Teoretyczne i praktyczne aspekty kształtowania statycznych właściwości metrologicznych pneumatycznych przetworników długości

Opis

Tematem rozprawy są statyczne właściwości metrologiczne pneumatycznych przetworników długości. W części obejmującej przegląd literatury (rozdział 2) dokonano analizy dotychczasowego stanu wiedzy w zakresie teorii i praktyki oddziaływania na właściwości metrologiczne; opisano zjawiska zachodzące podczas przepływu powietrza przez elementy konstrukcyjne przetwornika, zwracając uwagę na ich wpływ na parametry metrologiczne; dokonano przeglądu stosowanych obecnie modeli matematycznych, wskazując na rozbieżności między wynikami ich zastosowania a wynikami doświadczeń. W rozdziale 3 zaprezentowano stosowane przez autora metody badań i analiz oraz stanowiska badawcze. Obszerną część pracy poświęcono opisowi wyników eksperymentalnego wykorzystania różnych metod kształtowania właściwości metrologicznych (rozdział 4). W związku z tym analizowano wpływ ciśnienia zasilania, średnic dysz wlotowej i pomiarowej, średnicy czoła dyszy pomiarowej, stożkowego ukształtowania powierzchni czołowej dyszy pomiarowej oraz kąta pochylenia czoła dyszy pomiarowej. Wyprowadzono zależności opisujące współrzędne zarysu dyszy pomiarowej przetwornika, którego charakterystyka statyczna spełnia warunek liniowości. W części teoretycznej rozprawy (rozdział 5) opracowano model matematyczny przetwarzania statycznego oparty na drugich parametrach krytycznych przepływu oraz uwzględniający straty w elementach przepływowych przetwornika. Ustalono związek między wielkościami charakteryzującymi wymiary geometryczne dysz a drugimi parametrami krytycznymi przepływu, co pozwoliło na uzyskanie prostego opisu właściwości przepływowych tych elementów. Uzupełnieniem modelu jest opis algorytmu oprogramowania służącego do obliczeń charakterystyki statycznej i strat przepływu. Opracowane zależności zweryfikowano z wynikiem pozytywnym. Dokonano analizy niepewności pomiaru długości z wykorzystaniem przetworników o różnych parametrach metrologicznych. Metodę symulacji cyfrowej uzupełnioną badaniami eksperymentalnymi wykorzystano do analizy rozkładów ciśnienia i prędkości w komorze pomiarowej przetwornika. Dzięki temu określono położenie punktu pomiaru ciśnienia najkorzystniejsze ze względu na minimalne fluktuacje mierzonej wielkości. Problematykę pomiaru fluktuacji ciśnienia pomiarowego rozszerzono, uwzględniając ustalenie minimalnego czasu pomiaru koniecznego do zarejestrowania zmierzonej długości z określoną niepewnością. W rozdziale 6 przedstawiono opis konstrukcji i zasady działania autorskich rozwiązań pneumatycznych przetworników długości oraz systemów pomiarowych z ich zastosowaniem, a także wyniki przeprowadzonych przez autora badań tych urządzeń.