Шумков Юрій Сергійович. Інформаційно-вимірювальна система досліджень лінійних кіл із зосередженими параметрами : Дис... канд. наук: 05.11.16 - 2006.
Анотація до роботи:
ШУМКОВ Ю.С. Інформаційно-вимірювальна система досліджень лінійних кіл із зосередженими параметрами. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.16 - інформаційно-вимірювальні системи. - Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2006.
Дисертація присвячена проблемі розширення діапазону і підвищення точності визначення параметрів лінійних кіл і їх компонентів на базі методів із застосуванням випробувальних сигналів (ВС) спеціальної форми, що дозволяють підвищити продуктивність систем вимірювань та контролю.
Дано обґрунтування застосування при проведені досліджень спеціально підібраних по формі ВС, які побудовані як сума експонент, та при синтезі яких враховується модель кола, що досліджується. Розроблено новий метод синтезу і формування ВС виділеного класу на основі експоненційних сплайнових моделей (ЕСМ). Отримано математичні сплайнові моделі ВС, котрі відповідають реальним сигналам у лінійних електричних колах.
Розроблено і досліджені структури формування ВС на основі ЕСМ за допомогою цифро-аналогових засобів. Проведено дослідження і отримані оцінки методичної і інструментальної складових похибки відтворення ВС на основі синтезованих ЕСМ.
Проведено дослідження і отримані оцінки похибки вимірювання параметрів лінійних електричних кіл і їх компонентів при використанні ВС, що сформовані на основі ЕСМ. Розроблено прийоми і рекомендації з мінімізації зазначеної похибки на етапі побудови сплайнової моделі ВС.
Розроблено і досліджений метод мінімізації похибки вимірювання перехідної характеристики лінійних аналогових пристроїв, обумовленої неідеальністю за формою реальних ступінчатих ВС у наносекундному діапазоні. Мінімізація здійснюється шляхом корекції ВС за формою, або врахуванні при вимірюваннях і оцінці моделі неідеальності ВС по системі “точкових” параметрів, які є зручними для безпосереднього експериментального визначення та введення по них корекції.
Розроблено нові структури засобів вимірювання із покращеними метрологічними і технічними характеристиками.
Аналіз існуючих методів вимірювання параметрів лінійних кіл у виді електричних двополюсників і їх компонентів показав, що для забезпечення високої продуктивності систем контролю та спрощення апаратури, що аналізує, перевагу мають методи, що засновані на застосуванні ВС спеціальної форми, при синтезі яких враховується модель кола, що досліджується. Це дозволило обґрунтувати практичну і наукову доцільність рішення задачі генерації класу ВС, побудованих по системі експонент, та створення на цій основі функціонально-орієнтованих систем контролю і вимірювання параметрів лінійних кіл із зосередженими параметрами. Дано обґрунтування нового підходу до синтезу моделей та формуванню ВС спеціальної форми, що ґрунтується на представленні сигналів сплайновими моделями, що відповідають реальним сигналам у лінійних електричних колах.
Розроблено новий метод синтезу і формування ВС спеціальної форми на основі ЕСМ для вимірювання і контролю параметрів лінійних кіл і їх компонентів за методом нулів і полюсів. Отримано математичні сплайнові моделі ВС. Розроблено методологію і досліджені структури формування ВС спеціальної форми на основі синтезованих ЕСМ за допомогою цифро-аналогових засобів.
Проведено дослідження і отримані оцінки похибки відтворення ВС у залежності від виду синтезованих ЕСМ, способу побудови ЕСМ ВС, співвідношення параметрів ЕСМ і відтвореної моделі ВС, а також від числа ділянок апроксимації, що дозволяє визначити відповідні вимоги при синтезі. Показано, що формування ВС на основі ЕСМ дозволяє істотно підвищити точність відтворення номінальної моделі ідеального ВС виділеного класу. Ефект головним чином виявляється при формуванні ВС малої тривалості, коли при формуванні ВС (синтезі також) може бути використане невелике число ділянок апроксимації. Це дозволяє відповідно розширити діапазон визначення параметрів лінійних кіл, що досліджуються, і їх компонентів. Досліджено інструментальні складові похибки відтворення номінальної моделі ВС, що дозволило визначити вимоги до апаратної частини, при яких інструментальна складова похибки не перевищує методичну через апроксимацію.
Проведено дослідження й отримані оцінки похибки вимірювання параметрів лінійних електричних кіл і їх компонентів при використанні ВС, що сформовані на основі ЕСМ, що підтверджують високу ефективність методу синтезу при вимірюваннях. Розроблено спосіб побудови ЕСМ ВС, при якому мінімізується похибка відтворення номінального відгуку на виході кіл, що досліджуються, що дозволяє зменшити похибку вимірювання параметрів кіл при не оптимальному співвідношенні параметрів моделі сплайнів і ВС, що формується.
Розроблено і досліджений метод мінімізації похибки вимірювання ПХ лінійних аналогових пристроїв, обумовленої неідеальністю за формою реальних ступінчатих ВС. Мінімізація здійснюється шляхом корекції ВС за формою по системі “точкових” параметрів, зручних для безпосереднього експериментального визначення та введення по них корекції. Це дозволяє підвищити точність вимірювання ПХ на основі прямої оцінки по відгуку з застосуванням реальних ВС, що мають спотворення у наносекундному діапазоні, спростити процедуру визначення параметрів ПХ.
Розроблено нові структури системних засобів вимірювання з покращеними метрологічними і технічними характеристиками.
Результати дисертаційної роботи впроваджені в НВО “Астрофізика” (м. Москва) при виконанні НДР по розробці системи автоматизованого контролю параметрів швидкодіючих АЦП і ЦАП і системи для експериментальних досліджень і автоматизованого контролю параметрів аналогових мікрозборок, на заводі “Маяк” (м. Київ) при розробці систем автоматизованого контролю пристроїв магнітної запису-відтворення мовних повідомлень. Впровадження полягає в реалізації розробленого методу мінімізації похибки вимірювання параметрів ПХ, розробці джерел ВС, що програмуються, у складі систем із корекцією форми на основі ЕСМ.
Публікації автора:
Шумков Ю.С. Структурные методы повышения точности калибраторов напряжения в области высоких частот // Вестн. Киев. политехн. ин-та. Сер. Автоматика и электроприборостроение. – 1986. - Вып. 23. - С. 92-95.
Шумков Ю.С. Синтез испытательных сигналов на основе экспоненциальной сплайн-аппроксимации для измерения и контроля параметров электрических цепей // Электроника и связь. - 2000. - № 9 . - С. 59-63.
Шумков Ю.С. Вимірювання параметрів електричних ланцюгів за методом нулів та полюсів із застосуванням випробувальних сигналів, отриманих на основі експоненційної сплайн-апроксимації // Наукові праці Донецького державного технічного університету. Сер. Обчислювальна техніка та автоматизація. - 2001. – Вип. 25 . - С. 269-277.
Shumkov Y.S. Exponential splines in electric circuits’ parameters measuring // Proc. International Conf. on Actual Problems of Measuring Technique («Measurement-98»). - Kyiv (Ukraine). – 1998. - P. 250-253.
Туз Ю.М., Шумков Ю.С. Методы формирования испытательных сигналов специальной формы в системах автоматизации эксперимента. - Киев: Общество «Знание» УССР. - 1985. - 24 с.
