Лекция №6. Тема: “Процессы диагностирования”

Тема: “Процессы диагностирования”

Техническое диагностирование, являясь одним из важнейших направлений в повышении эффективности и качества эксплуатации машин, увеличивает межремонтную наработку, своевременно предотвращает отказы и соответственно сокращает затраты труда и средств на техническое обслуживание и ремонт техники.

Наибольший экономический эффект от диагностирования достигается за счет снижения трудоемкости контроля и повышения достоверности информации о техническом состоянии машин при невысокой стоимости средств диагностирования. Эти задачи наилучшим образом решаются в случае применения методов измерения с использованием электронной аппаратуры и, в особенности при наличии средств автоматизированного диагностирования, позволяющих свести к минимуму участие мастера–диагноста в получении и обработке измерительной информации и оптимизировать процесс постановки диагноза.

Для правильной постановки и решения задач необходимо проанализировать общие процессы диагностирования и постановки диагноза. Рассмотрим общий процесс диагностирования.

Общий процесс диагностирования технического состояния автомобилей включает следующие этапы:

– Вывод объекта на тестовый режим.

– Тестовое воздействие на объект.

– Измерение диагностических параметров.

– Обработка полученной информации.

– Постановка диагноза.

1 Вывод объекта диагностирования на тестовый режим необходим для обеспечения качества определения технического состояния, обеспечения получения максимальной информации о техническом состоянии при оптимальных трудовых и материальных затратах.

2 Тестовое воздействие на объект диагностирования осуществляется, либо в процессе работы самого автомобиля при работе на заданных тепловых, нагрузочных, скоростных режимах, либо при использовании приводных устройств. Большинство нормативных показателей разработаны применительно к оптимальным тестовым режимам диагностирования.

3 Измерение диагностических параметров производят с помощью измерительных устройств, технические характеристики которых и функциональные возможности в значительной степени определяются типом датчиков.

Важнейшие функциональные элементы электронных средств технического диагностирования – датчики неэлектрических и электрических физических величин – являются первичными носителями информации о диагностируемом объекте и оказывают влияние на правильный выбор комплекса вторичной аппаратуры (питающей, усилительно–преобразующей и регистрирующей), т. е. на структуру средств технического диагностирования в целом с учетом рациональной точности, надежности, помехоустойчивости и стоимости.

Из всего комплекса диагностической измерительной аппаратуры в наиболее тяжелых эксплуатационных условиях находятся датчики из – за прямого влияния на них объекта диагностирования, контролируемой среды и внешних эксплуатационных факторов, влияющих на метрологические характеристики и надежность датчика и средства технического диагностирования в целом.

В настоящее время выпускается значительное число датчиков, разнообразных по принципу действия, метрологическим характеристикам и стоимости. Однако не все они пригодны для технического диагностирования машин. Кроме того, значительное разнообразие современных машин, различных по конструкции и принципу действия, вызывает необходимость применения датчиков с различными входными, выходными и эксплуатационными параметрами, что соответственно удорожает и усложняет весь комплекс диагности­ческой аппаратуры.

Датчики – устройства воспринимающие измеряемый параметр и преобразующие его в сигнал, удобный для передачи по линиям связи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но неподдающийся непосредственному восприятию наблюдателем.

Выходные сигналы датчиков в зависимости от энергетического носителя информации могут быть электрическими, пневматическими, гидравлическими и др. Наибольшее распространение получили датчики с электрическим выходным сигналом т.к. они имеют ряд преимуществ:

– высокое быстродействие;

– возможность автоматизации процесса измерения;

– представление результата измерения в форме, удобной для обработки в ЭВМ;

– многофункциональность и гибкость.

Преобразование одних и тех же величин может осуществляться датчика­ми, основанными на самых различных принципах действия. Существует множество типов и модификаций датчиков, отличающихся различными вариантами выполнения схемы и конструкции.

В зависимости от принципа действия датчики с электрическим выходным сигналом можно разделить на две большие категории:

– генераторные (активные);

– параметрические (пассивные).

В генераторных преобразователях происходит преобразование энергии входного сигнала в ЭДС постоянного или переменного тока. Генераторные преобразователи не требуют до­полнительного источника сигнала.

Параметрические преобразователи преобразуют неэлектрические входные сигналы в параметры электрических це­пей R_t L, С. Параметрические преобразователи включаются в раз­личные измерительные схемы, которые имеют дополнительный ис­точник питания.

Генераторные датчики подразделяются на:

– пьезоэлектрические, использующие пьезоэлектрический эффект, возникающий в некоторых кристаллах в зависимости от значений и характера, прилагаемых к кристаллу упругодеформирующих сил (давление, вибрация, уровень).

