Автоматизация технологических и бизнес-процессов (Feb 2022)
Засіб підвищення ефективності моніторингу стану вантажу на суднах-газовозах на основі волоконно-оптичних технологій
Abstract
Дослідження базується на запиті практики про необхідність розробки й впровадження нових засобів волоконно-оптичних засобів моніторингу вологості газу, які, за рахунок підвищення вірогідності вимірювальної інформації, забезпечують зниження невиробничих втрат. У роботі вирішене актуальне науково-технічне завдання наукового обґрунтування, розробки й дослідження засобу моніторингу вологості газу. Пропонований засіб забезпечує підвищення достовірності результатів вимірювання за рахунок використання принципів часткової інваріантності до зовнішніх неконтрольованих впливів вимірювань, яка досягається шляхом синтезу процесів перетворення світла, конструкції, комбінації матеріалів і способу одержання вимірювальної інформації. Як об'єкт дослідження визначені процеси формування й перетворення інформаційного сигналу у волоконно-оптичному засобі моніторингу вологості газу у складних умовах транспортування. Відповідно, предметом дослідження є волоконно-оптичні засоби моніторингу, що функціонують у складних умовах експлуатації. Теоретична частина роботи виконана з використанням: а) системного аналізу й дослідження операцій – при визначенні структурних зв'язків між елементами вимірювального засобу діагностики й декомпозиції об'єкта дослідження; б) теорії оптичних хвилеводів – при розрахунках коефіцієнтів оптичного зв'язку ділянок оптичного волокна (ОВ); в) методів аналітичного дослідження процесів взаємодії полів хвилеводних елементів – при дослідженні процесів перетворення світлового випромінювання у чутливому елементі (ЧЕ) під впливом деформацій. Проведено порівняльний аналіз впливу експлуатаційних факторів на характеристики волоконно-оптичних пристроїв контролю властивостей газу на суднах-газовоза. Проведений аналіз результатів впливу експлуатаційних дестабілізуючих факторів на характеристики пристроїв моніторингу відомих типів, дозволив локалізувати коло досліджень у межах використання волоконно-оптичних датчиків амплітудної модуляції. Визначено, що компенсацію некорельованої складової погрішності акселерометра необхідно виконувати на основі використання методів інваріантних перетворень, заснованих на принципі багатоканальності. Обрані методи, припущення і математичний апарат дослідження. Обґрунтовано застосування хвильового аналізу процесів у чутливому елементі (ЧЕ) засобу моніторингу на основі рівнянь Максвелла та методу рівних об'ємів. На підґрунті модифікованої теорії зв'язаних мод у оптичних волокнах, а також положеннях теорії пружності, сформована математична модель перетворення світлового випромінювання у пропонованому засобі моніторингу. Застосування запропонованого методу визначення параметрів синтезованого засобу діагностування на практиці створює передумови для розробки вимірювальних перетворювачів широкого цільового призначення.
Keywords
