05.11.13 "Прилади і методи контролю та визначення складу речовин"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17000

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 43

Багатопараметричний контроль якості функціонування інформаційно-вимірювальних систем різного призначення з урахуванням факторних впливів
(2024) Григоренко, Ігор Володимирович
Дисертаційна робота присвячена науково-практичній проблемі підвищення вірогідності методів багатопараметричного контролю якості функціонування інформаційно-вимірювальних систем різного призначення шляхом визначення та урахування факторного впливу на результат вимірювань показників контролю за рахунок використання тестових методів, методів статистичного аналізу, апарату нечіткої логіки для забезпечення максимально високої вірогідності отриманих результатів і як наслідок – підтримки встановлених у стандартах норм на вихідні параметри кінцевого продукту. The dissertation is devoted to the scientific and practical problem of increasing the reliability of methods of multi-parameter quality control of the functioning of information and measurement systems of various purposes by determining and taking into account the factor influence on the result of measurements of control indicators through the use of test methods, methods of statistical analysis, and the apparatus of fuzzy logic to ensure the highest possible reliability of the obtained results and, as a result, support of the norms established in the standards for the initial parameters of the final product.
Електромагнітний багатопараметровий перетворювач з просторово-періодичним полем для контролю циліндричних виробів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Шібан, Тамер
У дисертаційній роботі представлені науково-технічні результати дослідження електромагнітного багатопараметрового перетворювача для визначення параметрів циліндричних металевих виробів, принцип роботи якого ґрунтується на виділенні амплітуди та фази просторових гармонік неоднорідного магнітного поля, представленого у вигляді ряду Фур'є. Об'єкт дослідження достатньо повно описаний в науковій літературі. Показано, що подальше збільшення інформаційних параметрів, які контролюються одним перетворювачем може здійснюватися декількома шляхами. Наприклад, використання для живлення перетворювача струмом різних частот з подальшою фільтрацією і виділенням амплітуди і фази на кожній частоті. Така реалізація багатопараметрових датчиків досить складна і не завжди відображає справжню картину процесів, що відбуваються в об'єкті контролю через різну глибину проникнення поля (скін-ефект). Показано, що застосування результатів дослідження дає можливість отримати більш повну інформацію про об'єкт контролю, яка не могла бути отримана при використанні традиційних методів. Тому, застосування розробленого методу, є перспективним. В роботі розроблена фізико-математична модель електромагнітного перетворювача з неоднорідним розподілом електромагнітного поля для провідника зі струмом, розташованого уздовж бічної поверхні циліндричного виробу на деякій відстані d від центра металевого циліндра радіуса a. Вирішена просторова задача розподілу змінного в часі магнітного поля і отримані вирази, за якими можна обчислити функції для будь-якої просторової гармоніки, за якими можна скласти картину розподілу поля в будь-який області (всередині виробу, між виробом і провідником зі струмом, а також поза цим провідником). Отримано математичні вирази для визначення напруженості магнітного поля для r-ї і φ-ї складової, створюваного струмом одного провідника (або полюса з кінцевими кутовими розмірами). Проведено облік товщини стрічки полюса з сумарним струмом, який призводить до заміни в формулах для напруженості поля значення r на деякий ефективний радіус. Отримано математичні вирази для амплітуди і фази n-ї просторової гармоніки сигналу перетворювача, що наводиться в вимірювальних обмотках, розташованих уздовж поверхні циліндричного об'єкту контролю з кутовою координатою φ на окружності радіуса d. Для підтвердження адекватності запропонованої моделі перетворювача проведені експерименти, які показали відмінність між розрахунковими і експериментально отриманими значеннями ЕРС вихідного сигналу перетворювача. Так, наприклад, для вимірювальних обмоток, з кутовими координатами φ = 0° і φ = 180° розбіжність значень напруг склала не більше 5%, а для обмоток з розташуванням по φ = 30°, 60°, 300° і 330° розбіжність склала не більше 10%. Запропоновано також прийоми і способи виділення необхідних просторових гармонік і приглушення гармонік з високими номерами. Останнє дозволяє знизити вплив вищих просторових гармонік до 1%. Для виключення з картини просторового розподілу поля парних або непарних гармонік запропоновано використовувати систему провідників з однаковими і протилежними напрямками струмів в них. Отримано універсальні функції перетворення для амплітуди і фази n-ї складової гармоніки для перетворювача. Розроблено метод спільного контролю електричних (σ), магнітних (μr) і геометричних (а) параметрів циліндричних виробів, на основі перетворювача з одним намагнічувальним полюсом при використанні 1-ї і 2-ї просторових гармонік, який дозволяє однозначно вирішувати задачу багатопараметрового контролю для широкого сортименту виробів, різних конструкцій і режимів роботи перетворювачів. Розроблено метод на основі електромагнітного перетворювача з двома намагнічувальними полюсами і різним напрямком струму. Отримано універсальні функції перетворення з використанням 1-ї і 3-ї просторових гармонік, а також запропонований алгоритм реалізації багатопараметрового контролю параметрів циліндричних виробів. Визначено чутливості методу і знайдено раціональні режими роботи перетворювача. Виконано розрахунок і показано вплив вищих гармонік поля на вихідні сигнали перетворювача. Так, наприклад, для перетворювача з одним збуджувальним провідником, відкидання 3-ї гармоніки призведе до похибки розрахунку результуючої ЕРС, яка дорівнює 5%, а для перетворювача з двома збуджувальними провідниками, при відкиданні 5-ї гармоніки, становить 1,5%. Розроблено макет лабораторної установки з електромагнітним перетворювачем з просторово-періодичною структурою поля і проведені експериментальні дослідження по визначенню μr σ, і а з імітаційними зразками різного сортаменту для підтвердження адекватності розробленого методу. Наведена конструкція електромагнітного перетворювача з двома збуджувальними полюсами і різним напрямком намагнічувального струму з використанням амплітуди 1-ї і 3-ї просторових гармонік і фази 1-ї гармоніки. Оскільки безпосередньо оцінити похибки контролю μr, σ і а для розробленого багатопараметрового перетворювача досить складно, в роботі проведено вимірювання цих же параметрів контрольними методами. Так для визначення а досліджуваного зразка використовувався мікрометр з діапазоном вимірювання діаметра (50 ± 0,01) мм, для визначення σ циліндричного зразка використовувався контактний електричний метод на базі потенціометра постійного струму Р363-3, з класом точності 0,005, а для визначення μr використовувався метод амперметра - вольтметра для кільцевого зразка. Показано, що застосування розробленого перетворювача дозволяє отримувати найбільш повну інформацію про стан повітряних ліній електропередач, тобто визначати μr, σ, і a циліндричних дротів, а також корельованих з ними механічним навантаженням, температурою, величиною струму, що протікає в лінії та визначення питомих електричних втрат при діагностиці стану повітряних ліній електропередач, що підтверджується актом впровадження від 18.12.2015р (договір № 377551 від 27.07.2015р між НТУ «ХПІ» та ПАТ «Укргідропроект» м. Харків).
