Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
Высокомощный лазер на кристалле Yb3+:YAlO3, работающий в режиме синхронизации мод на основе полупроводниковых зеркал с насыщающимся поглотителем
Get PDFYttrium aluminium perovskite YAlO3 (YAP) crystal, doped with rare-earth ions, has been extensively studied as a diode-pumped laser host material. The wide interest to rare-earth ions doped YAP crystals is explained by its good thermal and mechanical properties, high natural birefringence, widely used Czochralski growth method. The aim of this work was to study the Yb3+:YAlO3 crystal as an active medium for high power mode-locked laser.Yb3+-doped perovskite-like aluminate crystals have unique spectroscopic and thermooptical properties that allowed using these crystals as an active medium of high power continuous wave (CW) and modelocked (ML) bulk lasers with diode pumping.growth method. The aim of this work was to study the Yb3+:YAlO3 crystal as an active medium for high power mode-locked laser.In our work spectroscopic properties of Yb:YAP crystal and laser characteristics in CW and ML regimes are investigated. Maximum output power of 4 W with optical-to-optical efficiency of 16.3 % and 140 fs pulse duration have been obtained for Yb:YAP E //c-polarization with 10 % output coupler transmittance. Tunability range as wide as 67 nm confirms high promise of using Yb:YAP crystal for lasers working in wide spectral range. Кристаллы иттрий-алюминиевого перовскита YAlO3 (YAP), легированные ионами редкоземельных элементов интенсивно изучались в качестве активных сред лазеров с диодной накачкой. Интерес к данным кристаллам обусловлен их высокими теплофизическими и механическими свойствами, высоким двулучепреломлением, возможностью роста по широко распространённому методу Чохральского. Целью данной работы было изучение кристалла Yb3+:YAlO3 в качестве активной среды лазера с высокой средней выходной мощностью, работающего в режиме синхронизации мод.Кристаллы YAlO3, легированные трёхвалентными ионами иттербия имеют уникальные спектроскопические и теплофизические свойства, что позволяет использовать данные кристаллы в качестве активных сред лазеров с высокой средней выходной мощностью и диодной накачкой, работающих в режимах непрерывной генерации и пассивной синхронизации мод.В работе исследованы спектроскопические характеристики кристалла Yb:YAP, а также выходные характеристики лазеров на основе данного кристалла, работающих в режимах непрерывной генерации и пассивной синхронизации мод. Средняя выходная мощность 4 Вт с оптической эффективностью 16.3 % и длительностью импульса 140 фс получена для E//c-поляризации при пропускании выходного зеркала 10 %. Диапазон перестройки 67 нм подтверждает высокие перспективы использования кристалла Yb:YAP в качестве активной среды лазеров, работающих в широком спектральном диапазоне
О возможности дистанционной диагностики дыхательной системы человека методом аускультации
Get PDFDevelopment of technical base, software, accumulated information on the diagnosis of the respiratory system provided the prerequisites for creating remote diagnostics of the human respiratory system through auscultation. The known methods do not solve the problem of determining auscultation points at patent´s housing without a diagnostic specialist. The purpose of this study is to develop a method for remote diagnostics of the respiratory system which provides ability to determine the points of auscultation without presence of a diagnostic specialist.The definition of auscultation points is provided using a computer program that allows to calculate the points´ coordinates based on the coordinates of points that determine the anatomical structure of the patient's torso. The patient or his assistant places the recording device at the auscultation points combining their images on the display with the image of the location of the recording device. The signal recorded at the auscultation point is remotely transmitted to a specialist for direct analysis and/or computer processing. The diagnostic module consists of two main units. The first unit contains a stethoscope, microphone, and amplifier connected to a mobile phone or other similar device containing an accelerometer. The patient or his assistant at the housing uses the unit. The second unit is a mobile phone with a mechanical marker or a computer with the ability to access the network in conjunction with the necessary software and is used remotely by a diagnostic specialist. The layout of the unit for recording and transmitting breath sounds was made. To avoid discrepancies in the diagnostic results the technical characteristics of the module elements must be normalized. Unified software is required for the module to function. The organizational tasks that need to be solved for the implementation of diagnostics are formulated.Use of the method of remote diagnostics of the respiratory system, providing the ability to determine points of auscultation without the direct presence of a diagnostic specialist and the module will allow increasing efficiency of treatment of pulmonary diseases reduce infection risks and economic costs. Развитие технической базы, программного обеспечения, а также накопленная информация по диагностике дыхательной системы обеспечили предпосылки для создания дистанционной диагностики дыхательной системы человека посредством аускультации. В известных методиках не решена проблема определения точек аускультации в домашних условиях без присутствия специалиста по диагностике. Целью настоящего исследования является разработка методики дистанционной диагностики дыхательной системы, обеспечивающая возможность определения точек аускультации без присутствия специалиста по диагностике.