Класс 4. Стандарты на обнаружение и измерение

СИСТЕМ

ОБХОДНЫЕ ПУТИ

Измерения и обнаружения в системах обслуживают главное — «измерительное» — действие. Поэтому желательно так перестроить главное действие, чтобы оно исключало необходимость (или сводило к минимуму) измерительно-обнаружительного действия. Конечно, не в ущерб точности.

4.1.1

Если дана задача на обнаружение или измерение, целесообразна так изменить систему, чтобы вообще отпала необходимость в реше нии этой задачи.

А с. 505706. Способ индукционного нагрева деталей Для самофиксации заданной температуры между индуктором и деталью помещают соль с температурой плавления равной заданной темпе ратуре.

А. с. 471 395. Индукционная печь для нагрева токами промыш ленной частоты, включающая тигель и индуктор, отличается тем что с целью поддержания заданного режима нагрева тигель выпол­нен из ферромагнитного материала, точка Кюри которого равна заданной температуре нагрева.

4.1.2

Если дана задача на обнаружение или измерение и при этом нельзя применить стандарт 4.1.1, то целесообразно заменить непо­средственные операции над объектом операциями над его копией или снимком.

Вместо непосредственного обмера бревен, погруженных на желез­нодорожную платформу, измерение ведут по фотоснимку, сделан­ному в определенном масштабе

А с 241 077. Измерение деформации оболочек затруднено тем что оболочки являются частью громоздкой конструкции. Предложено' изготавливать слепки (до деформации и после нее) и вести измерения на слепках.

Если нужно сравнить объект с эталоном с целью выявления отличий, то задачу решают оптическим совмещением изображения объекта с эталоном, причем изображение объекта должно быть про­тивоположно по окраске эталону или его изображению. Аналогично решают задачи на измерение, если есть эталон или его изображение

жением эталона. Если на экранепоявляется желтый цвет, значит в контролируемой пластинке отсутствует отверстие. Появление синего цвета означает, что на пластинке есть лишнее отверстие А с 359512. Способ сличения объектов, заключающийся в про­ектировании изображений сличаемых объектов на экран и совмеще­нии идентичных участков изображении. Отличается тем, что с целью повышения надежности процесса сличения, изображения сличаемых материалов проектируются на экран контрастными, например не-гативное и позитивное или красное и синее.

А. с. 350 219. Контроль пластинки с просверленными отверстиями ведут, совмещая желтое изображение пластинки с синим изобра­жением эталона. Если на экране появляется желтый цвет, значит

м a 11 L/ria«/n_/t> ii p<j\-i*» "j" j гативное и позитивное или красное и синее.

в контролируемой пластинке отсутствует отверстие. Появление

4.1.3

Если дана задача на измерение и нельзя применить стандарты 4.1.1 и 4.1.2, то целесообразно перевести ее в задачу на последова­тельное обнаружение изменений.

А. с. 186366. При добыче медных руд камерным способом обра­зуются огромные подземные залы, камеры. От взрывов и по другим причинам потолок (кровля) камер местами отслаивается, падает. Необходимо регулярно следить за состоянием потолка, измерять образующиеся «ямы». Но как это сделать, если потолок на высоте пятиэтажного дома? Предложено при подготовке камер заранее бу­рить в кровле скважины — сбоку, над потолком — и закладывать в них разноцветные, люминесцирующие вещества. Если в каком-то месте выпала порода и образовался купол, это легко обнаружить по свечению люминофора. А по его цвету можно судить о высоте обра­зовавшегося купола.

Пояснения.

Любое измерение производится с определенной сте­пенью точности. Поэтому в задачах на измерение, даже если речь в них идет о непрерывном измерении, всегда можно выделить элементарный акт измерения, состоящий из двух последовательных обнаружений. Рассмотрим, на­пример, задачу об измерении диаметра шлифовального круга. Измерение надо вести с определенной (и отнюдь не безграничной) точностью. Допустим, требуется точ­ность в 0,01 мм. Это значит, что круг можно рас­сматривать состоящим из концентрических окружностей, причем расстояние между окружностями 0,01 мм. Задача сводится к вопросу: как обнаружить, что совершился переход от одной окружности к другой? Фиксируя такие переходы и зная их число, мы всегда можем вычислить диаметр круга.

