Система статистичної діагностики стану виробів із композиційних матеріалів

Запропоновано новий спосіб підвищення достовірності контролю композиційних матеріалів, який полягає в рандомізації стимулюючої дії на об'єкт контролю та використанні в якості діагностичних ознак статистичних характеристик параметрів інформативних сигналів.

Встановлені діагностичні ознаки оцінки дефектності виробів із композиційних матеріалів з урахуванням їх статистичної відмінності, породженої наявністю дефектів, для процесу ударної взаємодії.

Запропоновані методи прийняття діагностичних рішень для вирішення задачі безеталонної дефектоскопії та ідентифікації дефектів структури композиційних матеріалів.

Практичне значення отриманих результатів. Створена нова інформаційно-вимірювальна система статистичної діагностики стану виробів із композиційних матеріалів, в основу роботи якої покладено спосіб рандомізації стимулюючого впливу, методи статистичної обробки інформативних сигналів, отримання діагностичних ознак та прийняття рішень, що дало можливість значно спростити апаратні засоби системи та конструкцію первинного перетворювача, зменшити вплив випадкових факторів, спростити технологію та алгоритми проведення діагностування виробів. Отримані результати можуть бути використані при розробці нових методик і систем діагностики і неруйнівного контролю різних матеріалів і виробів, а також використані в областях науки і техніки, які пов'язані з аналізом випадкових процесів і прийняттям діагностичних рішень.

Впровадження результатів роботи. Результати досліджень впроваджені в ЗАТ “Всеукраїнський НДІ аналітичного приладобудування”, на Київському авіаремонтному заводі №410 цивільної авіації, в навчальному процесі у Національному авіаційному університеті та Донецькому національному університеті.

Особистий внесок автора. Основні положення і результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. В наукових роботах, опублікованих в співавторстві, дисертантом зроблено наступне: в роботах [1,2] автором проведене експериментальне дослідження застосування коефіцієнтів розкладів інформативних сигналів за ортогональними базисами в якості інформативних ознак, в роботах [3,7] автором розроблене програмне забезпечення розрахунків імовірнісних характеристик параметрів сигналів, в роботах [4,5] - методики дослідження інформативних ознак, [6] - обґрунтування можливості використання метрики для класифікації дефектів, [8, 11] - запропоновано використання алгоритмів секвентного аналізу та дослідження впливу похибок від синхронізації, [9] - запропоновано модифікований алгоритм генерації псевдовипадкових послідовностей, [12] - проведено експериментальне порівняння існуючих методів виявлення пошкоджень композитів, [13] - результати експериментальних досліджень розробленої системи, [14] - методика досліджень статистичних критеріїв нормальності та однорідності результатів вимірювань, [15] - спосіб отримання інформативних сигналів та ознак, обґрунтовування розробки системи контролю композиційних матеріалів, [16] - результати експериментальних досліджень запропонованих інформативних ознак, [17] - обґрунтування структурної схеми та програмне забезпечення системи діагностики.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи були оприлюднені на Міжнародних науково-технічних конференціях "АВІА 2002", "АВІА 2004" та "АВІА 2007" (Київ), Міжнародній НПК “Современные информационные и электронные технологии” (Одеса, 2004 та 2005), Науково-практичній конференції молодих учених та аспірантів “Інтегровані інформаційні технології та системи ІІТС-2005” (Київ, 2005), V Національній науково-технічній конференції “Неруйнівний контроль та технічна діагностика”, (Київ, 2006), Науково-практичній конференції “Актуальні проблеми експлуатації, ремонту, розробки та модернізації авіаційної техніки”, (Київ, 2006). Міжнародній науково-практичній конференції “Комп'ютерні системи в автоматизації виробничих процесів”, (Хмельницький, 2007), 3-ій Міжнародній молодіжній науково-технічній конференції студентів, аспірантів та учених “Сучасні проблеми радіотехніки та телекомунікацій РТ-2007”, (Севастополь, 2007).

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 18 наукових робіт, у тому числі 9 статей в спеціалізованих наукових журналах і збірках, рекомендованих ВАК, 9 тез доповідей.