Електромагнітний багатопараметровий перетворювач з просторово-періодичним полем для контролю циліндричних виробів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Шібан, Тамер
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) зі спеціальності 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. В роботі розроблена фізико-математична модель електромагнітного перетворювача з неоднорідним розподілом електромагнітного поля провідника зі струмом, розташованого уздовж бічної поверхні циліндричного виробу на деякій відстані d від центра металевого циліндра радіуса a. Отримано математичні вирази для визначення напруженості магнітного поля для r-ї і φ-ї складової, створюваного струмом одного провідника або полюса. Проведено облік товщини стрічки полюса, який призводить до заміни в формулах для напруженості поля значення r на деякий ефективний радіус. Отримано математичні вирази для амплітуди і фази n-ї просторової гармоніки сигналу перетворювача, що наводиться в вимірювальних обмотках, розташованих уздовж поверхні циліндричного об'єкту контролю з кутовою координатою φ по колу радіуса d. Для підтвердження адекватності запропонованої моделі перетворювача проведені експерименти, які показали хороший збіг між розрахунковими і експериментальними значеннями ЕРС сигналу перетворювача. Так, наприклад, для вимірювальних обмоток, з кутовими координатами φ = 0° і φ = 180° розбіжність значень напруг склала не більше 5%, а для обмоток з розташуванням по φ = 30°, 60°, 300° і 330° розбіжність склала не більше 10%. Розроблено метод на основі електромагнітного перетворювача з двома полюсами і різним напрямком струму. Отримано універсальні функції перетворення з використанням 1-ї і 3-ї просторових гармонік, а також запропонований алгоритм реалізації багатопараметрового контролю параметрів циліндричних виробів.
Електромагнітно-акустичний товщиномір для контролю металовиробів з діелектричними покриттями
(НТУ "ХПІ", 2015) Десятніченко, Олексій Володимирович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-практичної задачі, яка полягає у забезпеченні ультразвукового контролю товщини металовиробів електромагнітно-акустичним методом при наявності діелектричних покриттів (зазорів) товщиною до 10 мм. У роботі виконано аналіз існуючих акустичних методів і пристроїв для вимірювання товщини, розглянуті основні їх переваги та недоліки. За результатами аналізу недоліків наведених методів, виділений найбільш перспективний – ЕМА метод. Розглянуто питання вибору оптимального сигналу для збудження акустичних коливань ЕМА методом. Наведено розрахунки прийнятої енергії. Дано аналіз доцільності використання різних варіантів сигналу зондування. Розглянуто електричну модель вихідного каскаду підсилювача сигналу зондування і датчика, описано особливості її роботи. Наведено результати експериментальних досліджень і розробок спрямованих на підвищення якості та продуктивності контролю товщини. Представлена конструкція макета ЕМА перетворювача для контролю металовиробів при наявності зазору між датчиком і об'єктом. Розглянуто питання побудови передавального і приймального аналогових трактів, наведені конструктивні рішення. Досліджено залежність амплітуди сигналу на генеруючої обмотці ЕМАП від напруги живлення підсилювача. Проведено дослідження залежності рівня корисного сигналу він напруги на передавальній обмотці датчика. Досліджено впливу зазору на рівень корисного сигналу. Наведено результати залежності тривалості "мертвої" зони від зазору і способи її зниження. Визначено фактори, що впливають на точність контролю. Розроблено ЕМА товщиномір, розглянуті особливості побудови та питання схемотехніки його складових частин. Розглянуто алгоритми цифрової обробки прийнятого сигналу. Наведено опис виготовленого контрольного зразка для метрологічного забезпечення толщиномера.
Електромагнітно-акустичні перетворювачі для ультразвукового контролю металовиробів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Салам, Буссі
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2020. В дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну задачу з розробки нових типів ЕМАП для ефективного ультразвукового контролю металовиробів. В роботі виконано комп’ютерне моделювання розподілу магнітних полів ЕМАП при імпульсному намагнічуванні феромагнітних та немагнітних виробів. Встановлені шляхи побудови перетворювачів з максимальною чутливістю. Розроблено метод збудження імпульсних пакетних ультразвукових імпульсів за рахунок послідовного в часі формування імпульсного магнітного та електромагнітного полів. Розроблено технічні рішення пригнічення когерентних завад в осерді та у виробі. Визначені геометричні та конструктивні параметри джерела імпульсного магнітного поля, що дало можливість збуджувати потужні синфазні пакетні імпульси високочастотних зсувних коливань в ОК. Показано, що чутливість прямих ЕМА перетворювачів з імпульсним намагнічуванням забезпечують виявлення плоскодонних відбивачів діаметром 3 мм і більше при частоті зондування 40 Гц, частоті зсувних лінійно поляризованих ультразвукових коливань 2,3 МГц, піковому струмі високочастотних пакетних імпульсів 120 А, тривалості пакетних високочастотних імпульсів струму в 6 періодів частоти заповнення, тривалості імпульсу намагнічування 200 мкс, щільності струму намагнічування 600 А/мм2 та при зазорі між ЕМАП і виробом 0,2 мм. При цьому амплітуда луна-імпульсу від дефекту по відношенню до амплітуди завад досягає 20 дБ, що дає можливість забезпечити якісну дефектоскопію металовиробів.
Електромагнітно-акустичні перетворювачі для ультразвукового контролю металовиробів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Салам, Буссі
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.11.13 «Прилади і методи контролю та визначення складу речовин» – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Дисертація присвячена розробці нових ультразвукових електромагнітно-акустичних перетворювачів з джерелом імпульсного поляризуючого магнітного поля, методів підвищення чутливості контролю та діагностики металовиробів з використанням перетворювачів такого типу. Виконано аналітичний огляд та аналіз сучасних засобів і методів контролю та діагностики електромагнітно-акустичним методом [1–3] феромагнітних і електропровідних або тільки електропровідних виробів в умовах дії постійних та імпульсних поляризуючих магнітних полів з урахуванням наявності когерентних завад різного типу, технічного рівня сучасних електромагнітно – акустичних перетворювачів, схемотехнічних рішень засобів їх живлення, прийому з виробів ультразвукових імпульсів та їх обробки, визначення відомих переваг, недоліків та можливостей використання в дослідженнях і розробках. Визначені та обґрунтовані напрямки дисертаційного дослідження: розробка електромагнітно-акустичного перетворювача у вигляді спрощеної одновиткової моделі [4] джерела магнітного поляризуючого поля з феромагнітним осердям та високочастотною котушкою, яка розміщена між осердям та металовиробом; шляхом моделювання [5] розподілення індукції поляризуючого магнітного поля на торці осердя джерела магнітного поля та в поверхневому шарі як феромагнітного так і неферомагнітного металовиробу визначено особливості розташування високочастотної котушки індуктивності під джерелом магнітного поля для ефективного збудження зсувних ультразвукових імпульсів (в центральній частині торця феромагнітного осердя) або поздовжніх ультразвукових імпульсів (біля периферійної частини торця феромагнітного осердя) [6]. Збільшення кількості витків котушки намагнічування при наявності феромагнітного осердя призводить до значного збільшення часу перехідних процесів при включенні живлення імпульсного джерела поляризуючого