Для этого предусмотрено определение точек аускультации с использованием компьютерной программы, позволяющей вычислить их координаты на основе координат точек, определяющих анатомическое строение торса пациента. Пациент или его помощник устанавливают записывающее устройство в точки аускультации, совмещая на дисплее их изображения с изображением точки нахождения записывающего устройства. Записываемый в точке аускультации сигнал дистанционно передаётся специалисту для непосредственного анализа и/или компьютерной обработки. Диагностический модуль состоит из двух основных узлов. Первый содержит стетоскоп, микрофон и усилитель, соединённые с мобильным телефоном или другим аналогичным устройством, содержащим акселерометр. Узел используется пациентом или его помощником в домашних условиях. Второй узел представляет мобильный телефон с механическим маркером либо компьютер с возможностью выхода в сеть в совокупности с необходимым программным обеспечением и используется дистанционно специалистом по диагностике. Изготовлен макет узла записи и передачи звуков дыхания. Чтобы избежать расхождения результатов диагностики, технические характеристики элементов модуля необходимо нормировать. Для функционирования модуля требуется унифицированное программное обеспечение. Сформулированы организационные задачи, которые необходимо решить для внедрения диагностики.Использование разработанной методики дистанционной диагностики дыхательной системы, обеспечивающей возможность определения точек аускультации без присутствия специалиста по диагностике и соответствующего модуля позволит увеличить эффективность лечения пульмонологических заболеваний, уменьшить риски инфицирования и экономические затраты.
Система лазерного мониторинга загрязнений водной среды с применением относительного описания формы сигналов
Get PDFAs a rule, the wastewater treatment system is not designed to filter substances formed, as a result of beyond design basis accident. The nature of the beyond design basis accident is associated with the shortterm appearance of a clot of these substances in wastewater, determined by the volume of the substance storage tank. Therefore, a rational approach is to divert this portion of the formed substances into a separate branch of the sewage system or sedimentation tanks. The aim of the work is to implement this approach by creating a laser monitoring system for water pollution.The article proposes a system for automatic detection of a clot of emergency discharge of pollutants into the wastewater of an industrial enterprise. The structural diagram of the system and the purpose of its main elements are given. The system should provide clot detection in real time. To ensure this function, a preliminary study is made of the spectral characteristics of all substances that may appear in wastewater in the event of an emergency.Based on these data, the wavelengths of laser radiation in the system are selected. The obtained measurement data from several probes are presented in the form of a lattice function, which is translated into a relative description representing the order relationship matrix on the set of lattice function components. The relative description is invariant to linear changes in the lattice function. The decision to detect any substance from emergency discharges is made based on a comparison of the relative description of the measurements with the standards prepared at the stage of system setup.The article provides an example of the formation of standards for emergency clots from glycerin and allyl alcohol. The graphs of the lattice functions obtained from the IR spectra of emergency discharges of these substances are given; algorithms for constructing a lattice function and comparison of lattice functions. Thus, using the developed mathematical description of the shape of digital signals based on the relative description, the signal of the monitoring curve can be described in the form of a curve of the optical density change of an aqueous medium.Как правило, система очистки сточных вод не рассчитана на фильтрацию веществ, образованных в результате запроектной аварии. Характер запроектной аварии связан с кратковременным появлением сгустка этих веществ в сточных водах, определяемый объёмом ёмкости хранения веществ. Поэтому рациональным подходом является отведение этой порции образовавшихся веществ в отдельную ветвь сточной системы или отстойники. Целью работы являлась реализация указанного подхода путем создания системы лазерного мониторинга загрязнений водной среды.В статье предлагается система автоматического обнаружения сгустка аварийного сброса загрязняющих веществ в сточные воды промышленного предприятия. Приведена структурная схема системы и назначение основных её элементов. Система должна обеспечить обнаружение сгустков в реальном масштабе времени. Для обеспечения этой функции предварительно проводится исследование спектральных характеристик всех веществ, возможных к появлению в сточных водах в случае аварийной ситуации.