"Этап 1: Математическое и имитационно-компьютерное моделирование разрабатываемых интеллектуальных датчиков: разработка математических моделей датчиков, разработка алгоритмов оптимального оценивания параметров коррекции характеристик чувствительных элементов. Разработка методики измерения калибровочных данных и алгоритма калибровки. Разработка программного обеспечения для сбора измерительных данных и калибровки датчиков. (промежуточный)"

Реферат НТО по первому этапу выполнения работ по проекту «Разработка макетного образца интеллектуального параметрического датчика физических величин на основе тензоэффекта» по договору №4778ГС1/80282 от 15 ноября 2022 г. содержит 50 страниц текста и состоит из содержания, введения, основной части из четырех разделов, заключения, списка использованных источников из 44 наименований. НТО содержит одну таблицу и одно Приложение с 14 рисунками. Целями работ на первом этапе исследования являются: 1. Разработка математических моделей универсальных интеллектуального датчика с формирователем сигналов петля переменного тока, на основе тензометрических чувствительных элементов (ЧЭ) (раздел 1 основной части НТО). 2. Разработка новых алгоритмов оптимального оценивания измеряемых параметров ЧЭ параметрических датчиков, включаемых в петлю переменного тока формирователя сигналов на основе метода максимального правдоподобия. (раздел 2 основной части НТО). 3. Разработка методики получения и обработки калибровочных данных и алгоритма калибровки (раздел 3 основной части НТО). 4. Разработка программного обеспечения для сбора измерительных данных, калибровки ИД и проведения имитационного моделирования процессов измерения (раздел 4 основной части НТО). Основные результаты работ по первому этапу проекта: 1. В результате анализа известных математических моделей ПРД с формирователем сигнала мостового типа выявлены факторы, влияющие на его точность, основным из которых является температура окружающей среды. Показано, что поэтому мостовая схема не может обеспечить высокой точности измерения в широком диапазоне температур. 2. Предложена принципиально новая схема формирователя сигналов ПРД — петля переменного тока, рассмотрена ее подробная структура и показаны преимущества такого формирователя по сравнению с наиболее распространенной на практике мостовой схемой. Разработана математическая модель ПРД на базе нового формирователя типа петля переменного тока. 3. Для модели ПРД с формирователем типа петля переменного тока разработан оптимальный метод оценивания ее неизвестных параметров на базе ММП. На основе разработанного метода оценивания построен алгоритм оценивания основных параметров синтезированной модели ПРД. 4. В результате компьютерно-имитационного моделирования процесса измерения с помощью исследуемого ПРД показано, что предложенная новая схема формирователя сигналов и использование оптимальных методов обработки измерительных данных позволяют обеспечить более высокие показатели точности и эффективности разработанной модели ПРД. В частности, за счет повышения чувствительности ПРД с формирователем в виде петли переменного тока по сравнению с мостовой схемой можно без потери в точности сократить вдвое число ЧЭ (сенсоров), что упрощает и удешевляет предлагаемый ПРД. 5. Предложены методики снятия экспериментальных данных при проведении процедуры калибровки ПРД, позволяющая получить экспериментальные зависимости выходных характеристик датчика от измеряемой величины и температуры, обработки снимаемых калибровочных данных и получения оценок коэффициентов полиномиальных аппроксимирующих зависимостей и алгоритмов калибровки. 6. Разработано алгоритмическо-программное обеспечение, реализующее процедуры калибровки ПРД и проведения измерений, включая процессы снятия измерительных данных с АЦП сенсоров и датчика температуры, позволяющее в автоматическом и ручном режимах осуществлять калибровку ПРД и проводить измерения исследуемых физических величин, а также выполнять компьютерно-имитационное моделирование ПРД. Задачи первого этапа, определяемые целями исследований первого этапа, решены в полном объеме в соответствии с техническим заданием и календарным планом первого этапа проекта. Полученные результаты представляют теоретическую базу для разработки конструкторско-технической документации и последующей организации производства ПРД с формирователем типа петля переменного тока, что предусмотрено вторым этапом проекта.