магнітного поля і при його виключенні. В результаті час дії імпульсу живлення збільшується до 1 мс і більше, що призводить до збільшення сили притягування ЕМАП до феромагнітного виробу, додаткових втрат електроенергії, погіршенню температурного режиму перетворювача. Для зменшення часу дії імпульсу живлення джерела магнітного поля необхідно зменшувати кількість витків котушки намагнічування, але це призводить до зменшення величини магнітної індукції навіть при наявності феромагнітного осердя. В результаті раціонального вибору конструкції джерела магнітного поля встановлена необхідність виконання його котушки намагнічування плоскою двовіконною трьохвитковою і виготовляти з високоелектропровідного високотеплопровідного матеріалу [7-9]. Осердя повинно бути розміщено в вікнах котушки намагнічування тільки торцями. В результаті час дії імпульсу намагнічування зменшено до 200 мкс, що достатньо для контролю виробів товщиною до 300 мм. Високочастотна котушка індуктивності виконана з двома лінійними робочими ділянками, які розташовуються під вікнами котушки намагнічування [9]. При протилежних напрямках високочастотного струму в цих робочих ділянках в поверхневому шарі виробу збуджуються синфазні потужні імпульси зсувних ультразвукових хвиль. При цьому відношення збуджуваних амплітуд зсувних та поздовжніх імпульсів перевищує 30 дБ. Тобто когерентні імпульси поздовжніх хвиль при контролі луна методом практично не будуть впливати на результати діагностики феромагнітних виробів. Розроблені варіанти конструкцій електромагнітно-акустичних перетворювачів з одновитковими [7], двовитковими [8] та трьохвитковими [9] котушками намагнічування джерела імпульсного поляризуючого магнітного поля. При одновитковій котушці [7] перехідні процеси при включенні імпульсу живлення мінімальні. Проте необхідно збуджувати в котушці струм з силою в кілька кА, що ускладнює температурний режим перетворювача та апаратуру живлення. При трьохвитковій котушці [9] намагнічування амплітуда донних імпульсів по відношенню до амплітуди завад перевищує 24 дБ, що дозволяє проводити контроль та діагностику значної кількості металовиробів. При використанні шихтованого осердя [9] відношення амплітуд корисного сигналу і шуму збільшилося до 38 дБ, що дає можливість проводити ультразвуковий контроль лунаметодом. Розроблено метод [10 ] ультразвукового електромагнітно- акустичного контролю феромагнітних виробів, суть якого заключається в збудженні ультразвукових імпульсів шляхом формування в поверхневому шарі феромагнітного виробу двох рядом розташованих короткочасно намагнічених ділянок з протилежним напрямком векторів магнітної індукції поляризуючого поля, збудженні в намагнічених ділянках пакетних імпульсів електромагнітного поля з протилежно направленими векторами напруженості тривалістю в кілька періодів високої частоти заповнення, при цьому збудження імпульсів електромагнітного поля виконують в момент часу, який дорівнює часу перехідних процесів з встановлення робочої величини індукції поляризуючого магнітного поля, а прийом ультразвукових імпульсів відбитих з виробу виконується в період часу tпр, який визначається за виразом T – t1 – t2 – t3 < tпр = t1 + t2 + t3 + 2H/C, де Т – тривалість імпульсу намагнічування; t1 – час перехідних процесів з встановлення робочої величини індукції поляризуючого магнітного поля; t2 – час дії пакетного імпульсу електромагнітного поля; t3 – час затухаючих коливань в плоскій високочастотній котушці індуктивності; Н – товщина виробу або відстань в об’ємі виробу, які підлягають ультразвуковому контролю; С – швидкість поширення зсувних ультразвукових хвиль в матеріалі виробу. Встановлено [9] [9], що завади в феромагнітному осерді, обумовлені ефектом Баркгаузена та магнітострикційним перетворенням електромагнітної енергії в ультразвукову при збудженні ультразвукових імпульсів, практично виключаються за рахунок виготовлення осердя шихтованим, матеріал пластин осердя повинен мати низький коефіцієнт магнітострикційного перетворення, пластини осердя повинні бути орієнтовані перпендикулярно провідникам робочих ділянок плоскої високочастотної котушки індуктивності, а також заповненням щілин між пластинами осердя рідиною із значною густиною, наприклад гліцерином. Показано, що чутливість прямих ЕМА перетворювачів з імпульсним намагнічуванням при живленні розробленим генератором пакетних зондуючих високочастотних імпульсів [11 ] та прийомі малошумлячим підсилювачем [12 ] забезпечують виявлення плоскодонних відбивачів діаметром 3 мм і більше при частоті зондування 40 Гц, піковому високочастотному струмі 120 А, частоті зсувних лінійно поляризованих ультразвукових коливань 2,3 МГц, тривалості високочастотного пакетного імпульсу 6…7 періодів частоти заповнення, тривалості імпульсу намагнічування 200 мкс, густині струму намагнічування 600 А/мм2 та при зазорі між ЕМАП і виробом 0,2 мм [9] [9]. При цьому амплітуда луна імпульсу відбитого від дефекту по відношенню до амплітуди завад досягає 20 дБ. Розроблені ЕМАП захищені 2 патентами на корисну модель.
Магнітострикційний рівнемір рідинних середовищ з багатократним відбиттям ультразвукового торсійного імпульсу
(НТУ "ХПІ", 2018) Шаповалов, Олексій Іванович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, Сєвєродонецьк. Захист відбудеться на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.09 у Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-прикладної задачі – розробці магнітострикційного рівнеміра рідинних середовищ, який дозволяє підвищити ефективність використання ємностей за рахунок зменшення зони нечутливості, розширення діапазону та зменшення похибок вимірювання. На основі теорії реологічних перетворень досліджені електромеханічні процеси в магнітострикційному перетворювачі. Перетворювачі описуються нелінійними диференціальними рівняннями, що дало можливість вивчити вплив нелінійності на метрологічні характеристики рівнеміра та розробити заходи щодо їх покращення. Отримано математичні моделі запропонованого рівнеміра в аналітичній формі. Виконано дослідження похибок вимірювання методом інтегрального функціоналу. Запропоновано структурну схему магнітострикційного рівнеміра з багатократним відбиттям ультразвукового торсійного імпульсу та розроблені алгоритми обробки вимірювальної інформації і програмне забезпечення для мікропроцесора.
Магнітострикційний рівнемір рідинних середовищ з багатократним відбиттям ультразвукового торсійного імпульсу
(Східноукраїнський національний університет ім. Володимира Даля, 2017) Шаповалов, Олексій Іванович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, Сєвєродонецьк. Захист відбудеться на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.09 у Національному технічному університеті "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-прикладної задачі – розробці магнітострикційного рівнеміра рідинних середовищ, який дозволяє підвищити ефективність використання ємностей за рахунок зменшення зони нечутливості, розширення діапазону та зменшення похибок вимірювання. На основі теорії реологічних перетворень досліджені електромеханічні процеси в магнітострикційному перетворювачі. Перетворювачі описуються нелінійними диференціальними рівняннями, що дало можливість вивчити вплив нелінійності на метрологічні характеристики рівнеміра та розробити заходи щодо їх покращення. Отримано математичні моделі запропонованого рівнеміра в аналітичній формі. Виконано дослідження похибок вимірювання методом інтегрального функціоналу. Запропоновано структурну схему магнітострикційного рівнеміра з багатократним відбиттям ультразвукового торсійного імпульсу та розроблені алгоритми обробки вимірювальної інформації і програмне забезпечення для мікропроцесора.