На основании этих данных выбираются длины волн лазерного излучения в системе. Полученные данные измерений от нескольких зондов представляются в виде решётчатой функции, которая переводится в относительное описание, представляющее матрицу отношения порядка на множестве составляющих решётчатой функции. Относительное описание инвариантно к линейным изменениям решётчатой функции. Решение об обнаружении какого-либо вещества из аварийных сбросов принимается на основании сравнения относительного описания измерений с эталонами, подготовленными на стадии настройки системы.Приведён пример формирования эталонов для аварийных сгустков из глицерина и аллилового спирта. Приведены графики решётчатых функций, полученных из ИК-спектров аварийных сбросов этих веществ; алгоритмы построения решётчатой функции и сравнения решётчатых функций.Таким образом, с помощью разработанного математического описания формы цифровых сигналов на основе относительного описания может быть описан сигнал кривой мониторинга в виде кривой изменения оптической плотности водной среды
Возможности зондирования вариаций плотности верхней атмосферы и сейсмоорбитальных эффектов с помощью малоразмерных космических аппаратов
Get PDFThe miniature spacecraft have a high ballistic coefficient, which is advantageous for the resolution of sensing the density of the upper atmosphere. The purpose of this work is to show new features of the "falling spheres method" based on the miniaturization of the Spacecraft. The "falling spheres method" is used to probe variations in the density of the upper atmosphere.A technical solution for diagnostics of orbital sections with abnormal changes in the speed and acceleration of spacecraft equipped with onboard navigation receivers and micro-accelerometers is considered.The technical result of the proposed development is the efficiency and cost – effectiveness of sounding variations in the density of the upper atmosphere, seismic-orbital effects-variations in the density of the atmosphere over earthquake-regions and the seismic hazard.Миниатюрные космические аппараты обладают высоким баллистическим коэффициентом, что выгодно для разрешающей способности зондирования плотности верхней атмосферы. Цель данной работы – показать новые возможности «метода падающих сфер» на основе миниатюризации космических аппаратов. «Метод падающих сфер» используется для зондирования вариаций плотности верхней атмосферы.Рассмотрено техническое решение для диагностики участков орбиты с аномальными изменениями скорости и ускорения движения космических аппаратов, оснащённых бортовыми навигационными приёмниками и микроакселерометрами.Технический результат предложенной разработки – оперативность и рентабельность зондирования вариаций плотности верхней атмосферы, сейсмоорбитальных эффектов – вариаций плотности атмосферы над сейсмоопасными регионами и региональной сейсмической опасности
Установка, методика и результаты измерений электрических параметров композита электротехнический картон-трансформаторное масло
Get PDFThe paper presents a measuring stand designed and built for testing direct and alternating current properties of power transformers basic insulation component i.e. electrotechnical pressboard impregnated with transformer oil. Measurements of direct and alternating current parameters are performed using the frequency domain spectroscopy and polarization depolarization current methods.The measuring station includes a specially developed climatic chamber which is characterized by high accuracy of temperature stabilization and maintenance during several dozen hours of measurements. The uncertainty of temperature maintaining during several dozen hours of measurements does not exceed ± 0.01 °C. The computer software developed to control the station allows for remote measurements, changes in supply voltage and temperature settings and acquisition of the obtained results. A new type of measuring capacitor was developed and manufactured, the structure of which significantly reduces the chance of samples contamination during measurements. By increasing the accuracy of temperature stabilization during measurements, the resolution of measurement temperatures was increased, at which it is possible to perform measurements with the frequency domain spectroscopy and polarization depolarization current methods. This allowed to reduce the step of measurement temperature change and thus to increase the accuracy of determining the activation energy of the measured parameters.The article also contains basic information on the analysis of the direct and alternating current electrical parameters of the composite electrotechnical pressboard-mineral oil-water nanoparticles. The results of several direct and alternating current parameters measurements of a transformer oil impregnated pressboard sample with a moisture content of (5.2 ± 0.1) % by weight obtained by the use of a measuring stand are presented as examples. В работе представлена разработанная и изготовленная установка для исследования одной из главных составляющих изоляции энергетических трансформаторов – электротехнического картона, пропитанного трансформаторным маслом.