ТВОРЧЕСКИЕ ПРОЕКТЫ ИИТиТ 2015

Творческие проекты по
профилю подготовки
«Информационноизмерительная техника и
технологии»
Гольдштейн Александр Ефремович, профессор кафедры ФМПК ИНК
2015
Общее для творческих проектов
 Все предлагаемые проекты связаны с научными
направлениями кафедры.
 Могут в дальнейшем получить развитие в качестве
выпускных квалификационных работ бакалавров и
магистров, а далее диссертационных работ
аспирантов.
 Полезные результаты проектов могут быть
опубликованы в научных печатных изданиях трудах
конференций а также 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
 Разработка методов и средств технологического
контроля в кабельном производстве
 Разработка и исследование солнечных энергетических
источников
 Разработка методов и средств медицинского
назначения
4
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.
5
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
6
Средства вихретокового контроля
Физические основы вихретоковой
дефектоскопии
Круглая обмотка
возбуждения над
электропроводящей
пластиной с прорезью
7
Средства вихретокового контроля
Темы творческих проектов
 Исследование влияния на сигнал вихретокового
преобразователя (ВТП) электрических и магнитных
свойств материала изделия (измерение
электропроводности, магнитной проницаемости)
 Исследование влияния на сигнал ВТП геометрических
параметров изделия (толщинометрия, измерение
диаметра)
 Исследование влияния на сигнал ВТП характеристик
дефектов (дефектоскопия и дефектометрия)
 Исследование возможности вихретокового селективного
(избирательного) обнаружения металлических объектов
8
Средства вихретокового контроля
Примеры использования метода
ВТ для дефектоскопии и
обнаружения металлических
объектов
9
Приборы контроля для кабельной промышленности
Наиболее ответственные отрасли применения
кабельных изделий:
энергетическая, авиационная, космическая,
электронная, электротехническая, строительная,
угольная, нефтяная и газовая.
Непрерывный технологический контроль
различных параметров кабельных изделий
необходим для: уменьшения себестоимости
кабельных изделий повышения эффективности
производства, сведения к минимуму объёма
бракованной продукции, автоматизации процесса
производства.
10
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
11
Приборы контроля для кабельной промышленности
К числу основных параметров,
контролируемых непрерывно по всей длине
кабельного изделия, относятся
 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 изделия,
снижающих электрическую прочность изоляции.
12
Приборы контроля для кабельной промышленности
Методы контроля
 оптические;
 магнитные;
 вихретоковые;
 электрические;
 ультразвуковые;
 радиационные;
 радиоволновые;
 механические;
 другие
13
Приборы контроля для кабельной промышленности
Измерение наружного диаметра, овальности
и эксцентричности
Y
d1
Y1
ey
X1
X
ex
e = ex 2 + ey 2
d2
14
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
15
Приборы контроля для кабельной промышленности
Y
3
4
I
2
1
 Индуктивно-оптический метод
4
4
измерения эксцентричности
электрического кабеля
X
Z
4
2
3
1 – индуктор;
2 – лазеры;
3 – матричные
фотоприемники;
4 – обмотки.
16
Приборы контроля для кабельной промышленности
Измерение длины и скорости
кабельных изделий
«МЕТРАЖ»
Измеритель длины и
скорости кабельных изделий
гусеничного типа
17
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.
18
Приборы контроля для кабельной промышленности
Темы 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
19
Приборы контроля для кабельной промышленности
Темы творческих проектов
 Исследование дифракционных явлений при
использовании теневого метода оптического контроля,
исследование методов цифровой фильтрации и
обработки оптических изображений
 Исследование индуктивного преобразования,
используемого для измерения эксцентричности
проводящей жилы электрического кабеля
 Исследование и техническая реализация
электромеханического измерителя скорости и длины
протяжённых изделий
20
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии
Актуальность исследований определяется:
• высокими темпами развития солнечной энергетики и
расширения географии ее использования;
• 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
21
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
22
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
23
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии
Комбинированный ветровой и солнечный энергетический
комплекс на крыше 18 корпуса ТПУ
24
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии
Темы 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.
 Определение диаграммы направленности
фотоэлектрического датчика и солнечной батареи.
 Исследование влияния кабельных линий на
проходимость PLC сигнала
25
Автономные источники питания на основе
возобновляемых источников энергии
Темы 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
26
Медицинское приборостроение:
электрокардиография
Связь различных фаз сокращения сердца и элементов ЭКГ
Медицинское приборостроение:
электрокардиография
СТРУКТУРА ЭКГ СИГНАЛА
Медицинское приборостроение:
электрокардиография
Емкостные и «сухие»
электроды
Электрокардиографы
индивидуального
применения
Емкостные электроды
Карманные электрокардиографы
Медицинское приборостроение:
электрокардиография
Предлагаемые темы
1. Создание простейшей
измерительной схемы для
медицинских сигналов
2. Написание программы обработки на
Matlab или Labview (или в другой
системе)
3. Создание простейших электронных
устройств
УСПЕХОВ В УЧЕБЕ!
31