2. Методология исследований

Основа исследований, проводимых в данной работе – системный, энергетический и информационно-алгоритмический причинно-следственный подходы, комплексные исследования магнитострикционного преобразователя, сочетающие эксперименталь­ные и теоретические исследования, технологические и конструктивные про­работки, схемотехнические решения. В дипломе магнитострикционный преобразователь представлен как:

• преобразователь энергии;

• элемент системы управления;

• система взаимосвязанных элементов;

• объект управления.

Сложность решаемых в работе задач обуславливают следующие особенности уровнемера:

• большое разнообразие схемных, технологических и конструктивных ре­шений;

• недостаточная изученность особенностей физических процессов, проте­кающих в преобразователе уровня;

• дискретный характер преобразования информации в преобразователе уровня;

• разнородность входящих в уровнемер элементов;

• большое количество возможных алгоритмов управления.

При исследованиях уровнемеров могут применяться как методы физического моделирования, так и методы моделирования на ЭВМ. Следует отметить, что достоверные исследования физических закономерностей механизмов преоб­разования энергии, конструктивных и технологических особенностей уровнемеров возможно только на основе экспериментальных исследований. Учитывая ве­роятностный характер воздействий, получение математических моделей и обработку результатов эксперимента необходимо проводить на основе мето­дов статистических исследований.

При этом прежде всего, следует выявить требования, предъявляемые к

уровнемеру, как к элементу системы управления, исходя из его практического применения. Для этого необходимо представить уровнемер, как объект управле­ния, выделив управляемые и управляющие воздействия, определить возмож­ные возмущающие воздействия и характер их изменения, влияние внутрен­них параметров преобразователя на динамические свойства системы.

Следующий этап исследований – систематизация требований, предъявляемых к выходным координатам уровнемера с учётом возможных изме­нений возмущающих воздействий при его рассмотрении как элемента системы управления. Анализ и синтез способов и устройств формирования заданных дина­мических свойств уровнемера целесообразен по результатам его исследования как системы взаимосвязанных элементов с учётом возможных конструктивных, технологических и схемотехнических решений. При этом динамические свойства уровнемера могут формироваться только с учётом его особенностей как преобразователя энергии.

1. Магнитострикционный преобразователь уровня жидкости как система взаимосвязанных элементов

Совокупность элементов преобразователя подвержена со стороны окружающей среды, как это показано при анализе МПУЖ как элемента системы управления и как объекта управления, множеству возмущений, под дейст­вием которых изменяются их параметры, а следовательно и характеристики МПУЖ в целом. Магнитострикционный преобразователь уровня жидкости, как система взаимосвязанных элементов объединяет множество конструктивных элементов, определяющих его свойства как единой измери­тельной системы. В качестве основных элементов измерительного преобра­зователя МПУЖ можно выделить:

• цилиндрический акустический волновод;

• демпферы акустического волновода;

• акустоэлектрический преобразователь;

• элемент позиционирования магнитный;

• адаптирующие и демпфирующие устройства.

Учитывая, что свойства МПУЖ в целом определяются как взаимодействием его составных частей, так и свойствами его отдельных элементов, проведём наряду с анализом МПУЖ как единой системы исследования его отдельных элементов с целью определения путей уменьшения или исключе­ния влияния на его характеристики основных возмущающих факторов, по­вышения метрологических характеристик преобразователя до уровня, опре­деляемого совокупностью требований к МПУЖ как к элементу СУ.