Структура і зміст роботи. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаної літератури і додатків. Повний об'єм дисертації складає 133 сторінки, вона містить 55 малюнків, 11 таблиць, список літературних джерел з 104 найменувань, 3 додатки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність обраної теми дисертації, сформульовані мета, об'єкт, предмет і завдання дослідження, показано наукову новизну отриманих результатів та їх практичне значення, розкриті питання апробації результатів дисертації на конференціях і семінарах, їхнє висвітлення в спеціалізованих друкованих виданнях.

У першому розділі дисертаційної роботи проведено аналіз існуючих систем діагностики композиційних матеріалів, які реалізують метод низькошвидкісного удару. Розглянуто фізичні основи методу низькошвидкісного удару. Цей метод дозволяє визначати найбільш небезпечні дефекти типу розшарувань, непроклеїв, пористості, сторонніх включень у композитах, які характеризуються малими модулями Юнга, великим співвідношенням механічних імпедансів внутрішніх шарів і обшивки. Розглянуті існуючі методи отримання діагностичних ознак на основі розкладів інформативних сигналів - імпульсів ударної взаємодії (ІУВ) - за ортонормованими базисами та на основі їх інтегральних параметрів.

За результатами порівняльного аналізу існуючих приладів і систем діагностики, а також застосовуваних методів обробки сигналів і прийняття діагностичних рішень сформульовані завдання дисертаційного дослідження.

У другому розділі основна увага приділяється побудові моделей процесу ударної взаємодії, на основі яких буде проводитися діагностика виробу. Від обраної моделі значною мірою залежать застосовувані методи обробки даних сигналів, визначені діагностичні ознаки і, отже, отримані результати. Розглянуті найбільш придатні для розроблюваної системи випадкові поля на просторі , які залежать від дійсного параметра та  - координати у двовимірному просторі (координати зони контакту бійка на досліджуваному виробі),  - час. Таке просторово-лінійне випадкове поле можна представити у вигляді

,

де  - невипадкова функція, інтегрована з квадратом за та по всьому простору при довільному і ; , - випадковий процес з незалежним приростами.

При застосуванні даної моделі для опису процесу ударної взаємодії, параметри ядра процесу визначаються фізико-механічними характеристиками кожної зони контактної взаємодії, а саме піддатливістю зони контакту , значення якої визначається дефектністю контрольованої зони і, отже, визначає параметри ядра. Для відображення цього використовується наступне позначення ядра . Випадковому процесу відповідають ударні імпульси, випадкова зміна енергії яких відповідає випадковим приростам поля. Процес зіткнення бойка і поверхні контрольованої зони має кінцеву тривалість , тому можна припустити, що ядро процесу має кінцеву тривалість. Бойок ударного механізму завдає удару по контрольованій зоні з періодом , тому вимірювання датчиком сили поля можна представити у вигляді однорідного по простору і стаціонарного в часі лінійного випадкового поля

, (1)

де - функція Хевісайда.

Розглянемо наближене представлення виразу (1) у вигляді нескінченої інтегральної суми. Враховуючи умови, накладені на функцію , нескінченні суми з певною точністю можуть бути замінені на скінчені. В результаті такої заміни, отримаємо зображення дискретного лінійного випадкового поля у вигляді

, (2)

де  - крок квантування за змінними та ;  - крок дискретизації в часі; ;  - відліки дискретного білого шуму;  - цілі числа.

Використовуючи вираз (2), можна отримувати реалізації випадкових полів, характеристики яких залежать від функції і породжуючого поля .

При фіксованих , отримуємо окремий випадок моделі (2), а саме лінійний стаціонарний процес з дискретним часом

.

При умові стаціонарності аналізованого процесу вирази для математичного сподівання та кореляційної функції мають вигляд

, , (3)

де  - відповідні семиінваріанти випадкового процесу .

Наведені співвідношення (3) дозволяють зробити висновок про можливість використання статистичних характеристик параметрів ІУВ, завдяки їх стаціонарності в конкретній зоні контролю.

Для проведення імітаційного моделювання роботи системи запропонована модель ІУВ, яка забезпечує можливість встановлення амплітуди, та тривалість переднього і заднього фронтів, що обумовлене механічними процесами зіткнення

,

де - функція Хевісайда; - амплітуда ІУВ; - тривалість відповідно переднього та заднього фронтів ІУВ.