Метод и устройство контроля кратковременной перегрузочной способности высоковольтного кабеля в условиях производства
(НТУ "ХПИ", 2016) Антонец, Тарас Юрьевич
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 – приборы и методы контроля и определения состава веществ. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке метода контроля кратковременной перегрузочной способности высоковольтного силового кабеля в условиях производства и необходимый комплекс аппаратуры для его экспериментального подтверждения. Предложена модель нагрева жилы в начальный период нагрева кабеля, которая является решением дифференциального уравнения второй степени для теплового баланса в течение адиабатного нагрева кабеля. Модель позволила количественно характеризовать кратковременную перегрузочную способность кабеля и сравнивать ее с кратковременной перегрузочной способностью, полученной с помощью известных моделей нагрева кабеля. Предложен количественный показатель кратковременной перегрузочной способности высоковольтного кабеля со сшитой полиэтиленовой изоляцией для контроля изготовленных кабелей в условиях производства. Данный показатель не зависит от условий окружающей среды, а значит, является качественной характеристикой самого кабеля. Создан и опробован комплекс аппаратуры для определения показателя кратковременной перегрузочной способности высоковольтного кабеля в условиях производства. Проверен разработанный метод оперативного неразрушающего контроля показателей кратковременной перегрузочной способности на примере СПЭ-кабеля на напряжение 35 кВ.
Метод контролю струмових перевантажень в силових кабелях середньої напруги
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Гонтар, Юлія Григорівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 "Прилади і методи контролю та визначення складу речовин" – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". Дисертаційна робота присвячена розробці методу контролю струмових перевантажень в силових кабелях середньої напруги з ізоляцією із зшитого поліетилену. Виконано аналітичний огляд технічних переваг силових кабелів з ізоляцією із зшитого поліетилену; визначено, що при модернізації існуючих та проектуванні нових розподільчих мереж найважливішою є інформація про величину гранично допустимих струмів навантаження, що визначається саме за температурою струмопровідних жил кабелів. При значному перевищенні рівня нагрівання провідників (вище допустимого) струм навантаження повинен бути скоригований, що важливо для ефективного функціонування лінії в складі енергосистеми. Встановлено, що тривало допустимий струм в нормованих умовах експлуатації є головною технічною характеристикою пропускної спроможності кабелю. Використання стандартних методів визначення пропускної спроможності вимагає урахування особливостей конструкції кабелю, які притаманні саме кабелям середньої напруги зі зшитою поліетиленовою ізоляцією. В результаті проведених досліджень запропоновано модель, яка дозволяє визначати параметри тривалого струмового навантаження ЗПЕ-кабелю за рахунок введення в систему рівнянь аналітичного виразу для визначення коефіцієнту розсіяння тепла. Це дозволило врахувати особливості конструкції кабелю. Визначені та обґрунтовані напрямки дисертаційного дослідження. Теоретично і експериментально підтверджено метод контролю допустимих струмових перевантажень шляхом визначення постійної нагрівання кабелю струмом перевантаження. Проведено теоретичні та експериментальні дослідження визначення динаміки нагрівання кабелів АПвЕгаПу – 1×70 – 35 кВ та ААШв 1х 75 – 10 кВ за різних температур оточуючого середовища. Проведений розрахунок динаміки нагрівання даних кабелів за допомогою двохпараметричної експоненційної моделі (параметр масштабу τmax = Θгр – Θос і параметр форми експоненти β), враховано умову збереження теплового балансу. Для даних типів конструкцій кабелів визначена стала нагрівання β. Встановлено, що за можливості, слід віддати перевагу експериментальному визначенню динаміки нагрівання конкретного кабелю в визначених умовах. За допомогою статистичної моделі визначено точність експериментальної оцінки. Проведено аналіз результатів розрахунку сталої нагріву жили, визначеної за різними моделями для кабелю АПвЕгаПу–1×70 – 35 кВ. Визначено, що порівняння орієнтовно розрахованих оцінок сталої нагрівання двох типів кабелів середньої напруги з результатами оцінювання відповідних значень як параметрів лінійної функції за результатами вимірювання динаміки нагрівання жил цих кабелів свідчить про те, що орієнтовний розрахунок сталої нагрівання кабелів середньої напруги відображає особливості їх конструкції, не вимагає тривалого експерименту і дозволяє тим самим оперативно і адекватно оцінити вплив конструкції кабелю на динаміку його нагрівання, використовуючи двохпараметричну експоненту. Проаналізовано вплив технологічних особливостей виготовлення ЗПЕ-кабелів. Проведено аналіз впливу структури напівпровідного екрану на розподіл електричного поля в ізоляції ЗПЕ-кабелю на напругу 35 кВ. Встановлено, що за умови застосування в матеріалі екрану пічної сажі замість ацетиленової на границі екран-ізоляція можуть виникати місця локального посилення електричного поля. Розроблено програми обчислень для методу подвійного конформного перетворення з метою визначення розподілу напруженості електричного поля з урахуванням того, що діелектрик складається з шарів з різними електрофізичними параметрами. Отримано аналітичне рішення для знаходження розподілу потенціалу в замкненій області. Проаналізовано процес дегазації ЗПЕ-кабелю, на основі протоколів термогравиметричного аналізу дані практичні рекомендації щодо строків дегазації. Встановлено, що у разі використання в матеріалу екрану ацетиленової сажу і забезпечено повну дегазацію кабелю, то максимальна напруженість електричного поля в ізоляції кабелю на напругу 35 кВ не перевищує 4…4,5 кВ/мм. В іншому разі локальне значення максимальної напруженості електричного поля в ізоляції кабелю на напругу 35 кВ може досягати кількох десятків кВ/мм, що є причиною виникнення часткових розрядів в ізоляції. Розроблено методу оцінки та контролю струмових перевантажень в ЗПЕ-кабелях середньої напруги. Встановлено, що необхідною умовою визначення допустимого струмового навантаження є визначення кривих перевантажувальної спроможності у вигляді залежностей кратності струму перевантаження Іп до гранично допустимого струму Ідоп в стаціонарному режимі роботи кабелю від часу перевантаження. Такі залежності дозволяють розробляти нормативи для конкретних кабельних ліній, оскільки відповідні кратності залежать від певних умов прокладання та експлуатації. За умови, що режим навантаження є допустимим, тобто поточний перегрів не перевищує максимально допустимий, визначено струм та час допустимого перевантаження. Проведено розрахунок коефіцієнту допустимого перевантаження від часу перевантаження. Встановлено, що визначення коефіцієнту допустимого перевантаження k дозволяє представити перевантажувальну здатність конкретного кабелю компактно у вигляді сімейства кривих допустимих перевантажень, при цьому необхідною є лише інформація про сталу нагрівання β. За результатами дослідження знайдено діапазон можливих режимів тривалого струмового навантаження для конкретної конструкції кабелю, визначено часові та температурні межі при заданому коефіцієнті перевантаження. Запропоновано представлену систему контролю допустимого струмового перевантаження ЗПЕ-кабелів інтегрувати в існуючу систему контрольних випробувань на підприємстві. Дані практичні рекомендації щодо впровадження запропонованого методу в систему існуючих контрольних випробувань на кабельних підприємствах. Відзначено, що доцільно використовувати запропонований метод контролю як неруйнівну діагностику силових кабелів. Результати розробок захищені патентом України на корисну модель. Розроблений метод контролю струмових перевантажень в силових кабелях середньої напруги впроваджено на кабельному заводі ТОВ "ЄВРОПАН" та в навчальному процесі кафедри електроізоляційної і кабельної техніки НТУ "ХПІ" при підготовці бакалаврів та магістрів за спеціальністю 141 – "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка", а саме в курсах "Основи кабельної техніки", "Розрахунок і конструювання силових кабелів і проводів", "Техніка випробувань електроізоляційних, кабельних та оптоволоконних систем".