– индукционные (магнитоэлектрические), использующие явление электромагнитной индукции – наведение ЭДС в электрическом контуре, в котором меняется величина магнитного потока (расход жидкости, частота вращения).

– фотоэлектрические, использующие зависимость изменения ЭДС фотоэлемента от освещенности (частота вращения, перемещение).

– термоэлектрические (термопары), использующие явление термоэлектрического эффекта, возникающего в цепи термопары, в зависимости от разности температур его рабочего и свободного спаев.

– датчики электрических потенциалов, использующие зависимость концентрации водных растворов от концентрации водородных ионов в растворе, которую можно определить по потенциалу, возникающему на границе различных электродов, опущенных в контролируемый раствор.

– гальванические датчики, использующие зависимость ЭДС гальванического элемента от состава и концентрации раствора электролита.

– датчики с времяимпульсным выходом, в которых измеряемый параметр преобразовывается в пропорциональный по длительности импульс тока.

– частотные датчики, в которых измеряемый параметр преобразовывается в изменение частоты переменного тока или в изменение частоты следования электрических импульсов (стробоскопы).

Параметрические датчики:

– емкостные, использующие зависимость электрической емкости конденсаторов от размеров и взаимного расположения его обкладок;

– индуктивные – основаны на зависимости индуктивности дросселя от длины и площади сечения его сечения, от взаимного расположения обмоток дросселя и частей магнитопровода;

– трансформаторные – основаны на изменении взаимной индуктивности обмоток преобразователя под воздействием перемещения сердечника.

– магнитоупругие – основаны на принципе изменения магнитной проницаемости ферромагнитных тел, под воздействием приложенных к ним нагрузок.

– электроконтактные – коммутирующие электрическую цепь под воздействием измеряемого параметра.

– потенциометрические датчики (реостатные), использующие сопротивление реостата от положения его движка, перемещающегося под воздействием контролируемого параметра.

– жидкостные (электролитические) – принцип действия основан на изменении сопротивления электропроводящей жидкости при взаимном перемещении электродов.

– мехатронные – основаны на преобразовании измеряемого параметра в перемещении электродов ламп и соответственно в изменении анодного тока лампы.

– тензорезисторные (тензометрические) – используют свойства тензопреобразователя менять свое сопротивление при упругих деформациях.

– датчики контактного сопротивления – используют зависимость контактного сопротивления между поверхностями двух твердых тел от усилия их сжатия.

– датчики термосопротивления, пьезосопротивления, фотосопротивления, использующие свойства электрической цепи в которой они стоят, менять свое сопротивление под воздействием измеряемого параметра.

Наблюдается тенденция к миниатюризации датчиков. Так датчик расхода воздуха изготовлен на кристалле кремния, на котором установлен резистор–нагреватель и два терморезистора, которые изменяют свое сопротивление в зависимости от интенсивности потока воздуха, имеет размер менее одного квадратного сантиметра.

Новые типы датчиков открывают новые возможности при использовании их в электронных системах автоматизированного управления и контроля.

Микроэлектронные датчики на основе электронных технологий в полной мере удовлетворяют современным требованиям к датчикам, используемым в системах диагностирования и автоматизированного управления.

По возможности установки датчики подразделяют на легкосъемные, встроенные и внешние:

– легкосъемные датчики устанавливаются на объект во время диагностирования (магнитные, навесные, на зажимах, резьбовые);

– встроенные датчики являются штатной принадлежностью автомобиля. Они могут подключаться к контрольным приборам для постоянного наблюдения или к внешним разъемам;

– внешние датчики стационарно устанавливаются на стендах диагностирования и фактически не соприкасаются с автомобилем.

При использовании многоканальной узкой информации могут применяться несколько разнотипных датчиков (напряжения, давления, тока), а при использовании широкой информации – один датчик (вход осциллографа).

4 Обработка полученной информации. На пути к измерительному прибору информация, полученная при помощи датчиков, соответствующим образом обрабатывается. Обработка заключается в усилении сигнала, устранении помех, анализе сигнала и индикации.

5 Постановка диагноза заключается в сравнении прошедших обработку диагностических параметров с нормативными (простейший случай).

Превышение параметра значения S_д означает потребность в профилактике, S_п – потребность в ремонте. В случае если параметр ниже S_д – возможна дальнейшая эксплуатация, без каких либо воздействий.

При использовании нескольких диагностических параметров задача значительно усложняется. В этом случае применяются методы синтеза и анализа информации.

Дата добавления: 2014-01-14