Розроблений модифікований алгоритм генерування псевдовипадкових послідовностей із довільним законом розподілу, який безпосередньо використовувався для проведення числового моделювання роботи системи.

В третьому розділі запропонований спосіб отримання інформативних сигналів, який ґрунтується на рандомізації стимулюючої дії на об'єкт контролю. Розроблені методи визначення інформативних ознак за отриманими ІУВ та запропоновані методи прийняття діагностичних рішень при вирішенні задач виявлення та класифікації дефектів.

В якості діагностичних ознак процесу ударного впливу запропоновано використовувати статистичні характеристики параметрів ІУВ, а саме математичне сподівання амплітуди та тривалості ІУВ та середнє квадратичне значення (с.к.з.) амплітуди ІУВ. Для підтвердження цього припущення був проведений експеримент, суть якого полягала в наступному. По поверхні зразка наносилися удари з енергією, що змінювалась квазі-випадковим чином з рівномірним законом розподілу у діапазоні 10 - 40 мДж. В якості зразків використовувались 5 композитних панелей із стільниковим заповнювачем типу ІСП-1 і обшивкою на основі склотканини Т42/1-76. Товщина панелі складала 12 мм, товщина обшивки - 1,5 мм. Моделями дефектів служили зони, по яких попередньо, за допомогою сталевої кульки було завдано точкового удару з нормованою енергією Ауд, рівною 2,297, 2,812, 3,240 та 5,109 кДж, який спричиняв руйнацію зразка в зоні контакту. Для кожного з 4-х отриманих зразків з дефектами та бездефектного зразка були отримані по 500 реалізацій ІУВ, за якими були оцінені значення математичного сподівання М, с.к.з. та їх довірчі інтервали для амплітуди (рис. 1, а, б), тривалості (рис. 2, а, б) та їх відношення - параметра R (рис. 3, а,б).

Рис. 1 математичного сподівання (а) та с.к.з. (б) амплітуди ІУВ

Рис. 2 Оцінки математичного сподівання (а) та с.к.з. (б) тривалості ІУВ

Рис. 3 Оцінки математичного сподівання (а) та с.к.з. (б) R-параметра ІУВ

Для вирішення задачі виявлення дефектів об'єктів контролю запропоновано використовувати методи перевірки статистичних гіпотез щодо однорідності. Для обґрунтованого застосування параметричних критеріїв було проведене оцінювання щільності розподілу імовірності (ЩРІ) обраних ознак (рис. 4, а, б, рис. 5).

а б

Рис. 4 Оцінки функції ЩРІ амплітуди (а) та параметра R (б) ІУВ

Рис. 5 Оцінки функції ЩРІ тривалості ІУВ

Чисельна перевірка згоди оцінених законів розподілу з гаусівським або рівномірним була проведена згідно критерію Пірсона (табл. 1).

Таблиця 1

Значення - статистики для параметрів ІУВ,

Отримані результати показали відмінність законів розподілу досліджуваних параметрів від гаусівського, тому застосування відомих параметричних критеріїв перевірки статистичної різниці математичних сподівань, дисперсій, тощо не є можливим. Для перевірки однорідності запропоновано використовувати непараметричний критерій Лємана-Розенблата. Процедура застосування критерію наступна. Нехай наявні два варіаційні ряди та побудовані за вибірками діагностичних ознак та , з інтегральними функціями імовірності та , відповідно. Перевіряється гіпотеза Н0: , за альтернативної гіпотези Н1: . Для перевірки гіпотези Н0 розраховується - статистика:

(4)

де ,  - порядкові номери елементів рядів та у варіаційному ряді, побудованому за об'єднаною вибіркою з та ; ,  - об'єми вибірок відповідно та .

Якщо в результаті розрахунків отримане значення , де граничне значення розподілу  - статистики при заданому рівні довіри , то приймають гіпотезу Н0, в протилежному випадку приймається гіпотеза Н1. Оскільки кількість результатів експериментів обмежена, то замість статистики (4) використовувалось виправлене значення статистики Лемана-Розенблата.