В состав установки входит специально разработанная климатическая камера с высокой точностью измерения, стабилизации и поддержания в течение длительного времени температуры. Точность поддержания и измерения температуры в течение нескольких десятков часов измерений не превосходит± 0,01 °C. Электрические измерения на постоянном токе выполнены с использованием метода токов поляризации и деполяризации (англ. Polarization Depolarization Current, сокр. PDC ), а на переменном токе – методом импедансной спектроскопии (англ. Fquency Domain Spectroscopy, сокр. FDS ). Управление работой установки и процессом измерений осуществляется с помощью разработанной компьютерной программы, которая позволяет дистанционно проводить измерения, изменять вид измерений, величины напряжения и температуры, а также регистрировать результаты измерений.Разработан и изготовлен измерительный конденсатор нового типа, конструкция которого значительно уменьшает вероятность загрязнения образцов в процессе измерений. Благодаря увеличению точности стабилизации и поддержания температуры во время измерений уменьшен шаг изменения температуры при измерениях методами FDS и PDC. Это позволило увеличить точность определения энергии активации измеряемых параметров.Представлена также основная информация по анализу результатов измерений на постоянном и переменном токе композита – электротехнический картон, пропитанный трансформаторным маслом, содержащим нанокапли воды. В качестве примера представлены результаты нескольких измерений основных параметров электротехнического картона, пропитанного трансформаторным маслом, содержащим нанокапли воды в концентрации (5,2 ± 0,1) % вес., полученные на установке
Реализация спектрального метода определения динамических характеристик средств измерений
Get PDFThe spectral method for establishing dynamic response of measuring instruments basically requires determining the amplitude spectrum of the signal in its informative part that includes the amplitude spectrum at zero frequency. The operating frequency range of existing low-frequency spectrum analyzers is above zero frequency that leads to an uncertainty in dynamic response of measuring instruments determined by the spectral method. The purpose of this paper is to develop a program for calculating the signal amplitude spectrum, starting from zero frequency, to implement a spectral method for determining the dynamic response of measuring instruments on computers equipped with the MatLab package.To implement the spectral method for determining the dynamic response of measuring instruments, we developed a program in the MatLab 2013b environment that determines the signal amplitude spectrum from zero Hertz. The program reads the source data from Excel tables and presents the calculated amplitude spectrum as a chart and a report table.It is shown that the developed program calculates the signal amplitude spectrum with a standard deviation of not more than 3.4 % in the frequency range of 0 to 10 rad/s. The calculated amplitude spectrum allows determining the time constant of first-order aperiodic measuring instruments with an uncertainty of not more than 0.166 % at any noise level, if their frequencies are outside the information part of the spectrum.We demonstrated the claimed advantage of the spectral method for determining dynamic response using the developed program by the example of a high-frequency noise in the transient response of some measuring instruments.Основным требованием спектрального метода определения динамических характеристик средств измерений (СИ) является установление амплитудного спектра сигнала в его информативной части, включающей значение амплитудного спектра на нулевой частоте. Существующие низкочастотные анализаторы спектра имеют рабочий диапазон частот, лежащий выше нулевой частоты, что приводит к погрешности определения динамических характеристик СИ спектральным методом. Целью данной работы являлась разработка программы вычисления амплитудного спектра сигналов, начиная от нулевой частоты, для реализации спектрального метода определения динамических характеристик СИ на компьютерах, оснащённых математическим пакетом MatLab.Для реализации спектрального метода определения динамических характеристик средств измерений разработана программа в среде MatLab 2013b, позволяющая определять амплитудный спектр сигнала от нуля герц. В программе заложено считывание исходных данных из таблиц в формате Excel и представление вычисленного амплитудного спектра в виде диаграммы и таблицы отчётов.Показано, что разработанная программа вычисляет амплитудный спектр сигналов со средним квадратическим отклонением не более 3,4 % на интервале частот от 0 до 10 рад/с. Вычисленный амплитудный спектр позволяет определять постоянную времени апериодических средств измерений первого порядка с погрешностью не более 0,166 % при любом уровне помех, если их частоты находятся за пределами информационной части спектра.На примере высокочастотной помехи в переходной характеристике некоторых средств измерений продемонстрировано заявляемое преимущество спектрального метода определения динамических характеристик с использованием разработанной программы
Измерительная установка для исследования и визуализации явления перколяции в неупорядоченных моделях нанокомпозитов металл-диэлектрик
