Методи та оптико-електронні засоби вимірювального контролю температури розплавів скломас з використанням інформативної надлишковості

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню задачі підвищення точності та достовірності вимірювального контролю температури скломаси в процесі скловаріння при застосуванні методів та методології надлишкових вимірювань. Розроблено математичні моделі та оптико-електронні методи надлишкових вимірювань температури при різних видах функції перетворення вимірювального каналу: лінійній, квадратичній, кубічній, поліноміальній (3-го ступеня) та логарифмічній. Виведені рівняння надлишкових вимірювань, у яких завдяки операції віднімання виключається адитивна складова похибки вимірювання, а завдяки операції ділення – мультиплікативна. Встановлено, що методи надлишкових вимірювань забезпечують лінійну залежність результату вимірювання від потоку оптичного випромінення. На основі запропонованих методів розроблено ряд технічних рішень цифрових пірометрів. Установлено, що, у порівнянні з відомими методами, методи надлишкових вимірювань забезпечують високу достовірність вимірювального контролю температури, не меншою ніж 0,97.

Диссертация направлена на решение задачи повышения точности и достоверности измерительного контроля температуры стекломасс в процессе варки стекла с использованием методологии и методов избыточных измерений. Разработаны математические модели и оптико-электронные методы избыточных измерений температуры с автоматическим исключением систематических погрешностей (обусловленных изменением параметров функции преобразования) при различных видах функции преобразования измерительного канала: линейной, квадратичной, кубической, полиномиальной (3-й степени) и логарифмической. В основу математических моделей методов избыточных измерений положено формирование информативной избыточности — оптимального (необходимого и достаточного) количества рядов физических величин (потоков оптического излучения), которые, во-первых, однородны с искомой (информативной), а, во-вторых, размеры этих величин составляют арифметическую прогрессию. Число потоков оптического излучения выбирается в зависимости от вида функции преобразования и числа неизвестных её параметров. На основании предложенного ряда потоков оптического излучения и вида функции преобразования составлена соответствующая система уравнений величин, которая характеризует состояние измерительного канала в дискретные моменты времени. В результате решения данной системы было получено уравнение избыточных измерений потока излучения, какое используется при определении температуры. Решение уравнения избыточных измерений показало, что благодаря операции вычитания исключается аддитивная составляющая погрешности измерений, а благодаря операции деления — мультипликативная. Установлено, что результат измерительного преобразования мощности потока оптического излучения не зависит от параметров функции преобразования измерительного канала и ее отклонения от номинального значения. Кроме того, усреднение результатов многократных измерений способствует повышению точности и уменьшению случайной составляющей погрешности измерения.

The dissertation is directed on the decision of a task on increase of accuracy of the measuring control of temperature process of cooking of a glass with application of redundant measurements. The mathematical models and optico-electronic methods of redundant measurements of temperature with automatic correction of errors are developed at various kinds of function of transformation of the measuring channel: linear, square-law, cubic, logarithmic and function of transformation, which is described by the multimember of 3-rd degree. The problems of redundant measurements are deduced, in which due to operation of subtraction the additive component of an error of measurements is excluded, and due to operation of division – the multiplicate component. Besides the averaging of reusable measurements, in turn, promotes increase of accuracy and reduction of casual errors of a different origin. On the basis of the offered methods the technical decisions digital pyrometers are developed. Is established, that, in comparison with a method of direct measurements, the methods of superfluous measurements provide high efficiency of automatic exception of a regular making error with probability of measurement of temperature, not smaller than 0,97.