонические, нестационарные (непрерывные и переходные), биения, случайные широкополосные и узкополосные вибрации (рисунок 1) [8].В зависимости от частотного наполнения вибрации подразделяются на следующие типы: низкочастотные (с преобладаниями максимальных уровней в октавных полосах 1…4 Гц – для общих и 8…16 Гц – для локальных); среднечастотные (8…16 Гц – для общих и 31,5…63 Гц – для локальных); высокочастотные(31,5…63 Гц – для общих и 125…1000 Гц – для локальных) [44].14По временным характеристикам различают: постоянные вибрации и непостоянные (при которых изменение интенсивности вибрации выше 6 дБ за времянаблюдения не менее 10 мин.).
По характеру возникновения вибродинамическиепроцессы разделяют на детерминированные и случайные. В свою очередь вибрации могут носить как периодический, так и непериодический характер. Периодические вибрации характеризуются виброметрологическими величинами.Рис.1. Эпюры механических колебаний: а) – моногармоническое, б) – квазигармоническое с набегом частоты, в) – полигармоническое, г) – нестационарное (переходное), д) – биение, е) – случайное широкополосное и ж) – узкополосноеК виброметрологическим параметрам линейной вибрации относят виброперемещение r (t ) , виброскорость (t ) , виброускорение a(t ) , резкость u (t ) , атакже силу F (t ) и акустическое давление p(t ) (для виброакустического воздействия), создаваемое колеблющейся поверхностью в пространстве [46]. Рассмотримсвязь основных виброметрологических параметров линейных вибраций на примере монограмонического колебания.Виброперемещение r (t ) показывает максимальное смещение координатыконтролируемой точки колебательной поверхности в процессе вибрации и измеряется в мм и мкм.
Если вибрация точки (координаты поверхности) имеет чистопродольную форму возвратно-поступательных колебаний, то мгновенное вибро-15перемещение r (t ) от исходного положения, без учета начальной фазы, можетбыть описано математическим выражением:r (t ) R0 sin(t ),(1)где 2F – угловая, а F – линейная частота колебания, R0 – амплитуда вибрации. Виброперемещение измеряется при низкочастотных вибрациях с верхнейграницей не более 200Гц.Виброскорость (интенсивность вибрации) (t ) есть первая производнаяфункции виброперемещения, которая показывает максимальную скорость перемещения контролируемой точки поверхности во время ее прецессии и измеряетсяв мм/с.
Отсюда виброперемещение можно преобразовать в виброскорость дифференцированием:(t ) r(t ) dr R0 cos(t ) V0 cos(t ),dt(2)где V0 – амплитуда виброскорости.Дифференцирование сопровождается умножением амплитуды на частоту,поэтому амплитуда виброскорости V0 на определенной частоте F будет пропорциональна смещению R0 . Виброскорость является предпочтительным виброметрологическим параметром при проведении измерений, поскольку она характеризует импульс силы и кинематическую энергию.
Амплитуда составляющих частотный спектр виброскорости равномерна в широкой полосе частот 10…1000 Гц,что упрощает измерение и повышает воспроизводимость данных.Виброускорение a(t ) характеризует то силовое динамическое взаимодействие элементов внутри агрегата, которое вызвало данную вибрацию и измеряется вмм/с2. Оно показывает изменение виброскорости во времени и является второйпроизводной функции виброперемещения:16dr 2a(t ) r (t ) 2 2 R0 sin(t ) A0 sin(t ),dt(3)где A0 – амплитуда виброускорения.Виброускорение определяется при измерении динамических ударов, а такжевибрации в широкой полосе частот 0,1…10 кГц.Важно отметить, что если известна одна из виброметрологических характеристик вибрации, оценку остальных можно осуществить с помощью специальнойвибродинамической номограммы, представленной в приложении П.1[9].1.2 Бесконтактные методы виброметрииПо характеру взаимодействия методы измерения параметров динамических объектов можно разделить на две группы: контактные, подразумевающие механическую, либо частично физическую связь датчика с исследуемымобъектом, и бесконтактные – не связанные с объектом механической связью [9].Контактные методы просты в реализации, имеют точное координатное положение на исследуемом объекте, однако необходимость установки датчиков непосредственно на динамическом объекте резко снижает область их применения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
