ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проведенного исследования в соответствии с целью данной диссертационной работы были достигнуты следующие результаты:
1. На основании проведенного анализа принципов и подходов построения систем гониометрического контроля на базе инерциальных преобразователей определено, что существующий уровень технических и научных результатов не позволяет достичь улучшения точности регистрации угловых перемещений, что обусловлено недостатками принятых методик преобразования параметров ускорения в угловые параметры, приводящих к возникновению погрешностей.
2. Разработан фазометрический метод гониометрического контроля, включающий новый способ гониометрического контроля с помощью акселерометрических преобразователей, модель фазометрического формирования гониометрических сигналов акселерометров, алгоритмы настройки и виртуального позиционирования акселерометрических преобразователей. Отличительной особенностью разработанного фазометрического метода является преобразование сигналов ускорения в фазу синусоидального колебания в ходе умножения на сигналы квадратурного генератора, имеющие частоту, кратную частоте опорного генератора.
3. На основании проведенного исследования процессов регистрации сигналов акселерометрических преобразователей, предложен новый способ гониометрического контроля с помощью акселерометрических преобразователей, позволяющий обеспечить фазометрические преобразования в общей измерительной системе. В данном случае фазовый сдвиг выступает величиной, пропорциональной углу взаимного поворота акселерометрических систем.
4. Предложена и обоснована модель фазометрического формирования гониометрических сигналов акселерометров, в результате которого информативным сигналом выступает фазовая составляющая сигналов акселерометров, что позволяет повысить устойчивость контроля при воздействии
на акселерометры температурных факторов и нестабильности питающего напряжения, проявляющихся в недетерминированном изменении амплитудных характеристик сигнала.
5. Разработана модель обработки информации в системе гониометрического контроля и проведены исследования ее компонентов. Модель обработки информации обеспечивает возможность контроля комплексных гониометрических параметров объектов на основе построения индивидуальной угловой модели объекта контроля. Применение модели позволяет проводить в режиме реального времени экспресс-оценку состояния объекта контроля.
6. Разработан алгоритм настройки системы гониометрического контроля, позволяющий осуществлять фазовую компенсацию инструментальной погрешности рассогласования угла осей чувствительности акселерометрических преобразователей и обеспечивающий автоматическую корректировку регистрируемых значений ускорений.
7. Разработан алгоритм виртуального позиционирования системы гониометрического контроля с применением фазовой подстройки начальной установки измерительных базисов точек контроля угловых перемещений к единой виртуальной системе координат. Применение данного алгоритма при позиционировании системы гониометрического контроля позволяет решить вопрос компенсации погрешности, вызванной рассогласованием осей чувствительности корпусу акселерометрического преобразователя, а также снизить трудоемкость процесса установки и осуществлять установку акселерометров под случайным углом к горизонту.
8. В ходе разработки метрологического обеспечения фазометрического метода гониометрического контроля на основе акселерометров установлено, что погрешность регистрации угла определяется погрешностью регистрации фазы, которая строится на определении временных интервалов. На основании полученного аналитического выражения оценки погрешности измерения угла акселерометров посредством фазометрического метода, установлено, что погрешность может быть уменьшена за счет увеличения частоты дискретизации
по отношению к частоте генератора и составит ∆a,∆β≈ 0,3 ■ 10 2градусов при рассогласовании коэффициентов чувствительности, равном kx= 0,5%.
9. В результате экспериментальной оценки точности разработанного фазометрического метода гониометрического контроля были получены временные ряды изменения параметров ускорений в зависимости от угла поворота вала редуктора. Далее произведен расчет угла поворота с использованием функции арктангенса и с использованием разработанного фазометрического метода. Выборка по каждому из экспериментов составляла 100 значений. Установлено, что СКО результатов расчета угла поворота фазометрическим методом в 8,78 раз меньше, чем СКО результатов расчета угла поворота с использованием функции арктангенса.
10. Проверка работоспособности опытного образца системы гониометрического контроля, реализующей разработанный фазометрический метод, проведена при геотехническом мониторинге. Контролировались параметры просадок фундамента и их соответствие нормативной и эксплуатационной документации. При этом расчетная точность обнаружения достижения параметров просадки фундамента предельного значения для сооружений 1 класса увеличилась в 8.3 раза. При контроле осадок фундамента оценка погрешности акселерометрического гониометра относительно измерений теодолита составила (±0.01°), точность регистрации осадки фундамента (± 0.12 мм). При биомеханических исследованиях, применение разработанной системы гониометрического контроля позволило повысить точность определения угла на 1°44'в сравнении средних величин углов, полученных при использовании механического гониометра.
Рекомендации. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы в системах геотехнического мониторинга, что позволит повысить надежность выявления предкризисных ситуаций за счет высокоточного контроля угловых перемещений элементов конструкции зданий совместно с контролем геодинамических параметров грунта. Результаты исследования могут
применяться в медицинских системах диагностики опорно-двигательного аппарата, для оптимизации методик реабилитации и повышения эффективности восстановительных процедур за счет высокоточного контроля суставных перемещений. Дальнейшее повышение точности гониометрического контроля на базе разработанного фазометрического метода обеспечивается развитием технологических решений в области создания акселерометрических преобразователей.
Перспективы дальнейшей разработки темы. Совершенствование разработанного фазометрического метода гониометрического контроля направлено на устранение недостатков, связанных с обеспечением регистрации угловых перемещений объектов, находящихся в состоянии свободного падения, а также разработку алгоритмов прогнозирования гониометрического состояния объектов контроля, и алгоритмов принятия решений на основе построения индивидуальных угловых моделей.