Get PDFThe study uses the phenomenon of high voltage partial discharge to investigate the phenomenon of percolation and visualisation of the percolation channel. The phenomenon of partial discharges is very similar to the quantum tunneling phenomenon observed in metal-dielectric nanocomposites. In both cases the flow of alternating current occurs in the absence of direct contact between the metallic phase particles.A measuring stand was developed and constructed to test models of metal dielectric nanocomposites using high voltage partial discharge. The stand consists of a 110 kV high voltage transformer, a voltage regulator protecting the constant rate of high voltage rise, a measuring system consisting of a measuring probe, voltmeters and a computer. The communication between the measuring probe and the voltmeter was made in digital technology with the use of fiber optic technology, which allowed the meter to communicate with the computer without any errors and eliminated the interference caused by a strong electromagnetic field resulting from the use of high voltage.Systems modelling metal-dielectric composites were built, consisting of metallic elements in the form of disks, randomly distributed on the surface of the dielectric matrix. The number of disks was increased in series of 40 in each. The maximum number of disks was 1520. The dependence was determined of one of the important parameters characterising an partial discharge, i. e. the initial voltage, at which an electric current starts to flow between electrodes, on the concentration of the metallic phase. On the basis of these results, a percolation threshold was established for a matrix with a random distribution of metallic phase elements, the value of which is about 50 %. Films and pictures of partial discharges with visible percolation channels were taken with the camera with which the stand was equipped.В статье для исследования явления перколяции и визуализации каналов перколяции использован высоковольтный частичный пробой. Частичный пробой очень похож на квантовое явление туннелирования, наблюдаемое в нанокомпозитах металл-диэлектрик. Как в первом, так и во втором случаях для протекания электрического тока не требуется контакт между частицами металлической фазы.Разработана и изготовлена измерительная установка, предназначенная для измерений моделей нанокомпозитов металл-диэлектрик с использованием высоковольтного частичного пробоя. В состав установки входят: высоковольтный трансформатор с максимальным напряжением до 110 кВ, регулятор напряжения первичной обмотки высоковольтного трансформатора, обеспечивающий постоянную скорость увеличения напряжения, измерительный зонд, вольтметры и компьютер. Сигналы от зонда и вольтметра с целью ограничения помех, связанных с сильным электрическим полем, передаются с использованием оптоэлектронного кабеля.Разработаны и изготовлены двумерные модели нанокомпозитов, в которых частицы металлической фазы в форме металлических дисков размещены случайным образом на поверхности диэлектрической матрицы. Число металлических дисков во время измерений увеличивалось по 40 штук в серии до максимальной величины 1520.Определена зависимость от концентрации металлической фазы одного из существенных параметров высоковольтного частичного пробоя – пороговое напряжение, выше которого между электродами начинает течь ток. На основании этих измерений определён порог перколяции для матрицы со случайным распределением элементов металлической фазы.С помощью фотоаппарата, входящего в состав установки, зарегистрированы фильмы и фотографии явления частичного пробоя между элементами металлической фазы моделей, на которых видны каналы перколяции
Особенности измерения твёрдости металлической поверхности, модифицированной ультрадисперсными частицами минералов
Get PDFOne of the important characteristics of the surface properties of metal parts subjected to friction is hardness. Hardness measurements are important for determining the operational characteristics of parts and monitoring the technological regimes of surface modification. However, hardness measurements of thin modified layers made by different methods can lead to differences in measurement results. The aim of the article was to study the hardness of a metal surface modified with ultrafine particles of minerals by two different methods (instrumental indentation and Vickers hardness measurement) and a comparative analysis of the measurement results obtained by these methods.Standard Vickers hardness measurements at loads of 0.025, 0.1 and 0.5 kgf showed a qualitative difference between the hardness values of the two samples modified with different mixtures of ultrafine particles of minerals and a large heterogeneity of the hardness values over the area. By the method of instrumental hardness, standard measurements were performed without preliminary selection of the indentation site (at a load of 1.05 N) and measurements during indentation into even sections (at low loads of 10 mN).It is noted that the high precision of measurements implemented by instrumental indentation, due to the large roughness of the samples, leads to large values of the error in calculating the measurement results. An additional difference in the results of measurements performed by two methods at shallow indentation depths may be due to the fact that the object under study has a complex structure consisting of a metal matrix and particles distributed over the depth of the sample. A possible way out of the situation lies in the transition from the use of hardness measures when calibrating instruments to standard samples of properties for which the constancy of mechanical properties in the measured range of indentation depths will be ensured, but which are not yet available in research practice. Therefore, at present, when carrying out work related to the search for optimal conditions for obtaining thin wear-resistant layers on the surface of metals modified with ultrafine particles of minerals, comparative measurements performed by one measurement method are recommended.