Переход от расплывчатого понятия «измерение» к чет­кой модели «два последовательных обнаружения» резко упрощает задачу.

СИНТЕЗ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

В синтезе измерительных систем проявляется тактика, типичная для синтеза «изменительных» систем: любым путем достроить ве-поль, вводя недостающие вещества или поля. Отличается синтез измерительных веполей тем, что структура веполя должна обеспе­чить получение поля на выходе.

4.L>.t

Если невепольная система плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают, достраивая простой или двойной веполь с полем на выходе:

А. с. 269 558. Способ обнаружения момента начала кипения жидкости (то есть появления в жидкости пузырьков В₂). Через жидкость пропускают ток — при появлении пузырьков резко возрас­тает электрическое сопротивление.

А. с. 305 395. Способ обнаружения и счета инородных включений в жидкости, отличающийся тем, что с целью повышения чувстви­тельности исследуемую среду облучают электромагнитными коле­баниями сверхвысокой частоты и регистрируют форму и амплитуду рассеянных частицами колебаний, по которым судят о количестве включений в жидкости.

Примечание. Вепольные группы:

типичны для ответов¹ на задачи по обнаружению и изме­рению.

Задача 12. Как зафиксировать образование первых трещин при испытаниях на усталость металлических образцов, например, шатуна?

Решение задачи 12 по стандарту 4.2.1:

А. с. 246901. От приведенного выше изобретения по а. с. 269558 ситуация отличается только агрегатным состоянием исследуемого ве­щества. Но электрическое сопротивление твердого тела при появлении

_f оезко возрастает - как и электрическое сопротивление жид­костиприТоявлениипузырьков. Предложено пропускать по исследуемому образцу электрический ток.

4.2.2

Если система (или ее часть) плохо поддается обнаружению или измерению, задачу решают переходом к внутреннему или внеш­нему комплексному веполю, вводя легко обнаруживаемые добавки:

А с 277 805 Способ обнаружения неплотностей в холодильных агрегатах, заполненных фреоном и маслом (преимущественно в до­машних холодильниках), отличающийся тем, что с целью повыше­ния точности определения мест утечек в агрегат вместе с маслом вво­дят люминофор; освещают агрегат в затемненном месте и опреде­ляют места утечки по свечению люминофора в просачивающемс:

чеоез неплотности масле.

А с 110314 Способ определения фактической площади koi такта поверхностей, отличающийся тем, что для окрашивания по­верхностей применяют люминесцентные краски.

4.2.3

Если систему трудно обнаружить или измерить в какой-то момент времени и нет возможности ввести в объект добавки, то эти добавки создающие легко обнаруживаемое и легко измеряемое поле,_и следует ввести во внешнюю среду, по изменению состояния которой можно судить об изменении состояния объекта:

А. с. 260 249. Для контроля износа двигателя нужно определить количество «стершегося» металла. Частицы его поступают во внеш­нюю среду — масло. Предложено добавлять в масло люминофоры: металлические частицы являются гасителями свечения.

4.2.4

Если во внешнюю среду нельзя извне ввести добавки по стан­дарту 4.2.3, то эти добавки могут быть получены в самой среде, например, ее разложением или изменением агрегатного состояния. В частности, в качестве таких добавок нередко используют газовые или паровые пузырьки, полученные электролизом, кавитацией и дру­гими способами.

Задача об измерении скорости потока жидкости в трубе (введе­ние добавок извне исключено по условиям задачи). Решение: метку получают, используя кавитацию, дающую скопление мелких и потому устойчивых пузырьков.