При вирішенні задачі класифікації дефектів запропоновано використання наступного правила - за результатами контролю приймається така гіпотеза для якої

,

де  - прийнята міра відстані між двома багатовимірними розподілами,

 - апріорна матриця конкретних реалізацій для -го класу, для якої  - кількість інформативних параметрів ;

 - кількість повторних експериментів по їх визначенню;

апостеріорна матриця конкретних реалізацій .

Мірою розділення багатовимірних розподілів та у випадку неспівпадаючих коваріаційних матриць є відстань Бхатачарія, яка в загальному випадку двох гаусівських розподілів , дорівнює

. (5)

У четвертому розділі на основі теоретичних досліджень, проведених у попередніх розділах, пропонується структурна схема інформаційно-вимірювальної системи (ІВС). В основу принципу побудови системи покладена технологія “PC Lab Card”, що дозволило спростити структуру системи, вилучити блоки, що вносять додаткові похибки, мінімізувати апаратурні витрати і вартість системи. ІВС складається з блоку первинних перетворювачів, блоку сполучення, порту вводу-виводу та персонального комп'ютера (рис. 6). Ударний перетворювач призначений для нанесення ударів, що мають заданий діапазон енергій, по ділянці контрольованого виробу та вимірювання сили ударної взаємодії.

Рис. 6 Структурна схема ІВС діагностики

Генератор ударних імпульсів формує прямокутні імпульси струму з енергією в заданому діапазоні, які живлять електромагніт ударного перетворювача, та синхроімпульси, необхідні для часового узгодження роботи порту вводу-виводу (ПВВ) та ударного перетворювача. Енергія ударних імпульсів на виході генератора задається за допомогою керованого напругою джерела опорної напруги, що живить вихідний підсилювач потужності генератора. Керуюча напруга надходить з цифро-аналогового перетворювача (ЦАП) ПВВ, її значення задається програмним шляхом згідно обраного алгоритма.

Блок сполучення дозволяє погодити вихідний сигнал п'єзоелектричного перетворювача сили ударної взаємодії з вхідним каскадом аналого-цифрового перетворювача (АЦП) ПВВ та формують необхідну частотну смугу вимірюваних сигналів для її узгодження з частотою дискретизації АЦП ПВВ.

Зв'язок блоку сполучення з комп'ютером здійснюється за допомогою ПВВ, в якому задіяні АЦП, і канал синхронізації. АЦП порту перетворює сигнали від п'єзоелектричного перетворювача в цифрову форму і передає дані в пам'ять комп'ютера. ЦАП порту генерує керуючу напругу для генератора ударних імпульсів. Блок сполучення та ПВВ складають канал вимірювання сили ударної взаємодії.

Система працює під керуванням спеціально розробленого пакета прикладних програм. Забезпечення взаємодії ПВВ та ЕОМ, організація інформаційних потоків системи, реалізація алгоритмів обробки та відображення отриманих результатів покладена на математичне, інформаційне та програмне забезпечення ПВВ, яке реалізоване в системі програмування C++. Архітектура програмних засобів системи приведена на рис. 7.

На комп'ютер покладені функції керування процесами вимірювання

інформативних параметрів, формування бази вимірюваних реалізацій (навчання системи) їх обробки та відображення отриманих результатів.

Рис. 7 Архітектура програмних засобів системи статистичної діагностики

Однією з найбільш важливих частин системи є блок, призначений для здійснення статичної діагностики. Методика проведення діагностики розробляється для кожного конкретного виду виробів з урахуванням механічних параметрів матеріалу виробу, геометричних розмірів виробу, конфігурації його поверхні, розмірів неприпустимих дефектів, глибини їхнього залягання й інших параметрів.

Для експериментального підтвердження запропонованих методів вирішення задач виявлення та класифікації дефектів у виробах з композиційних матеріалів за допомогою розробленої системи було проведено дослідження описаних в розділі 3 груп зразків. Групам зразків з однотипними дефектами були присвоєні номери від 1 до 5 відповідно до ступеня ушкодження від бездефектного до ушкодження ударом з енергією 5,109 кДж. В якості діагностичної ознаки при виявленні використовувалась значення тривалості ІУВ. На кожному зі зразків були отримані по 500 реалізацій ІУВ, які мали квазі-випадкову енергію, та були визначені відповідні значення тривалості. Отримані значення були об'єднані в загальний масив, представлений на (рис. 8, а). З отриманого масиву послідовно формувалися пар неперетинаючихся вибірок за якими розраховувалися значення -статистики Лємана-Розенблата. Для дослідження характеру залежності -статистики від об'єму початкових реалізацій тривалості ІУВ значення об'єму вибірок приймалося рівним 10 (рис. 8, б) та 20 (рис. 8, в).