Метод контролю струмових перевантажень в силових кабелях середньої напруги
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Гонтар, Юлія Григорівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Дисертаційна робота присвячена розробці методу контролю струмових перевантажень в силових кабелях середньої напруги з ізоляцією із зшитого поліетилену. Запропоновано модель, яка дозволяє визначати параметри стаціонарного теплового режиму конкретного кабелю за будь-якого струму навантаження. Вдосконалено математичну модель для визначення параметрів тривалого струмового навантаження ЗПЕ-кабелю за рахунок введення в систему рівнянь аналітичного виразу для визначення коефіцієнту розсіяння тепла, що дозволило врахувати особливості конструкції конкретного кабелю. Проаналізовано діапазон експлуатаційних режимів, в яких необхідно оцінювати перевантажувальну здатність кабелів зі ЗПЕ-ізоляцією. Проведено теоретичні та експериментальні дослідження визначення динаміки нагрівання кабелю АПвЕгаПу – 1×70 – 35 кВ в умовах реального виробництва. Проаналізовано вплив технологічних особливостей виготовлення ЗПЕ-кабелів. Встановлено, що за умови застосування в напівпровідних екранах пічної сажі замість ацетиленової на границі екран-ізоляція можуть виникати місця локального посилення електричного поля. Проаналізовано процес дегазації ЗПЕ-кабелю, на основі протоколів термогравиметричного аналізу дані практичні рекомендації щодо строків дегазації. За умови, що режим навантаження є допустимим, тобто поточний перегрів не перевищує максимально допустимий, визначено струм та час допустимого перевантаження. Встановлено діапазон можливих режимів тривалого струмового навантаження для конкретної конструкції кабелю, визначено часові та температурні межі при заданому коефіцієнті перевантаження. Дані практичні рекомендації щодо впровадження запропонованого методу в систему існуючих контрольних випробувань на кабельних підприємствах. Відзначено, що доцільно використовувати запропонований метод контролю як неруйнівну діагностику силових кабелів.
Метод та засіб контролю для визначення напрямку на точкові джерела гамма-випромінювання
(НТУ "ХПІ", 2016) Білик, Захар Валентинович
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну задачу підвищення точності визначення напрямку в просторі на точкове джерело гамма-випромінювання (ДГВ) постійного та імпульсного характеру. Вперше розроблено прецизійний метод з використанням засобу для визначення напрямку на точкові ДГВ з асиметричними поглиначами в площині, похибка вимірювання якого не виходить за межі ± 0,0138°, за рахунок визначення напрямку межею між максимальною та мінімальною товщиною асиметричного поглинача. Вперше встановлено ефект збільшення величини розсіювання гамма-квантів при проходженні їх вздовж мідно-свинцевої поверхні, використання якого дозволило суттєво підвищити точність визначення напрямку на точкове ДГВ. Запропоновано фізико-математичну модель визначення напрямку в просторі на точкове ДГВ, включаючи імпульсне, асиметричними та кульовим поглиначами, яка дозволила залежно від положення точкового ДГВ у просторі визначити товщину поглиначів та теоретичні коефіцієнти пропорційності, що забезпечують визначення кута, і, відповідно, суттєво підвищити точність методу та розробити прецизійні вимірювачі напрямку на ДГВ. Отримав подальший розвиток метод визначення напрямку в просторі на точкове постійне та імпульсне ДГВ за рахунок використання фізико-математичної моделі та теоретичних коефіцієнтів пропорційності, що отримані з відношення коефіцієнтів пропускання детекторів, проведення калібрування розробленого засобу для всіх кутів у просторі та енергій ДГВ, а також використання чотирьох блоків детектування з багатоканальними аналізаторами імпульсів гамма-випромінювання, які працюють у спектрометричному режимі одночасно. Розроблено засоби для визначення напрямку на гамма-джерело з асиметричними та кульовим поглиначами, що дозволяють проектувати пристрої для визначення напрямку на гамма-джерела, включаючи імпульсні. Проведені експериментальні дослідження, що показали можливість визначення напрямку на постійні та імпульсні ДГВ у просторі з похибкою, яка не перевищує 16°. Результати дисертаційної роботи впроваджено в ХНУ ім. В. Н. Каразіна, в державній установі "Інститут медичної радіології ім. С. П. Григор'єва Національної академії медичних наук України" та на факультеті військової підготовки НТУ "ХПІ".
Метод та засіб контролю для визначення напрямку на точкові джерела гамма-випромінювання
(НТУ "ХПІ", 2017) Білик, Захар Валентинович
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну задачу підвищення точності визначення напрямку в просторі на точкове джерело гамма-випромінювання (ДГВ) постійного та імпульсного характеру. Вперше розроблено прецизійний метод з використанням засобу для визначення напрямку на точкові ДГВ з асиметричними поглиначами в площині, похибка вимірювання якого не виходить за межі ± 0,0138°, за рахунок визначення напрямку межею між максимальною та мінімальною товщиною асиметричного поглинача. Вперше встановлено ефект збільшення величини розсіювання гамма-квантів при проходженні їх вздовж мідно-свинцевої поверхні, використання якого дозволило суттєво підвищити точність визначення напрямку на точкове ДГВ. Запропоновано фізико-математичну модель визначення напрямку в просторі на точкове ДГВ, включаючи імпульсне, асиметричними та кульовим поглиначами, яка дозволила залежно від положення точкового ДГВ у просторі визначити товщину поглиначів та теоретичні коефіцієнти пропорційності, що забезпечують визначення кута, і, відповідно, суттєво підвищити точність методу та розробити прецизійні вимірювачі напрямку на ДГВ. Отримав подальший розвиток метод визначення напрямку в просторі на точкове постійне та імпульсне ДГВ за рахунок використання фізико-математичної моделі та теоретичних коефіцієнтів пропорційності, що отримані з відношення коефіцієнтів пропускання детекторів, проведення калібрування розробленого засобу для всіх кутів у просторі та енергій ДГВ, а також використання чотирьох блоків детектування з багатоканальними аналізаторами імпульсів гамма-випромінювання, які працюють у спектрометричному режимі одночасно. Розроблено засоби для визначення напрямку на гамма-джерело з асиметричними та кульовим поглиначами, що дозволяють проектувати пристрої для визначення напрямку на гамма-джерела, включаючи імпульсні. Проведені експериментальні дослідження, що показали можливість визначення напрямку на постійні та імпульсні ДГВ у просторі з похибкою, яка не перевищує 16°. Результати дисертаційної роботи впроваджено в ХНУ ім. В. Н. Каразіна, в державній установі "Інститут медичної радіології ім. С. П. Григор'єва Національної академії медичних наук України" та на факультеті військової підготовки НТУ "ХПІ".
