Повшенко О. А. Вдосконалення ротаційного методу вимірювання напруженості електростатичного поля

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U001594

Здобувач

Спеціальність

  • 152 - Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка

Спеціалізована вчена рада

ДФ 26.002.129; ID 5318

Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Анотація

Дисертаційна робота присвячена вдосконаленню ротаційного методу вимірювання напруженості електростатичного поля у вимірювальному діапазоні до 1 кВ/м за рахунок підвищення його точності, чутливості та збільшення динамічного діапазону. Основна частина дисертаційної роботи складається з чотирьох розділів, які присвячені дослідженню шляхів вдосконалення ротаційного методу вимірювання напруженості електростатичного поля та розробці вдосконаленої інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) напруженості електростатичного поля. Перший розділ присвячено огляду стану проблеми та обґрунтуванню напрямку досліджень дисертаційної роботи. Обґрунтовано вимоги до апаратного забезпечення для вимірювання напруженості ЕП з підвищеною точністю у низькому вимірювальному діапазоні до 1 кВ/м. Обґрунтовано вибір ротаційного методу вимірювання напруженості електростатичного поля. Другий розділ дисертаційної роботи присвячено математичному та комп’ютерному моделюванню сенсору електростатичного флюксметру (ЕФ). Розглянуто будову та фізичний принцип роботи сенсора ЕФ, обґрунтовано вимоги до його математичної моделі. Проведено аналіз типового рівняння перетворення напруженості електростатичного поля в струм, яким описується робота сенсора ЕФ та визначено його недосконалості. Запропоновано та обґрунтовано вдосконалене рівняння перетворення, з врахуванням обмежень та недосконалостей, які присутні у типовому рівнянні перетворення. Для порівняння вдосконаленої математичної моделі сенсора ЕФ з типовою, було проведено комп’ютерне моделювання розподілу ЕП між чутливими та екрануючими пластинами сенсора ЕФ і встановлено чисельні значення індукованого на сенсорній пластині заряду та розраховано значення індукованого струму. Встановлено, що форма сигналу, отримана за допомогою вдосконаленого рівняння перетворення краще відповідає реальному сигналу, порівняно з типовим. Наступна частина дослідження була направлена на встановлення оптимальної конфігурації та будови сенсора ЕФ: визначення значення оптимальної відстані між чутливими пластинами та екрануючою пластиною; визначення значення раціональної кількості секторів. Третій розділ дисертаційної роботи присвячено розробленню вдосконаленої інформаційно-вимірювальної системи напруженості електростатичного поля. Запропоновано та обґрунтовано узагальнену структурну схему ІВС напруженості ЕП. Для вдосконалення схеми перетворення струму в напругу запропоновано та обґрунтовано схему незаземленого диференціального трансімпедансного підсилювача з нульовим падінням напруги. Проведено комп’ютерні моделювання параметрів шумів схем в частотному діапазоні та фактичного коефіцієнта підсилення для типової та запропонованої схем диференціальних трансімпедансних підсилювачів. Запропоновано та обґрунтовано методологію розрахунку інструментальної похибки вимірювання аналогового каскаду ЕФ та проаналізовано вплив похибки квантування на загальний результат вимірювання напруженості ЕП. Четвертий розділ дисертаційної роботи присвячено експериментальному дослідженню вдосконаленого електростатичного флюксиметру. Запропоновано та обґрунтовано алгоритм цифрової обробки вимірювальної інформації отриманих з сенсору вдосконаленого ЕФ, у результат каліброваного вимірювання напруженості ЕП. Представлено структуру алгоритму та обґрунтовано його основні етапи: алгоритм передискретизації, цифрову фільтрацію, обробку результатів вимірювання, амплітудного аналізатору розмаху сигналу, збереження та передачу інформації. Розроблено методичне, алгоритмічне та програмне забезпечення для проведення калібрування вдосконаленого ЕФ. Запропоновано та обґрунтовано алгоритм калібрування аналогового контуру електростатичного флюксиметру та сенсору електростатичного флюксиметру. Сконструйовано еталонний стенд для проведення калібрування сенсору. Розроблено методики проведення експериментального дослідження похибок вимірювання вдосконаленого електростатичного флюксиметру. Представлено результати проведеного експерименту.

Публікації

Povshenko O. Increasing sensitivity of the electrostatic field mill sensor by determining its optimal configuration [Електронний ресурс] / Oleksandr Povshenko, Olha Pazdrii// Technology audit and production reserves. – 2023. – Т. 6, № 1(74). – С. 21–27. (Категорія Б)

Povshenko O. Increasing the accuracy of electrostatic fields strength measurement by using an improved differential transimpedance amplifier circuit [Електронний ресурс] / Oleksandr Povcshenko,Viktor Bazhenov, Olha Pazdrii, Halyna Bohdan // Eastern-EuropeanJournalofEnterprise Technologies.– 2023. – Т. 6, № 5(126). – С. 6–14. (Категорія А, Scopus Q3)

Povshenko O. Analysis of modern atmospheric electrostatic field measuring instruments and methods [Електронний ресурс] / Oleksandr Povshenko, Viktor Bazhenov // Technology audit and production reserves. – 2023. – Т. 4, № 1(72). – С. 16–24. (Категорія Б)

Повшенко О. А. Методичні особливості розрахунку похибок вимірювання напруженості електростатичного поля / О. А. Повшенко, В. Г. Баженов. // Вісник Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут". Сер.: Приладобудування. – 2023. – №65. – С. 65–72. (Категорія Б)

Баженов В. Узагальнення математичної моделі електростатичного флюксометра для підвищення точності вимірювання напруженості атмосферного електростатичного поля / В. Баженов, О. Повшенко// XXІІ Міжнародна науково-технічна конференція “ПРИЛАДОБУДУВАННЯ: стан і перспективи”: Міжнар. наук. конф., Київ, 16-17 трав. 2023р. – Київ, 2023. – С.185–286.

Баженов В. Вдосконалення функціональної схеми електростатичного флюксиметра / В. Баженов, О. Повшенко // ХV Міжнародна науково-практична конференція «Інтегровані інтелектуальні робото-технічні комплекси (ІІРТК-2022)»: Міжнар. наук. конф., Київ, 23 трав. 2023 р. – Київ, 2023. – С.165–166.

Povshenko O.A. Analysis of modern methods of measuring electric fields [Electronic resource]/ O. A. Povshenko, V. G. Bazhenov// Formation of perceptions of the structure of scientific methodology: Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference, Vienna, 30–31 December 2022. – [S.l.], 2022. – P.5–7. – Mode of access: https://intersci.eu/wp-content/uploads/2023/01/Formation-of-perceptions-of-the-structure-of-scientific-methodology.pdf.

Файли

Схожі дисертації