Одной из важных характеристик свойств поверхности металлических деталей, подвергающихся трению, является твёрдость. Измерения твёрдости важны для определения эксплуатационных характеристик деталей и контроле технологических режимов модификации поверхности. Однако измерения твёрдости тонких модифицированных слоёв, выполненные разными методами, могут приводить к различию результатов измерений. Целью данной работы являлось исследование твёрдости поверхности металла, модифицированной ультрадисперсными частицами минералов, двумя различными методами (инструментального индентирования и измерения твёрдости по Виккерсу) и сравнительный анализ результатов измерений, полученных этими методами.Стандартные измерения твёрдости по Виккерсу при нагрузках 0,025, 0,1 и 0,5 кгс показали качественное отличие значений твёрдости двух образцов, модифицированных разными смесями ультрадисперсных частиц минералов и большую неоднородность значений твёрдости по площади. Методом инструментальной твёрдости выполнены стандартные измерения без предварительного выбора места индентирования (при нагрузке 1,05 Н) и измерения при индентировании в ровные участки (при малых нагрузках 10 мН).Отмечено, что высокая прецизионность измерений, реализуемая методом инструментального индентирования, из-за большой шероховатости образцов приводит к большим значениям погрешности при расчёте результатов измерений. Дополнительную разницу результатов измерений, выполненных двумя методами на малых глубинах индентирования, может вносить то, что исследуемый объект имеет сложную структуру, состоящую из матрицы металла и частиц, распределённых по глубине образца. Возможный выход из ситуации заключается в переходе от использования мер твёрдости при калибровке приборов к стандартным образцам свойств, для которых будет обеспечено постоянство механических свойств в измеряемом диапазоне глубин индентирования, но которые пока отсутствуют в исследовательской практике. Поэтому в настоящее время при проведении работ, связанных с поиском оптимальных условий получения тонких износостойких слоёв на поверхности металлов, модифицированных ультрадисперсными частицами минералов, рекомендуются сравнительные измерения, выполненные одним методом измерения
Анализ условий и достижимого предела снижения погрешности двухпараметрового магнитного определения твёрдости сталей
Get PDFAll measurements of mechanical properties of materials in the magnetic structural analysis are indirect and relationships between the measured parameters are correlated. An important physical parameter of steel is hardness. An increase in the correlation coefficient R and a reduction in the standard deviation (SD) are achieved when controlling the hardness of steels with two-parameter magnetic methods compared to methods that use a single measured parameter. However, the specific conditions and requirements for application of the two-parameter methods remain unclear. The purpose of this article was to analyze conditions and the achievable error reduction limit for two-parameter indirect determination of steels hardness and to compare those with one-parameter methods.In particular, we considered the mean Square Deviation (SD), σF , of indirect calculation of the physical quantity F using two measured parameters x1 and x2 that are correlated with F. It was found that reduction of σF is most pronounced when x1 and x2 are inversely correlated with the maximum modulus |R| of the correlation coefficient R between them. The most significant reduction in σF occurs at similar values of the SDs σ1 and σ2 between the true value of F and the values calculated based on the results of indirect measurements of F usingeach of the parameters x1 and x2 . The Results of the analysis are confirmed by an example of reduction in SD when determining the hardness of carbon steels by measuring their remanent magnetization and coercive force compared to use any one of these parameters.This result can be applied to measurements in non-destructive testing and in related fields of physics and technology. The Results of the analysis allow us to compare different parameters for indirect two-parameter determination of a physical quantity, to select the optimal parameters, and to evaluate the minimum achievable measurement error of a physical quantity by a two-parameter method before performing the measurements.