Метод і пристрій контролю короткочасної перевантажувальної здатності високовольтного кабелю в умовах виробництва
(НТУ "ХПІ", 2016) Антонець, Тарас Юрійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016 р. Дисертація присвячена розробці методу контролю короткочасної перевантажувальної здатності високовольтного силового кабелю в умовах виробництва та необхідний комплекс апаратури для його експериментального підтвердження. Запропоновано модель нагріву жили в начальний період нагріву кабелю. Модель дозволила кількісно характеризувати короткочасну перевантажувальну здатність кабелю і порівнювати її з короткочасною перевантажувальною здатністю, одержаною за допомогою відомих моделей нагріву кабелю. Виконано теоретичні та експериментальні дослідження для визначення теплофізичних параметрів відведення тепла з поверхні кабелю в приміщенні та дослідження залежності нагріву кабелю від відстані між фазами при прокладанні в площині. Запропоновано кількісний показник короткочасної перевантажувальної здатності високовольтного кабелю зі зшитою поліетиленовою ізоляцією для контролю виготовлених кабелів в умовах виробництва. Перевірено розроблений метод оперативного неруйнівного контролю показників короткочасної перевантажувальної здатності на прикладі ЗПЕ-кабелю на напругу 35 кВ.
Методи і засоби збудження ультразвукових імпульсів ємнісним методом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Ноздрачова, Катерина Леонідівна
Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2020. В дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-практичну проблему – розвиток теоретичних положень та засобів для збудження високочастотних ультразвукових імпульсів ємнісними перетворювачами у виробах з електропровідних матеріалів з підвищеною чутливістю за рахунок збільшення відношення амплітуд корисного сигналу до завад. У дисертаційній роботі вперше розроблена математична модель ємнісного перетворювача, призначеного для збудження ультразвукових коливань в електропровідному виробі, за допомогою якої вирішені дві задачі електростатики та динамічної теорії пружності для кусково-однорідного середовища. Експериментально побудовані діаграми спрямованості акустичного поля та визначені основні фактори, які впливають на інтенсивність ультразвукових імпульсів, що збуджуються ЄП. Розроблені нові конструкції ємнісних перетворювачів призначених для контролю електропровідних виробів різними типами ультразвукових хвиль. Застосування даних перетворювачів дозволить значно підвищити відношення сигнал/завада. Розроблено високочастотні генератори збудження високовольтних пакетів одно- та двополярних імпульсів для живлення ємнісних перетворювачів. Експериментально підтверджена можливість збудження поздовжніх та поверхневих хвиль ємнісними перетворювачами з інтенсивністю ультразвукового поля, достатньою для проведення вимірювань, контролю та діагностики. Практичне значення роботи полягає в технічній можливості використання ємнісних перетворювачів для ультразвукового контролю, вимірювань та діагностики електропровідних виробів. Для реалізації ємнісного методу розроблено і виготовлено: макети пристроїв для досліджень характеристик ЄП різного призначення; генератори високовольтних імпульсів напруги для живлення ЄП; стійкий до дії шумів підсилювач ультразвукових сигналів; макет приладу для формування вхідних імпульсів генераторів напруги з можливістю регулювання частоти, тривалості, частоти зондування тощо; методику побудови вихідних каскадів генераторів живлення ЄП. Створено програмне забезпечення для роботи макетів пристроїв для досліджень характеристик ЄП різного призначення.
Методи і засоби збудження ультразвукових імпульсів ємнісним методом
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ноздрачова, Катерина Леонідівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". Дисертація присвячена розробці нових теоретичних положень та засобів для збудження високочастотних ультразвукових імпульсів ємнісними перетворювачами (ЄП) з підвищеною чутливістю на основі збільшення відношення амплітуд корисного сигналу до завад у виробах з електропровідних матеріалів. Виконано аналітичний огляд та аналіз сучасних засобів і методів контролю та діагностики безконтактними ультразвуковими методами неруйнівного контролю. Встановлено, що в значній мірі виключити недоліки традиційного контактного та безконтактного ультразвукових методів збудження високочастотних ультразвукових імпульсів в електропровідних виробах можливо за рахунок застосування нових принципів створення приладів, адаптації сучасних методів виділення корисних імпульсів з шумів і перешкод, нетрадиційних схемотехнічних рішень. Таким чином можливе збільшення чутливості і підвищення ефективності роботи і області застосування ємнісних перетворювачів і приладів на їх основі. Встановлено доцільність використання відношення амплітуди корисного сигналу до амплітуди завад як характеристику чутливості. Створена математична модель перетворювача ємнісного типу в режимі збудження ультразвукових хвиль в металах. Побудовано замкнутий розв'язок задачі електростатики для кусково-однорідного середовища, в якій напівпростір заповнений металом з кінцевими значеннями електричної провідності і магнітної проникності. Отримано вираз для розрахунку поверхневої щільності статичного електричного заряду на поверхні металевого зразка. Отримано і досліджено вираз для розрахунку поверхневої щільності сил Кулона, які формуються перетворювачем ємнісного типу з дисковим електродом. Показано, що основними впливаючими факторами, що визначають поверхневу щільність сил Кулона, і, як наслідок, чутливість перетворювача, є: поляризуюча напруга; ємність перетворювача (діелектрична проникність); розмір перетворювача; величина зазору між перетворювачем і виробом; форма перетворювача. Отримано вираз для розрахунку амплітудного множника хвилі Релея, що радіально поширюється і збуджується перетворювачем ємнісного типу з дисковим електродом. Введено поняття хвильової характеристики перетворювача ємнісного типу з дисковим електродом. Наведено результати дослідження ефективності збудження радіально поширюючихся хвиль Релея в широкому частотному діапазоні. Показано, що збудження ультразвукових імпульсів з частотному спектрі в сотні кілогерц можливо перетворювачем, у якого радіус диска не перевищує п'яти міліметрів. На основі теоретичних здобутків виконано експериментальні дослідження, з яких встановлено: при діаметрах випромінюючого електрода ємнісного перетворювача 5 ... 9,5 мм щільність зарядів плавно спадає до кромки електрода і триває за його межами; при діаметрах випромінюючих електродів 20 ... 31 мм починає проявлятися більш рівномірна область в районі центру електрода, потім відбувається збільшення щільності зарядів при наближенні до краю електрода і потім плавне зменшення щільності, в тому числі і за межами проекції електрода, але в меншій мірі, ніж при малих відносних розмірах електродів; при товщині досліджених зразків в діапазоні 5 ... 