Постановка задач исследования
Стремительное развитие технологий в ведущих сферах промышленности и строительства выдвигает задачу повышения точности и снижения трудоемкости автоматизированного контроля сложных угловых перемещений различных объектов.
Современные стандарты и нормативы регламентируют высокие требования к точности средств, применяемых при гониометрическом контроле.Так, например, в области геотехнического мониторинга основные требования к точности средств гониометрического контроля регламентированы в СНиП 2.02.01-83, СТО-СРО-С 60542960 00043-2015, ГОСТ 31937- 2011 (стр. 16). В области биомеханических исследований и медицинской диагностики точность контроля суставных углов определяется на основании раздела "Оценка объема движений суставов в градусах "Положения о военно-врачебной экспертизе, утвержденного Постановлением Правительства РФ № 123 от 25 февраля 2003г. (стр. 20).
Наиболее распространенными методами гониометрического контроля являются маятнико-механические, резистивные, емкостные, инерциальный, оптические, лазерные и др. (стр. 25). Метод гониометрического контроля выбирается в соответствии методикой наблюдений, регламентированной соответствующим стандартом и включает в себя совокупность аппаратной (сенсорной) части, математической модели преобразования параметров наклона, и алгоритмов обработки.
Приоритетное развитие получили системы гониометрического контроля на базе инерциальных электромеханических преобразователей, среди которых особое внимание уделяется гироскопическим и акселерометрическим преобразователям (стр. 31). Это обусловлено высокой технологичностью
разработки данных сенсоров, высокими метрологическими характеристиками и приемлемой стоимостью.
Однако современный уровень технических и научных результатов в области построения систем гониометрического контроля на базе инерциальных преобразователей не позволяет достичь требуемой точности регистрации угловых перемещений, что обусловлено недостатками принятых методов преобразования параметров ускорения в угловые параметры, приводящих к возникновению погрешностей (стр. 34).
Основой вычисления угла наклона при обработке информации в системах подобного класса служит стандартное тригонометрическое преобразование проекций вектора ускорения свободного падения на соответствующие оси чувствительности датчика. В частных случаях также используется численное интегрирование и вейвлет-преобразование регистрируемых сигналов.В результате, продолжает сохранять свою актуальность научная проблема, заключающаяся в противоречии: с одной стороны - наличие требований к высокой точности гониометрического контроля, регламентированных в стандартах и нормативах, а с другой - отсутствие средств, обеспечивающих необходимую точность регистрации параметров угловых перемещений.
В связи с этим, целью диссертационного исследования является повышение точности контроля угловых перемещений за счет разработки фазометрического метода гониометрического контроля на базе акселерометрических преобразователей.
Для успешного достижения поставленной цели были сформулированы задачи диссертационного исследования:
1. Анализ принципов и подходов построения систем гониометрического контроля угловых перемещений на основе применения акселерометрических преобразователей.
2. Исследование и разработка фазометрического метода гониометрического контроля с применением акселерометрических преобразователей.
3. Разработка модели и алгоритмического обеспечения обработки информации, реализующих фазометрический метод в системе гониометрического контроля.
4. Разработка технического обеспечения фазометрического метода и исследование его точностных характеристик.
5. Создание и проверка работоспособности системы гониометрического контроля при решении прикладных задач.