ТП ИИТ. Часть 2.

ТВОРЧЕСКИЕ ПРОЕКТЫ
КАФЕДРЫ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Гольдштейн Александр Ефремович,
Заведующий кафедрой ИИТ ИНК
Общее для творческих проектов
 Все предлагаемые проекты связаны с научными
направлениями кафедры.
 Могут быть в дальнейшем продолжены в качестве
выпускных квалификационных работ бакалавров и
магистров, а далее диссертационных работ
аспирантов.
 Полезные результаты проектов могут быть
использованы в разрабатываемых приборах и
системах.
2
Общее для творческих проектов
 Все предлагаемые проекты предполагают изучение
и анализ литературы по теме (включая электронные
ресурсы), осуществление математического
(компьютерного) и физического
(экспериментального) моделирования.
 Наиболее интересные результаты проектов
планируется обсудить на конференциях молодых
ученых и выставках научно-технических разработок.
3
Научные направления кафедры ИИТ
Основные научные направления кафедры
информационно-измерительной техники ИНК
 Разработка методов и средств электромагнитного
контроля (в партнерстве с научными лабораториями
ИНК и в составе Международной научнообразовательной лаборатории неразрушающего
контроля);
 Разработка методов и средств технологического
контроля в кабельном производстве (в партнерстве с
НИИ ЭРМИС, ООО НПО Редвилл);
4
Научные направления кафедры ИИТ
 Разработка методов и средств производственного и
эксплуатационного контроля бурильных труб (в
партнерстве с ОАО «Завод бурового оборудования»,
г. Оренбург и ОАО Томскнефтегазинжиниринг);
 Разработка методов и средств медицинского
назначения (в партнерстве с научными
лабораториями ИНК);
 Разработка и исследование солнечных
энергетических источников (в партнерстве с НИИ
полупроводниковых приборов)
5
Средства вихретокового контроля
Физические основы метода ВТ
Вихревые токи возбуждаются переменными магнитными
полями, создаваемыми обмотками с переменным
электрическим током.
I

Параметры вихревых токов связаны со свойствами
объекта: геометрическими, электрическими, магнитными,
структурными.
6
Средства вихретокового контроля
Измерение магнитного поля вихревых токов
производится дополнительной обмоткой (а), либо той
же, которая используется для возбуждения вихревых
токов (б).
I
а
Z
U
б
7
Средства вихретокового контроля
Физические основы вихретоковой
дефектоскопии
Круглая обмотка
возбуждения над
электропроводящей
пластиной с прорезью
8
Средства вихретокового контроля
Задачи, решаемые в рамках творческих проектов
 Исследование влияния на сигнал вихретокового
преобразователя (ВТП) электрических и магнитных
свойств материала изделия (измерение
электропроводности, магнитной проницаемости)
 Исследование влияния на сигнал вихретокового
преобразователя (ВТП) геометрических параметров
изделия (толщинометрия, измерение диаметра и т.п.)
9
Средства вихретокового контроля
Задачи, решаемые в рамках творческих проектов
 Исследование влияния на сигнал вихретокового
преобразователя (ВТП) характеристик дефектов
(дефектоскопия и дефектометрия)
 Исследование возможности селективного
(избирательного) обнаружения металлических
объектов
10
Средства вихретокового контроля
Примеры использования
метода ВТ для
дефектоскопии и
обнаружения металлических
объектов
11
Средства вихретокового контроля
Система вихретокового контроля ферромагнитных
прутков и труб, разрабатываема в рамках
Международной лаборатории неразрушающего контроля
12
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Наиболее ответственные отрасли применения
кабельных изделий: энергетическая,
авиационная, космическая, электронная,
электротехническая, строительная, угольная,
нефтяная и газовая.
Сведение выхода брака к минимуму достигается
посредством совершенствования технологии
контроля основных параметров изделия в процессе
производства и автоматизацией технологических
процессов.
13
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Разновидности кабелей
1
2
3
1 - HDMI-кабель
2 - Кабель для бытовых электросетей
3 - Ethernet кабель (LAN)
4 - Силовой кабель
5 - Коаксиальный кабель
4
5
14
Приборы контроля для кабельной
промышленности
К числу основных параметров,
контролируемых непрерывно по всей длине
кабельного изделия, относятся
 диаметр токопроводящей жилы;
 диаметр изолированной жилы;
 толщина наложенной изоляции;
 эксцентричность токопроводящей жилы
относительно изоляционной оболочки кабеля;
 погонная емкость кабельного изделия;
 скорость движения и общая длина изделия;
 наличие локальных дефектов изоляции,
снижающих электрическую прочность изделия.
15
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Методы контроля
 оптические;
 магнитные;
 вихретоковые;
 электрические;
 ультразвуковые;
 радиационные;
 радиоволновые;
 механические;
 другие
16
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Измерение наружного диаметра, овальности
и эксцентричности
Y
d1
Y1
ey
X1
X
ex
e = ex 2 + ey 2
d2
17
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Оптический теневой двухкоординатный
метод измерения наружного диаметра и
овальности в расходящемся пучке
1
используется для контроля
геометрических параметров кабельных
изделий малого диаметра (до 50 мм)
3
1
1 - инфракрасные лазеры;
2 – кабель;
3 – матричные фотоприемники
2
3
18
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Цикада-2.72
двухкоординатный измеритель
диаметра и овальности
кабельных изделий малого
диаметра
19
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Оптический проекционный
двухкоординатный метод измерения
наружного диаметра и овальности
используется для контроля
геометрических параметров
кабельных изделий большого
диаметра (свыше 20 мм)
4
3
4
2
1 – светодиодные линейки;
2 – кабель;
3 – объективы;
4 – матричные фотоприемники
1
3
1
20
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Цикада-4.72
двухкоординатный измеритель
диаметра и овальности кабельных
изделий большого диаметра
21
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Y
Индуктивно-оптический метод
измерения эксцентричности
I
электрического кабеля
3
4
2
1