Все измерения физико-механических свойств материалов в магнитном структурном анализе являются косвенными, а связи между параметрами имеют корреляционный характер. Важным физическим параметром стали является твёрдость. Исследователи добились повышения коэффициента R корреляции и снижения среднего квадратичного отклонения при контроле твёрдости сталей двухпараметровым магнитным методом по сравнению с однопараметровым. Но оптимальные условия применения двухпараметрового метода остаются не установленными. Целью статьи являлся анализ условий и достижимого предела снижения погрешности двухпараметрового косвенного определения твёрдости сталей по сравнению с однопараметровым.Исследовано среднее квадратичное отклонение σF косвенного определения физической величины F с использованием двух параметров x1 и x2 , корреляционно связанных с F. Получено, что эффект снижения σF сильнее всего проявляется при обратной корреляционной связи между x1 и x2 с максимальным модулем |R| коэффициента R корреляции между ними. Наиболее существенное снижениеσF имеет место при близких величинах средних квадратичных отклонений σ1 и σ2 между истинными значениями F и значениями, рассчитанными по результатам косвенных измерений F с использованием каждого из параметров x1 и x2 . Результаты анализа подтверждены примером снижения среднего квадратичного отклонения определения твёрдости углеродистых сталей по результатам измерения их остаточной намагниченности и коэрцитивной силы по сравнению с использованием любого из этих параметров.Область применения результата – измерения в неразрушающем контроле и смежных областях физики и техники. Результаты анализа позволят выбрать оптимальные параметры для косвенного двухпараметрового определения твёрдости сталей, оценить достижимую погрешность определения твёрдости
Определение расходных характеристик в технологических процессах с контролируемым давлением
Get PDFAssessment of the environmental and economic performance of a safety valve requires information about the flow of the substance through the valve when it is actuated. The goal of this paper was to determine the flow rate of the discharged substance and the mass flow rate of the substance entering the safety valve when it is actuated.Proposed a mathematical model to describe the processes occurring in the valve. The model includes a system of differential equations describing the physical laws of conservation in the internal volume of the valve and differential equations, which link the value of gas flow through the valve with the pressure and the amount of movement of the shut-off disk. Used a modified method by S.K. Godunov to solve gasdynamic equations.Established that the determination of the flow and power characteristics of the valve requires the preliminary construction of a mathematical model of the safety valve operation. Based on this, proposed a method for determining the flow rate of the discharged substance and the mass rate of the substance entering the safety valve when it is actuated.Obtained the flow characteristics of the valves under review and the dynamics of movement of the shutoff disc of the valve, as well as the dependence of the pressure change on the opening time of the valve. Comparison of the calculated values with available experimental data gives good agreement of results (no more than 5.6 % for a gas flow rate, under 10 % for the movement of the valve and change the arrival of gas in time using the standard deviation function of the flow characteristics of 0.6 %), confirms the correctness of the defined mathematical model, used numerical schemes and algorithms, as well as the proposed method and recoverability of the arrival of gas in a pressure–time curve.Оценка экологичности и экономичности работы предохранительного клапана требует информации о расходе вещества через клапан при его срабатывании. Целью данной работы являлось определение величины расхода сбрасываемого вещества и массовой скорости поступления вещества в предохранительный клапан при его срабатывании.Для описания процессов, протекающих в клапане, предложена математическая модель, включающая систему дифференциальных уравнений, описывающих физические законы сохранения во внутреннем объёме клапана и дифференциальные уравнения, связывающие величину расхода газа через клапан с давлением и величиной перемещения запорного диска. Для решения газодинамических уравнений применялся модифицированный метод С.К. Годунова.Установлено, что определение расходной и силовой характеристик клапана требует предварительного построения математической модели функционирования предохранительного клапана. На основании чего предложена методика определения величины расхода сбрасываемого вещества и массовой скорости поступления вещества в предохранительный клапан при его срабатывании.Получены расходные характеристики рассматриваемых клапанов и динамика перемещения запорного диска клапана, а также зависимость изменения давления от времени открытия клапана. Сопоставление расчётных значений с имеющимися экспериментальными данными даёт хорошее совпадение (не более 5,6 % для расхода газа, менее 10 % для перемещения клапана и изменения прихода газа во времени при среднеквадратичных отклонениях функции расходных характеристик 0,6 %) результатов, подтверждает корректность сформулированной математической модели, используемых численных схем и алгоритмов, предложенной методики и возможность восстановления прихода газа по кривой давление – время