Анотація до роботи:

Кочан Р.В. Вдосконалення компонентів прецизійних розподілених інформаційно-вимірювальних систем. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.16 – Інформаційно-вимірювальні системи. Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка Національної академії наук України. Львів, 2005.

Дисертацію присвячено вдосконаленню компонентів інтелектуальних розподілених інформаційно-вимірювальних систем, в яких висока точність вимірювального каналу досягається корекцією похибок всіх його компонентів. Для цього синтезовано узагальнену структуру такої системи і досліджено її методом напівнатурного моделювання в пришвидшеному часі з допомогою синтезованого метрологічного програмного тесту, на базі чого сформульовано вимоги до вдосконалюваних компонентів: (і) комутатора напруги низького рівня; (іі) аналого-цифрових перетворювачів (високочутливого та завадостійкого); (ііі) мережевого прикладного процесора, сумісного з стандартом ІЕЕЕ-1451; (іv) сторожового таймера. Для тестування інтелектуальних систем вимірювання температури з допомогою термопар розроблено метрологічний програмний тест та двокаскадний цифро-аналоговий перетворювач. Розроблено та впроваджено системи вимірювання температури багатозонних термоагрегатів і робочого еталону Вольта забезпечують в 3…5 разів меншу похибку вимірювання температури порівняно з відомими системами.

В дисертаційній роботі розв’язано задачу створення набору вимірювальних і обчислювальних компонентів вимірювального каналу розподілених інформаційно-вимірювальних систем, які забезпечують високу точність вимірювання при низьких початкових і поточних затратах на реалізацію систем.

Основні результати роботи полягають в наступному:

1. Синтезовано узагальнену структуру інтелектуалізованої інформаційно-вимірювальної системи, яка забезпечує мінімум матеріальних затрат при корекції похибок всіх компонентів вимірювального каналу, включаючи сенсор, і покращення адаптації до параметрів дрейфу характеристик перетворення компонентів за рахунок самонавчання, що дозволяє реалізувати дві стратегії підвищення точності результатів вимірювання – мінімальних затрат при заданій похибці або мінімальної похибки при заданих затратах.

2. Вперше запропоновано метрологічні програмні тести, які дозволяють проводити метрологічні дослідження в режимі обмеженого часу і здійснювати моделювання процесу дії впливаючих факторів. На цій основі створено метрологічний програмний тест вимірювального каналу термопар і сформулювані основні вимоги до компонентів вимірювального каналу.

3. Запропоновано два варіанти термовирівнювача прецизійного завадостійкого герконового комутатора сигналів низького рівня, які, завдяки оригінальній простій конструкції і просторовому усередненню, забезпечують похибку комутації не більше 0,5 і 0,1 мкВ.

4. Вдосконалено аналого-цифрові перетворювачі напруги низького рівня – на базі двотактного вагового інтегрування і сігма-дельта перетворення, які передбачають дистанційне керування або перепрограмування в процесі роботи і забезпечують високу точність перетворення в робочих умовах за рахунок виконання інтелектуальних функцій. Останні передбачають корекцію адитивної, мультиплікативної, нелінійної та температурної складових похибки, та забезпечують високу завадостійкість, адаптивні властивості та зниження втрат часу при проведенні калібрування.

5. Вдосконалено структури двох обчислювальних компонентів вимірювального каналу: економічного мережевого прикладного процесора, що відповідає стандарту ІЕЕЕ-1451, і універсального сторожового таймера. Перший компонент, за рахунок можливості дистанційного перепрограмування в процесі роботи та програмної реалізації набору часто вживаних інтерфейсів, створює можливість динамічної заміни програм обробки сигналів сенсорів, що дозволяє використовувати методи штучного інтелекту при обмежених обчислювальних ресурсах, а також забезпечує універсальність і гнучкість при побудові розподілених інформаційно-вимірювальних систем. Другий компонент не вимагає виділеного каналу вводу/виводу і забезпечує незалежність функціонування від апаратного, системного та прикладного програмного забезпечення сервера, а також мінімальне навантаження на його процесор.

6. Вдосконалено двокаскадний цифро-аналоговий перетворювач, який за рахунок раціонального розподілу функцій між каскадами забезпечує прецизійне дослідження інтелектуальних функцій систем.

7. На базі вдосконалених компонентів розроблено і впроваджено:

інформаційно-вимірювальну підсистему в складі розподіленої системи керування температурою багатозонного термоагрегату, яка забезпечує похибку вимірювання температури не більше 0,8С в діапазоні 700... 1300С при похибці взірцевої термопари 0,6С;

прецизійну систему контролю температури робочого еталону Вольта, яка забезпечує похибку не більше 0,003С в діапазоні 28...32С при похибці взірцевого термометра опору 0,002С і жорстких обмеженнях на потужність сенсорів (0,7мкВт).