25 мм тіньовим методом осциляцій прийнятих п’єзоелектричним перетворювачем імпульсів по амплітуді поперек збуджуючого імпульсного акустичного поля не спостерігалося; характер залежності амплітуд першої і другої напівхвилі прийнятого першого тіньового імпульсу при всіх досліджених діаметрах електродів ЄП і товщині зразків практично збігаються; враховуючи розподіл амплітуди акустичного поля сформованого ємнісним перетворювачем з діаметрами близько 20 мм і більше можна припустити, що заряди на поверхні електрода ємнісного перетворювача також розподіляються нерівномірно, концентруючись ближче до його краю, тому що це характерно для одиночного відокремленого електропровідного тонкого диска; при визначенні діаграми спрямованості ємнісного перетворювача необхідно враховувати реальну випромінюючу поверхню. Виходячи з теоретичних досліджень, пояснити ефект плавного зменшення амплітуди ультразвукового імпульсу і існування її за проекцією електрода ємнісного перетворювача на поверхні електропровідного виробу можна тим, що на «індуковані» на поверхні півпростору заряди діють дві основні сили. З одного боку – сила притягнення зарядами на поверхні металу електрода ємнісного перетворювача, а з протилежного – сили відштовхування однойменних зарядів на поверхні металу зразка. Очевидно, сили відштовхування і призводять до зміщення зарядів за проекцію електрода ємнісного перетворювача на півпростір металу, зменшуючи їх щільність під проекцією. З наведених даних також випливає, що при зменшенні діаметра ємнісного перетворювача, розподіл зарядів в поверхневому шарі металу стає більш нерівномірним (в відносних розмірах). При виконанні роботи розроблено і виготовлено блок формувача послідовності імпульсів, модуль гальванічної опторозв’язки, високовольтний напівміст і підвищуючий симетричний широкосмуговий трансформатор для використання в складі вимірювальної, контрольної та діагностичної техніки на основі ЄП. Запропоновано варіант практичної реалізації одно– та двополярних генераторів потужних радіоімпульсів напруги на базі мікроконтролера, силових MOSFET транзисторів і симетричного підвищуючого широкосмугового трансформатора, який забезпечує на ємнісний перетворювач високочастотні високовольтні імпульси позитивної та негативної полярності, амплітудою до 1 кВ, частотою до 5 МГц тривалістю три періоди частоти заповнення. Експериментально доведено можливість реалізувати випромінювання ультразвукових коливань ємнісним методом на практиці, із застосуванням сучасних досягнень в області електротехніки. Показано, що співвідношення донний сигнал / завада досягає 15,5 разів. Можливе подальше підвищення амплітуди збуджуючих імпульсів шляхом підвищення поляризуючої і імпульсної напруги. Визначено «мертву» зону, що для однополярної схеми включення складає 26,55 мм, двополярної – 17,7мм. Одне з досягнень даної розробки дає можливість розроблену схему зробити портативною у вигляді макету дефектоскопу. Розроблені конструкції ємнісних перетворювачів, що забезпечує більш високу ефективність перетворення електричної енергії в акустичні в порівнянні з відомими конструкціями: – способи ємнісного збудження і прийому імпульсів високочастотних поверхневих хвиль за допомогою різних варіацій верхніх електродів перетворювача (що розміщуються над поверхнею виробу) і відстаней між ними, які повинні бути кратними довжині хвилі; – роздільно – поєднані безконтактні ультразвукові ємнісні перетворювачі для контролю імпульсами поверхневих хвиль. Їх конструкція передбачає розміщення випромінюючого і приймаючого електродів перетворювача в одному корпусі, що значно підвищить ефективність контролю і зменшить завади прийнятих імпульсів за рахунок такого конструктивного рішення; – комбіновані ємнісні перетворювачі для контролю імпульсами ультразвукових хвиль Релея фізико–механічних властивостей металовиробів. Особливості конструкції такого типу ємнісних перетворювачів дають можливість мати високу захищеність від когерентних акустичних завад, що є важливим при визначенні таких параметрів матеріалів як твердість, коефіцієнт Пуасона і т.д.; – на основі безконтактного ємнісного ультразвукового методу запропоновано способи збудження ультразвукових об’ємних хвиль під кутом до поверхні електропровідного виробу, детально описані схеми і принцип їх реалізації. Визначено, що ефективність безконтактного збудження ультразвукових імпульсів в електропровідному виробі під кутом до поверхні забезпечується за рахунок складання з однаковою фазою амплітуд ультразвукових імпульсів в заданому напрямку; – спектральний спосіб ультразвукового ємнісного виявлення дефектів на донній поверхні електропровідного виробу. За допомогою якого можна підвищити ефективність виявлення пошкоджень донної поверхні ОК аналізуючи спотворення форми огинаючої спектру прийнятого ємнісним методом пакетного ультразвукового сигналу; – ємнісні ультразвукові прямі суміщені перетворювачі з регульованою діаграмою спрямованості. Розглянуто два типа перетворювачів, з фіксованим верхнім електродом, радіус викривлення якого визначено експериментально заздалегідь і з електродом, радіус якого можна регулювати в процесі контролю. Основною особливість реалізації цих способів є забезпечення рівномірності діаграми спрямованості. – ємнісний спосіб збудження і прийому пружних хвиль. При якому верхній електрод являється як збудником УЗК і приймачем, електричні імпульси на який подаються певної форми з певною періодичністю та амплітудою, що забезпечує підвищення чутливості розробленого способу. – ультразвуковий комп’ютеризований макет дефектоскопу ємнісного типу. Прилади, які не мають пристрою сполучення з комп'ютером, часто використовуються в дуже обмеженому полі дій. В основному це портативні моделі, що використовуються в польових умовах. У стаціонарному режимі введення інформації в комп'ютер часто є необхідною функцією. Переваги комп'ютеризації фізичних засобів отримання інформації: розширення функціональних можливостей приладів; поліпшення технічних характеристик приладів, зокрема підвищення достовірності результатів контролю; підвищення продуктивності контролю; можливість використання персоналу без глибокої спеціальної підготовки; подання інформації у вигляді, зручному для оператора. Тобто, застосування комп’ютерів та мікропроцесорної техніки при розробці дефектоскопів, що використовують ємнісний перетворювачів дозволить не тільки підвищити чутливість контролю, а й швидкодію обробки прийнятої інформації.
Методи і засоби підвищення точності діелькометричних вологомірів
(НТУ "ХПІ", 2016) Голуб, Катерина Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" МОН України, Харків, 2016. Дисертаційна робота присвячена підвищенню точності діелькометричних вологомірів шляхом удосконалення та розробки методів і засобів, що дозволяють зменшити "сортову невизначеність" вимірювань даними вологомірами. У дисертації запропоновано тестові алгоритми визначення вологості речовин, що дозволяють компенсувати "сортову невизначеність" вимірювань діелькометричними вологомірами: перший тестовий алгоритм, в якому в якості тестових впливів застосовують адитивний і мультиплікативний тести; другий тестовий алгоритм, в якому крім адитивного і мультиплікативного тестів проводять комбінований тест. Проведено порівняльний аналіз отриманих тестових алгоритмів з найбільш досконалими серед виявлених аналогів. Для реалізації запропонованих тестових алгоритмів розроблено ємнісний первинний перетворювач вологості сипучих і рідинних речовин адаптивного вологоміра. Наведено методику калібрування первинного перетворювача на основі термогравіметричного методу визначення вологості. Із застосуванням процедури ітераційного планування експерименту отримано математичну модель вимірювального процесу для визначення вологості сипучих речовин термогравіметричним методом, в результаті чого визначено фактори, що мають найбільший вплив при визначенні вологості даним методом, і оцінено невизначеність вимірювань.