Рис. 8 Результати дослідження процесу виявлення дефектів

При експериментальному дослідженні запропонованого метода класифікації дефектів за допомогою розробленої системи та методики приведеної в розділі 3 в якості еталонних та досліджуваних використовувались п'ять груп зразків з однотипними в межах групи дефектами №1-№5 (рис. 9, а-д).

Рис. 9 Значення відстані Бхатачарія для різних груп зразків

За типові дефекти (класи) для попереднього навчання системи були використані по одному зразку з кожної з п'яти груп, а в якості досліджуваних об'єктів - інші зразки з груп.

Простір діагностичних ознак формувався зі статистичних характеристики тривалості та амплітуди ІУВ. Додатково досліджувалась залежність результатів класифікації від кількості інформативних параметрів та об'ємів їх реалізацій.

Отримані чітко виражені мінімуми відстаней Бхатачарія (рис. 9) за двома інформативними параметрами - математичним сподіванням амплітуди та тривалості ІУВ - дозволяють надійно ідентифікувати зразки з однотипними ушкодженнями, що підтверджується результатами класифікатора (табл. 2).

Таблиця 2

Результати роботи класифікатора, %

ВИСНОВКИ ПО РОБОТІ

Вперше на основі теорії лінійних випадкових полів побудована математична модель процесу ударної взаємодії для об'єкту контролю, яка дозволяє визначати його параметри за результатами експериментів.

На основі розробленої математичної моделі процесу ударної взаємодії запропоновано новий спосіб отримання інформативних сигналів, який полягає в рандомізації стимулюючої дії на об'єкт контролю, що дозволило значно спростити апаратні засоби та зменшити вплив випадкових факторів.

Вперше запропоновані діагностичні ознаки для виявлення та ідентифікації дефектів композиційних матеріалів, які базуються на статистичних характеристиках параметрів імпульсів ударної взаємодії, що дозволило підвищити достовірність діагностики.

Розроблено та експериментально досліджено метод дефектоскопії виробів з композиційних матеріалів, що ґрунтується на методі перевірки статистичних гіпотез та використовує непараметричний критерій Лємана-Розенблата для прийняття рішень. Методика дозволяє відмовитись від попередньої настройки на еталонних зразках.

Розроблено та експериментально досліджено метод класифікації дефектів виробів з композиційних матеріалів, що ґрунтується на оцінці метрики Бхатачарія, враховуючи статистичні характеристики діагностичних ознак.

Створений і досліджений експериментальний зразок інформаційно-вимірювальної системи статистичної діагностики стану виробів з композиційних матеріалів, в основу роботи якого покладені розроблені методи виявлення та класифікації дефектів і методика отримання інформативних сигналів.

Розроблено пакет програмних засобів системи для проведення натурних експериментів та пакет прикладних програм для імітаційного моделювання складових процесу діагностики покладених в основу роботи системи.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ за ТЕМою ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бабак В.П., Еременко В.С., Мокийчук В.М. Исследование ортогональных разложений для построения диагностического пространства характеристик информативных сигналов при контроле композитов. // Матеріали IV міжнародної науково-технічної конференції “АВІА-2002”. - Т. 1. - К.: НАУ, 2002.- С.11.7 - 11.10.

2. Бабак В.П., Єременко В.С., Мокійчук В.М. Метод класифікації ударних імпульсів при діагностиці композиційних матеріалів. // Вісник Національного авіаційного університету.- К.: НАУ, 2003.- № 4.- С. 1 - 4.

3. Єременко В.С., Марченко Б.Г., Мокійчук В.М. Використання ймовірнісних моделей при діагностиці композитів методом низькошвидкісного удару // Вісник Національного авіаційного університету.- К.: НАУ, 2003.- № 3 - 4.- С. 5 - 8.

