Автореферат (1091114)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиСимонов Максим АндреевичРАЗРАБОТКА МЕТОДИК И АППАРАТУРЫ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОЙДИАГНОСТИКИ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ СПРИМЕНЕНИЕМ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГОТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСАСпециальность 05.11.07 – Оптические и оптико-электронныеприборы и комплексыАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2016Диссертация выполнена в Федеральномобразовательномучреждениивысшеготехнологическом университете» (МГУПИ)государственном бюджетномобразования«МосковскомНаучный руководитель:доктор технических наук, академик РАЕН,профессор, Директор Института высокихтехнологий, заведующий кафедрой«Оптических и биотехнических системи технологий» МГУПИКондратенко Владимир СтепановичОфициальные оппоненты:доктор технических наук,профессор МГТУ им.

Н. Э. БауманаСагателян Гайк Рафаэловичдоктор технических наук,начальник отдела технологии ростакристаллов и новых материаловФГУП ЭЗАНБородин Алексей ВладимировичВедущая организация:ОАО «НИИЭФА им. Д.В.Ефремова»Защита состоится « »2016 г. вна заседаниидиссертационного совета Д212.131.02 при Московском технологическомуниверситете по адресу: 119454, г. Москва, Проспект Вернадского, д. 78.С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотекеМИРЭА. Автореферат размещен на сайте: www.mirea.ruОтзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатьюучредителя, просьба направлять по указанному адресу.Автореферат разослан «»2016 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,кандидат физико-математических наук, доцентА. Н. ЮрасовОбщая характеристика работы1.1 Актуальность.В результате эксплуатации промышленных объектов возникаютразрушения конструкций из-за образования и роста дефектов, либо потериустойчивости.

Причинами данных проблем являются напряжения материалов вконструкции объекта. Техническая диагностика промышленного оборудования,а именно, мониторинг температурного и деформационного состоянияповерхности объекта позволяет своевременно выявить опасные зоны объекта ипредотвратить их разрушение.Современные методы, составляющие методику технической диагностикиоборудования с применением волоконно-оптических средств, позволяютрешить данную задачу благодаря использованию абсолютно нечувствительногок электромагнитным наводкам волоконного световода, длина которого можетдостигает десятков километров. Волоконный световод выполняетодновременно функцию передачи оптического излучения и функциючувствительного элемента.1.2 Состояние проблемы.Хотя методы технической диагностики оборудования с применениемволоконно-оптических средств известны и исследованы в работах С.А.Васильева, Ю.Н.

Кульчина, Т. Окоси (Япония), О.И. Медведкова, В.Н.Листвина, Керсей А.Д. (США), А.С. Куркова, И.Г. Королева, Танака Н.(Япония), В.К. Леко, О.В. Мазурина, Р. Кашьяпа (Англия), Д. Бэйли(Австралия) и др., актуальной проблемой является создание новых типовквазираспределенных методов и аппаратуры для технической диагностикипромышленных объектов, позволяющих проводить мониторинг на кардинальноновом уровне, а именно, проводить измерения с высокой точностью, свозможностью гибкого формирования системы мониторинга, с возможностьюотслеживания быстропротекающих процессов, непрерывно и в большомобъеме информации.Наиболее подходящей и практически применимой для решения такихзадач является волоконно – оптический телеметрический комплекс,основанный на измерении спектральной характеристики волоконных решетокпоказателя преломления (далее волоконных решеток Брэгга).Важной прикладной задачей, решаемой с помощью волоконно –оптического телеметрического комплекса, является долговременная работаволоконно-оптических датчиков температуры и деформации, адаптации их кпромышленному применению, проведение измерений в большом количестветочек одновременно, с высокой частотой, точностью и надежностью длябыстрого реагирования в случае преждевременного выхода из строя объектаили оборудования, снижения и предотвращения аварийных и опасныхситуаций.1.3 Цель работы и задачи исследования.Цель данной работы - разработка методик и аппаратуры для техническойдиагностики промышленного оборудования с применением волоконно3оптического телеметрического комплекса, обеспечивающего контрольпараметров температуры и деформации объектов с высокой точностью врежиме реального времени.Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующиезадачи:•Провести анализ современных методик и аппаратуры для техническойдиагностики промышленного оборудования и предложить новую методику иаппаратурусулучшеннымиметрологическимиитехническимихарактеристиками.•Провести теоретические исследования методик нахождения спектровчувствительных элементов волоконно-оптических датчиков и выбратьподходящую из них для повышения точности работы аппаратуры.•Разработать алгоритмы обработки спектров чувствительных элементовволоконно-оптических датчиков.•Исследовать влияние температурного и деформационного воздействия наволоконные решетки Брэгга волоконно-оптических датчиков с цельюопределения достижимых технических характеристик.•Разработатьтехническоезаданиенаволоконно-оптическийтелеметрический комплекс с целью составления и утверждения техническихусловий на комплекс.•Разработать конструкцию волоконно-оптического телеметрическогокомплекса.•Провести оценку технических характеристик волоконно-оптическихдатчиков температуры и деформации.•Провестиметрологическиеиспытанияволоконно-оптическоготелеметрического комплекса.•Апробировать разработанный волоконно-оптический комплекс надействующих промышленных объектах.•Представить применимость разработанной методики и аппаратуры длярешения альтернативных задач с применением волоконно-оптических средств.1.4 Методы исследования.При выполнении работы применялись как теоретические, так иэкспериментальные методы исследования, которые способствовали решениюпоставленных задач.