Методы и средства повышения точности диэлькометрических влагомеров
(Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского "Харьковский авиационный институт", 2016) Голуб, Екатерина Юрьевна
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 – приборы и методы контроля и определения состава веществ. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" МОН Украины, Харьков, 2016. Диссертационная работа посвящена повышению точности диэлькометрических влагомеров путем усовершенствования и разработки методов и средств, позволяющих уменьшить "сортовую неопределенность" измерений данными влагомерами. Проведен анализ существующих методов и современных аналогов определения влажности, в результате которого выбран диэлькометрический метод определения влажности. Также проведен анализ способов определения влажности в рамках диэлькометрического метода. Выделены достоинства и недостатки каждого способа. В соответствии с требованиями по компенсации влияния сорта материала выбран способ измерения влажности с применением тестовых методов. Рассмотрены тестовые алгоритмы определения влажности веществ диэлькометрическими влагомерами. Для каждого тестового алгоритма проведена проверка на инвариантность к изменению начальной диэлектрической проницаемости исследуемого материала. По результатам проверки дано заключение о том, что ни один из рассмотренных тестовых алгоритмов не позволяет в полной мере избавиться от влияния сорта вещества, а те, которые обладают достаточно хорошими показателями по компенсации "сортовой неопределенности", имеют ряд других недостатков, связанных с плохой сходимостью полученных результатов расчета влажности с действительными значениями, а также сложностью реализации. Разработана методика проведения экспериментов, в которой даны рекомендации по выбору группы исследуемых материалов, использованию первичного преобразователя, подготовке проб, выбору устройства для измерения электрической емкости и измерению емкости. В соответствии с данной методикой проведены экспериментальные исследования разработанного тестового алгоритма определения влажности веществ. Полученные результаты расчета влажности показали довольно хорошую компенсацию "сортовой неопределенности". Для реализации предложенных тестовых алгоритмов разработан емкостной первичный преобразователь влажности сыпучих и жидких веществ адаптивного влагомера. Разработана методика калибровки первичного преобразователя на основе термогравиметрического метода определения влажности. С применением процедуры итерационного планирования эксперимента получена математическая модель измерительного процесса определения влажности сыпучих веществ термогравиметрическим методом, в результате чего определены факторы, оказывающие наибольшее влияние при определении влажности данным методом, и оценена неопределенность измерений.
Науково-методологічні засади віброчастотного контролю технологічних параметрів в умовах вібрації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Олійник, Ольга Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – «прилади і методи контролю та визначення складу речовин». ‒ Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет» Міністерства освіти і науки України, Дніпро, 2019. ‒ Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України. Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми впідвищення достовірності контролю технологічних параметрів (густини, в’язкості, зусилля (тиску)) в умовах выбрації (технологічних апратах та обладнанні) за рахунок розроблення нових математичних моделей та методів визначення технологічних параметрів за амплітудно-частотними характеристиками коливального середовища апаратів, застосування нових багатопараметричних віброчастотних перетворювачів з універсальною характеристикою та змінним співвідношенням сигнал-шум, отриманих завдяки використанню автоколивальної системи зі стабільними характеристиками на першій гармоніці без застосування додаткових частотних фільтрів, розробки програмних засобів фільтрації зашумленої вимірювальної інформації з невідомими законами розподілу Проведено аналіз сучасних підходів до вимірювання технологічних параметрів (густини, в’язкості, зусилля (тиску) у виробничих умовах, що характеризуються підвищеною вібрацією, встановлені фактори, що вносять найсуттєвіший вплив на викривлення результатів вимірювання і створюють додаткові похибки, запропоновані методи компенсації впливу зазначених факторів. Існуючі методи неруйнівного контролю не задовольняють поставленим завданням, оскільки не дають можливості контролювати швидкоплинні технологічні процеси, а створення штучної коливальної системи не дає змогу контролювати амплітудно-частотні характеристики природної коливальної системи, що виникає в апараті. Вперше отримано математичні моделі статичних характеристик перетворення для розробленого віброчастотного методу вимірювання технологічних параметрів (густини, в’язкості, зусилля (тиску) в апаратах з природними коливальними системам для типу конструкції апаратів «труба», «циліндр» та для апаратів з барботажем та пульсацією середовища на основі гіпотез Сорокіна та Кірхгофа-Лява у виробничих умовах, що дозволяють визначати вказані параметри за амплітудно-частотними характеристиками природних коливальних систем у апаратах та зменшити динамічну похибку каналу вимірювання параметру більш ніж у 10 разів (0,012 %). Запропановано теоретичні основи проектування неметалевих трубчатих проточних резонаторів з широкою сферою застосування (вимірювання густини рідких і газоподібних середовищ, концентрації розчинів, температурного коефіцієнта, модуля пружності матеріалу) конструкція яких дозволяє підвищити точність вимірювання за рахунок регулювання активної частини резонатора з урахуванням жорсткості (піддатливості) типу кріплення і його розташування. Метод визначення частоти та форми коливань дозволяє 17% точніше визначати місця максимальних напружень між кріпленнями та одночасно зменшити вплив віброакустичний вплив трубопроводів на результат вимірювання амплитудно-частотних характеристик апарату. Після розроблення і виготовлення дослідних зразків багатофункціонального віброчастотного давача для вимірювання густини, в’язкості, зусилля (тиску) з циліндричним резонатором було проведено серію експериментів для визначення густини та зусилля з використанням двіброчастотного методу методу Результати експериментів показали покращені метрологічні характеристики ЗВТ та дієвість методу. Результати проведених теоретичних і експериментальних досліджень впроваджено у практику таких підприємств і організацій: ТОВ «Укртехавіа» (Павлоград, Україна), «ММС Інтернешнл Белград» (Белград, Республіка Сербія); ВАТ «РПК «АДМІРАЛ»» (Дніпро, Україна), навчальний процесс Українського державного хіміко-технологічного університету, Дніпровського державного аграрно-економічного університету.
Науково-методологічні засади віброчастотного контролю технологічних параметрів в умовах вібрації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Олійник, Ольга Юріївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин» ‒ Державний вищий навчальний заклад «Український державний хіміко-технологічний університет», МОН України, Дніпро, 2019. Дисертація присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми підвищення достовірності контролю технологічних параметрів (густини, в’язкості, зусилля (тиску)) в умовах вібрації за рахунок розроблення нових математичних моделей та методів визначення технологічних параметрів, застосування нових багатопараметричних віброчастотних перетворювачів з універсальною характеристикою та змінним співвідношенням сигнал-шум, розробки програмних засобів фільтрації зашумленої вимірювальної інформації з невідомими законами розподілу. Розроблено віброчастотний метод контролю та вимірювання густини, в’язкості, зусилля (тиску) газорідинних середовищ у виробничих умовах, який реалізується за допомогою віброчастотного вимірювального перетворювача з трубчатим, циліндричним резонатором у якості якого може використовуватись частина технологічного апарату, отримано математичні моделі амплітудно- частотних характеристик технологічних параметрів в апаратах різного типа конструкції. Розроблено теоретичні основи проектування неметалевих трубчатих проточних резонаторів з широкою сферою застосування. Розроблено багатофункціональний віброчастотний перетворювач для вимірювання густини, в’язкості, зусилля (тиску) з циліндричним резонатором, який має універсальну характеристику. Виконані дослідницькі роботи щодо попередньої ідентифікації законів розподілу, розроблено алгоритм фільтрації Калмана вимірювальної інформації з підвищеними завадами та структура багатопараметричної системи контролю технологічних параметрів з системою діагностики форми коливань резонатора; вдосконалено пристрій для ідентифікації активного стану оператора. Здійснені впровадження інженерних розробок дисертаційної роботи на провідних підприємствах Дніпра та за кордоном.