4. Еременко В.С., Мокийчук В.М. Исследование диагностических признаков в статистической диагностике изделий методом низкоскоростного удара // Технология и конструирование в электронной аппаратуре.- К.: НАУ, 2004.- №5.- С. 58 - 60.

5. Еременко В.С., Мокийчук В.М. Исследование эффективности использования спектральных разложений сигналов при диагностике методом низкоскоростного удара // Материалы Международной НПК “Современные информационные и электронные технологии”.- Одесса, 2004.- С. 25 - 26.

6. Єременко В.С., Мокійчук В.М. Використання векторних зображень інформативних сигналів при низькочастотній акустичній діагностиці матеріалів // Вісник Національного університету України ”Київський політехнічний інститут”.- К.: НТУУ “КПІ”, 2004.- В. 28.- С. 115 - 119.

7. Бабак В.П., Єременко В.С., Мокійчук В.М. Діагностика композитів на основі кореляційного аналізу власних коливань // Технологические системы.- 2005.- №2.- С. 23 - 27.

8. Єременко В.С., Мокійчук В.М. Спектральный анализ одиночных импульсных сигналов на основе базиса Хаара // Материалы НПК "Современные информационные и электронные технологии".- Одеса, 2005.- С. 78.

9. Єременко В.С., Мокійчук В.М. Самойліченко О.В. Алгоритм генерації псевдовипадкових послідовностей з довільно заданим законом розподілу // Вісник Національного авіаційного університету.- К.: НАУ, 2005.- №4.-C. 24 - 26.

10. Мокійчук В.М. Вибір частоти дискретизації для визначеного класу імпульсних сигналів // Матеріали Науково-практичної конференції молодих учених та аспірантів “Інтегровані інформаційні технології та системи ІІТС-2005”.- К.: НАУ, 2005.- С. 160.

11. Еременко В.С., Мокийчук В.М. Исследование характеристик импульсных сигналов на основе разложений по базису Хаара // Восточно-европейский журнал передовых технологий.- Харьков., 2006.- №1 (19).- С.142 - 144.

12. Еременко В.С., Мокийчук В.М. Овсянкин А.М. Анализ методов обнаружения ударных повреждений композиционных материалов // Матеріали 5-ї Національної науково-технічної конференції “Неруйнівний контроль та технічна діагностика”. Київ, 10-14 квітня 2006.- К., 2006.- С. 23.

13. Еременко В.С., Мокийчук В.М. Суслов Е.Ф. Системы диагностики композиционных материалов низкочастотными акустическими методами // Матеріали науково-практичної конференції “Актуальні проблеми експлуатації, ремонту, розробки та модернізації авіаційної техніки”. Київ, 15-16 червня 2006.- К., 2006.- С. 27.

14. Еременко В.С., Мокийчук В.М. Оценка однородности выборок малого объема // Системы обработки информации.- 2006.- В. 7 (56).- С.26-29.

15. Еременко В.С., Мокийчук В.М. Овсянкин А.М. Обнаружение ударных повреждений сотовых панелей методом низкоскоростного удара // Техническая диагностика и неразрушающий контроль.- К., 2007.- №1.- С. 24-27.

16. Єременко В.С., Мокійчук В.М. Використання статистичних характеристик інформаційних сигналів в задачах діагностики // Матеріали IX міжнародної науково-технічної конференції “АВІА-2007”. Київ, 25-27 квітня.- К.: НАУ.- 2007.- Т. І.- С. 11.21-11.24.

17. Єременко В.С., Мокійчук В.М. Система діагностики виробів із композиційних матеріалів // Вісник Хмельницького національного університету.- Хмельницький: ХНУ, 2007.- № 2, Т. 2.- С. 150 - 153.

18. Мокійчук В.М. Система безеталоної дефектоскопії композиційних матеріалів // Матеріали 3-ї Міжнародної молодіжної науково-технічної конференції студентів, аспірантів та учених “Сучасні проблеми радіотехніки та телекомунікацій РТ-2007”.- Севастополь, 2007.- C. 147.

 АНОТАЦІЇ

Мокійчук В.М. Система статистичної діагностики стану виробів із композиційних матеріалів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.16 - інформаційно-вимірювальні системи. - Національний авіаційний університет. - Київ, 2007.

Дисертація присвячена питанням побудови інформаційно-вимірювальної системи (ІВС) для статистичного діагностування виробів із композиційних матеріалів авіаційного призначення. У дисертації запропоновано новий спосіб підвищення достовірності контролю композиційних матеріалів, який полягає в рандомізації стимулюючої дії на об'єкт контролю та використанні в якості діагностичних ознак статистичних характеристик параметрів інформативних сигналів. Побудовано математичні моделі процесу ударної взаємодії у вигляді лінійних випадкових полів і запропоновані способи їх дослідження. Як діагностичні ознаки пропонується використовувати статистичні характеристики параметрів імпульсів ударної взаємодії таких як тривалість першої півхвилі та її амплітуда. Прийняття діагностичного рішення у ІВС ґрунтується на статистичному методі перевірки гіпотез (за критерієм Лємана-Розенблата при виявленні, та відстань Бхатачарія при класифікації дефектів). Проведена оцінка метрологічних характеристик ІВС та розроблено необхідне програмне забезпечення.

Ключові слова: композиційні матеріали, статистична діагностика, статистичні критерії, лінійні випадкові поля, низькошвидкісний удар.

Мокийчук В.М. Система статистической диагностики состояния изделий из композиционных материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.16 - информационно-измерительные системы. -

Национальный авиационный университет, Киев, 2007.

Диссертация посвящена вопросам построения информационно-измерительных систем (ИИС) для проведения статистической диагностики изделий из композиционных материалов, применяемых в авиастроении.

В диссертационной работе проведен анализ существующих методов диагностики композиционных материалов, на основе которого проведен выбор метода положенного в основу функционирования разработанной ИИС, метода низкоскоростного удара, который позволяет обнаруживать наиболее опасные дефекты в композитах.

В диссертации предложен новый способ повышения достоверности контроля композиционных материалов, который заключается в рандомизации стимулирующего действия на объект контроля и использовании в качестве диагностических признаков статистических характеристик параметров информативных сигналов.

Разработана математическая модель процесса ударного взаимодействия с объектом контроля в виде линейного, случайного поля.

В качестве диагностических признаков предлагается использовать статистические характеристики параметров импульсов ударного взаимодействия таких как длительность первой полуволны и ее амплитуда.

В основу принципа построения ИИС диагностики положена технология “PC Lab Card”. Система состоит из блока первичных преобразователей, блока сопряжения, универсального порта ввода-вывода и персонального компьютера. Важнейшей частью системы является блок диагностики, осуществляющий статистическую диагностику изделий на основе разработанных решающих правил.

Для принятия диагностического решения в ИИС при обнаружении дефектов используется статистический метод проверки гипотез и критерий проверки однородности Лемана-Розенблата, при классификации дефектов - минимум расстояния Бхатачария.

Ключевые слова: композиционные материалы, статистическая диагностика, статистические критерии, линейные случайные поля, низкоскоростной удар.

Mokiichuk V.M. System of statistical diagnostics composite materials products state. - Manuscript.

Thesis for obtaining the candidate of technical sciences degree on speciality 05.11.16 - information-measuring systems. - National Aviation University, Kyiv, 2007.

Dissertation is devoted to the questions of construction the informative-measuring system (IVS) for statistical diagnostics of composite materials products in the aviation setting. In dissertation there is the offered new method of rise of authenticity of control of composition materials, which consists in randomization of stimulant action on the object of control and use as diagnostic signs statistical descriptions of parameters of informing signals. The mathematical models of process of shock co-operation as the linear accidental fields and offered methods of their research are built. How it is suggested to use diagnostic signs statistical descriptions of impact co-operation impulses parameters such as duration the first half-wave and its amplitude. Acceptance of diagnostic decision in IVS -rountouetsya on the statistical method of verification of hypotheses (a criterion Lemana-Rozenblata at the exposure is used, that distance Bhatachariya during classification of defects). The conducted estimation of metrologichnih descriptions IVS and necessary software is developed.

Keywords: composition materials, statistical diagnostics, statistical criterias, linear accidental fields, low velocity impact.

Размещено на Allbest.ru