4
4
X
Z
4
2
3
1 – индуктор;
2 – лазеры;
3 – матричные
фотоприемники;
4 – обмотки.
22
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Измерение длины и
скорости кабельных
изделий
Дельта-2.42
Измеритель длины
и скорости
кабельных изделий
23
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Метод измерения длины протяженных
ферромагнитных изделий с использованием
магнитных меток (метод магнитных меток)
используется для измерения длины и скорости каротажного кабеля
l
И
ЗГ
СТГ
 50 Гц
СЧГ
w1
Запись
Вх
w2
Вых
И – изделие; СТГ – стирающая головка; ЗГ – записывающая
головка; СЧГ – считывающая головка; w1 – обмотка возбуждения;
w2 –измерительная обмотка; l – базовое расстояние.
24
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Измеритель длины
ДЕЛЬТА-4.1
в цехе стальных канатов
Череповецкого
металлургического комбината
25
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Электроемкостной метод измерения
погонной электрической емкости кабеля
используется для контроля электрических параметров
высокочастотных коаксиальных, телефонных и LAN-кабелей
Вых
Вх  50 кГц
5
3
1
2
3
4
1 – наружный электрод; 2 – измерительный электрод;
3 – дополнительные электроды; 4 – кабель; 5 – трансформатор тока
26
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Измеритель емкости
кабеля ВОЛНА-1.2
27
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Электроискровой метод контроля целостности
изоляции электрического кабеля кабеля
Осуществляется при
движении изделия по
экструзионной линии.
Применяются
испытания высоким
напряжением:
 постоянным;
 импульсным;
 синусоидальным
промышленной частоты;
 синусоидальным
звуковой частоты
2
1
3
1 – кабель; 2 – электрод;
3 – испытательное напряжение
28
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Корона-ИАСИ-40/30
Импульсный высоковольтный
испытатель изоляции
кабельных изделий.
29
Приборы контроля для кабельной
промышленности
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
L
Размещение приборов технологического контроля на
линии экструзии:
1 – отдающий барабан; 2 – измеритель диаметра; 3 – экструдер; 4
– измеритель эксцентричности; 5 – охлаждающая ванна;
6 – измеритель емкости; 7 – измеритель диаметра;
8 – высоковольтный испытатель; 9 – измеритель длины;
10 – принимающий барабан.
30
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Задачи, решаемые в рамках творческих проектов
 Исследование различных источников оптического
излучения (люминесцентных, лазерных): плотности
потока излучения, его пространственного
распределения (диаграммы направленности)
 Исследование различных приемников оптического
излучения (фоторезисторов, фотодиодов, матричных):
спектральной чувствительности, диаграммы
направленности, влияния различных помех
31
Приборы контроля для кабельной
промышленности
Задачи, решаемые в рамках творческих проектов
 Исследование дифракционных явлений при
использовании теневого метода получения
информации при реализации оптического контроля
 Исследование индуктивного преобразования,
используемого для измерения эксцентричности
проводящей жилы электрического кабеля
 Исследование методов цифровой фильтрации и
обработки оптических изображений
32
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии
Актуальность исследований определяется:
• высокими темпами развития солнечной энергетики и
расширения географии ее;
• применением новых материалов на основе кремния для
производства солнечных элементов: поликремния и
мультикремния;
• необходимостью применения неразрушающих
экспрессных технологий для контроля качества сырья и
солнечных элементов;
• отсутствием данных о комплексных испытаниях
солнечных батарей в Сибири и Дальнем Востоке
33
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии





Направления научных исследований
Автономные источники энергии на основе
возобновляемых источников энергии
Системы мониторинга ветро-солнечных
электростанций
Методики прогнозирования работы автономных
систем энергообеспечения с учетом климатических и
техногенных факторов
Системы ориентации фотоэлектрических систем на
солнце
Термо-фотоэлектрические модули
34
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии





Материально-техническая база
5 кВт ветро-солнечная электростанция на крыше и
чердачном помещении 18 корпуса ТПУ. Система
управления размещена в 345 ауд.
240 Вт фотоэлектрическая система на крыше 10
корпуса ТПУ. Система управления в 205 ауд.
Метеостанция Davis Vantage Pro (10 корпус ТПУ)
Лабораторные стенды по исследованию
характеристик солнечных батарей
Автоматизированные системы контроля и учета
электроэнергии
35
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии
Комбинированный ветровой и солнечный энергетический
комплекс на крыше 18 корпуса ТПУ
36
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии
Задачи, решаемые в рамках творческих проектов
 Выбор состава ветро-солнеченой установки. Расчет
требуемой мощности энергоустановки для питания
потребителя.
 Расчет эффективности двухкоординатного слежения
фотоэлектрической системы за солнцем.
 Расчет конструкции датчика для системы слежения.
 Измерение диаграммы направленности
фотоэлектрического датчика и солнечной батареи.
 Исследование влияния кабельных линий на
проходимость PLC сигнала
37
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии
Задачи, решаемые в рамках творческих проектов
 Моделирование влиянии климатических параметров
среды (температуры, влажности, скорости ветра и т.д.) на
работу ветросолнечных электростанций)
 Измерение ВАХ солнечной батареи, сбор данных с
метеостанции и анализ влияния климатических факторов
на ее работу.
 Моделирование работы термо-фотовольтаической
системы
 Создание комбинированной термо-фотовольтаической
системы
38
Спасибо за внимание!
39