Теоретические исследования проводились путемпостроения модели, основанной на формулах расчета и обработки спектровволоконных решеток Брэгга (ВБР), а также с использованием обработкиспектров с учетом температурного и деформационного воздействия на ВБР.Экспериментальные исследования проводились в нормальных климатическихусловиях на стендах ООО ИП «НЦВО – Фотоника», а также с использованиемкалибровочного оборудования, имеющего аттестацию ФГУП «ВНИИМС», и сиспользованием волоконно-оптического телеметрического комплекса всоответствии с порядком проведения поверки средств измерений (ПР 50.2.00694 ГСИ). На протяжении всей работы выполнялось сопоставлениетеоретических и экспериментальных результатов.41.5 Научная новизна работы заключается в следующем:•Разработана методика определения температуры и деформациипромышленных объектов, основанная на измерении спектральныххарактеристик волоконных решеток Брэгга и позволяющая проводитьмониторинг технического состояния промышленных объектов на новом уровне.А именно, проводить измерения с высокой точностью, с возможностью гибкогоформирования системы мониторинга, с возможностью отслеживаниябыстропротекающих процессов, непрерывно и в большом объеме.

Этопозволяет предотвратить преждевременный выход из строя объекта илиоборудования, снизить риск аварийных и опасных ситуаций.•Исследованы методики нахождения спектров чувствительных элементовволоконно-оптических датчиков. В результате проведения исследований дляразработки волоконно-оптического телеметрического комплекса была выбранаметодика установления пороговых параметров пика волоконной решеткиБрэгга.•Разработаны алгоритмы обработки спектров, позволяющие с высокойточностью находить центральную длину волны резонансного пика отраженияволоконно-оптической решетки Брэгга волоконно-оптического датчика.•Исследовано влияние температурного и деформационного воздействия наволоконные решетки Брэгга волоконно-оптических датчиков.

В результатеисследований установлена возможность одновременной регистрации кактемпературы, так и деформации с четким разделением этих физическихвеличин. Разработана методика расчета температурного и деформационноговоздействия на волоконные решетки Брэгга.1.6 Практическая ценность работы состоит в том, что:•Разработаны и утверждены технические условия на ВоТК (ТУ-5210-22177951881-2012), УРМ (ТУ-1000-440-77951881-2011), ВОДТ (ТУ-1100-31177951881-2011), ВОДД (ТУ-7378-540-77951881-2011).•Разработана конструкция волоконно-оптического телеметрическогокомплекса:Оптоэлектронная схема и принцип действия разработанногоунифицированного регистрирующего модуля с малой степенью поляризациивыходного излучения, высокой частотой работы и большим количествомоптических каналов,Конструкцияволоконно-оптическогодатчикатемпературы,позволяющего проводить измерения с точностью ±1°с в диапазоне температурот -50°с до +500°с,Конструкцияволоконно-оптическогодатчикадеформации,позволяющего проводить измерения относительной деформации с точностью0.2%, абсолютной деформации ~ 1-2 мкм с возможностью работы притемпературе до +100°С.•По результатам проведения метрологических испытаний разработанныйволоконно-оптический телеметрический комплекс внесен в государственныйреестр средств измерений, что подтверждено свидетельством об утверждении5типасредствизмеренийна"Комплексыволоконно-оптическиетелеметрические ВоТК-21х-1,55-y/40" RU.C.32.004.A №49372.•Разработанные методики и аппаратура нашли применение вальтернативных волоконно-оптических решениях.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации