Моделирование схемотехнических решений, разработка структурной и принципиальной схем устройства

Проведено имитационное моделирование динамического режима сканирования поверхности топливного бака с учетом инерционности схемы обработки сигналов, в результате которого определено влияние скорости перемещения датчика и изменения воздушного зазора на его функцию преобразования при различных видах дефектов и конструкционных параметрах устройства. Определён алгоритм компенсации влияния воздушного зазора на результаты контроля. Получено распределение поля вокруг измерительных электродов. При многоэлектродной конструкции ёмкость центральных элементов на 20% превышает ёмкость элементов, расположенных у края. Для устранения данного эффекта можно использовать дополнительный индуцирующий электрод. Результаты моделирования принципиальной схемы показывают корректность схемотехнических решений, при этом в ходе моделирования оптимизированы номиналы радиокомпонентов аналоговой части. Разработана структурная схема устройства, а также выполнен подбор элементной базы системы автоматизированного бесконтактного контроля токопроводящих покрытий (ТПП) топливных баков ракетно-космических аппаратов. Предложена принципиальная схема системы автоматизированного бесконтактного контроля ТПП, позволяющая проводить измерения ёмкости с высокой точностью и скоростью. Кроме того, высокая нагрузочная способность генератора позволяет использовать индуцирующий электрод большой ёмкости и при необходимости увеличивать количество измерительных каналов более двадцати. Основные и дополнительные погрешности фиксации границ дефектов складываются из погрешности, вызванной наличием порога обнаружения, заданного максимальным размером игнорируемого дефекта, погрешностью датчика воздушного зазора, а также изменением температуры. Динамическая погрешность определяется скоростью сканирования и инерционностью датчиков и схем обработки сигналов и зависит от конструкционных параметров устройства. Разработаны требования по метрологическому обеспечению метода контроля ТПП. Предложена методика анализа погрешностей и получены аналитические выражения, связывающие скорость сканирования, допустимую погрешность локализации границ дефекта и конструкционные параметры устройства, определяющие метрологические требования к датчику зазора и другому комплектующему оборудованию прибора. Приведены алгоритмы обработки сигналов устройства контроля ТПП топливных баков. Предложенные схемотехнические и алгоритмические решения не исчерпывают всех возможных направлений технической реализации емкостных устройств дефектоскопического контроля ТПП, а лишь иллюстрируют принципиальную осуществимость разработанных теоретических подходов к решению поставленной задачи на основе стандартной радиоэлектронной элементной базы. Получено ПО, необходимое для работы системы автоматизированного бесконтактного контроля ТПП, рассчитанное как для макета, так и для полноценной системы. Удобный интерфейс позволяет наглядно отображать дефекты на мониторе с возможностью многократной перепроверки и записью результатов контроля на жёсткий диск компьютера. Разработаны программа и методика проведения экспериментальных исследований, включающая требования к условиям, обеспечению и проведению экспериментальных исследований, к персоналу, допущенному к проведению исследований. Программа дает описание последовательности действий при проведении экспериментальных исследований с использованием разрабатываемого устройства контроля целостности ТПП и эталонного испытательного оборудования. Подготовлен комплект эскизной конструкторской документации для системы автоматизированного бесконтактного контроля ТПП топливных баков ракетно-космических аппаратов, в который входят основные чертежи, позволяющие провести работы по сборке устройства. В ходе изучения тенденций развития исследуемой области техники выявлена перспективность бесконтактного метода контроля ТПП. Найдены новые патенты по тематике, при этом полностью соблюдается патентоспособность подаваемой заявки.