Публікації автора:

1. Турченко В.О., Кочан Р.В., Карачка А.Ф. Застосування нейронних мереж для прогнозування дрейфу характеристик перетворення сенсорів // Вісник Тернопільського державного технічного університету ім. І. Пулюя. 2000. – Т.5, № 4. – С. 102-108.

   Кочан Р.В. Двокаскадний цифро-аналоговий перетворювач для метрологічних досліджень // Вимірювальна техніка та метрологія. - 2003. - № 63. - С. 106-110.

   Кочан Р.В. Бойко О.В. Система контролю температури робочого еталону Вольта // Вимірювальна техніка та метрологія. – 2003.- № 64. - С. 93-99.

   Кочан Р.В. Покращений сторожовий таймер для керування режимом роботи комп'ютерів типу ІВМ РС АТ // Вісник Технологічного університету Поділля. - 2004. – Ч.1. - Т.2. - С. 79-82.

   Кочан Р.В. Структура інтелектуальної системи збору і обробки сенсорних даних та її дослідження // Вісник Національного університету Львівська політехніка. Секція Теплоенергетика, інженерія довкілля, автоматизація. - 2004. - №506. - С. 221-229.

   Кочан Р.В. Тестування інтелектуальних систем збору даних з допомогою метрологічного програмного тесту // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Секція Автоматика, вимірювання та керування. - 2004. - №500. - С.9-18.

   Кочан Р.В. Мережевий інтегруючий аналого-цифровий перетворювач // Вісник Тернопільського державного технічного університету. – 2004. Т. 9. - №3. - С. 123-130.

   Кочан Р.В., Кочан О.В. Прецизійний блок збору даних з дистанційним перепрограмуванням // Міжн. науково-техн. журнал “Комп’ютинг”. – 2004. – Т. 3. – № 3. - С. 82-92.

   Пат. 2004032136 Україна, МПК Н01Н 51/00. Комутатор сигналів низького рівня: Кочан Р.В., Кочан В.В. Заявл. 23.03.2004.

   Kochan R., Berezky O., Karachka A., Bojko O., Maruschak I. Development of the integrating analog to digital converter for distributive data acquisition systems with improved noise immunity // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. - 2002. – Vol. 51, №1. – Р. 96 – 101.

   Sachenko А., Kochan V., Turchenko V., Kochan R., Tsahouridis K., Laopoulos T. Error Compensation in an Intelligent Sensing Instrumentation System // Proc. IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conf. (IMTC/2001). Budapest (Hungary), 2001, P. 869 – 875.

   Kochan R., Sachenko A., Daponte P., Sobolev V., Kochan V. Design of embedded metrology subsystem for intelligent sensing instrumentation structure. Proc. IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conf. (IMTC/2002), Anchorage (Alaska, USA), 2002, P. 869 – 875.

   Kochan R., Sachenko A., Kochan V., Pasichnyk R. Development of the simulation model of thermocouples // Proc. IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conf. (IMTC/2003), Vail (CO, USA), 2003, Р.1673-1677.

   Kochan R., Lee K., Kochan V., Sachenko A.. Development of a Dynamically Reprogrammable NCAP. Proc. IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conf. (IMTC/2004), Como (Italy), 2004, Р. 1188-1193.

   Kochan R., Kochan V., Sachenko A., Turchenko V. Development DAQ Module for Intelligent Sensor System. Proc. ISA/IEEE Sensors for Industry Conference (Sicon/02), 2002, Houston (Texas, USA), Р. 89 – 92.

   Кочан Р.В. Розробка метрологічного програмного тесту для дослідження інтелектуальних інформаційно-вимірювальних систем // Зб. пр. міжн. наук.-практ. конф. “Мікропроцесорні пристрої та системи в автоматизації виробничих процесів” (МНПК МППСАВП-2003). - Хмельницький, 2003. - С. 34-40.

   Kochan R. Approach to development metrological software test for verification intelligent instrumentation // Proc. of second IEEE international workshop on Intelligent Data Acquisition and Advansing Computing Systems (IDAACS’2003). - Lviv (Ukraine), 2003. Р. 168 – 173.

   Kochan R., Kochan V., Lee K., Sachenko A. Approach to Improvement the Network Capable Application Processor, Compatible with IEEE1451 Standard. Proc. of second IEEE internation. workshop on Intelligent Data Acquisition and Advansing Computing Systems (IDAACS’2003). Lviv (Ukraine), 2003. P. 437 – 441.

   Kochan R., Niemeyer J., Kryloshanski E., Sachenko A., Boyko O., Kochan V. Іmproved temperature control system of secondary voltage standard based on Weston standard cells // Proc. of 10th IMEKO TC7 International Symposium. - Saint-Petersburg (Russia), 2004, P.404-408.