Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

     ГОУ ВПО Рязанская Государственная  радиотехническая академия

     Кафедра УКиС

 
 
 
 
 
     Факультет ИЭФ К защите

 
 
 
 
 
     Специальность 200503  Зав. кафедрой  / /

 
 
 
 
 
           « » 2005 г.

     Пояснительная записка

     К выпускной квалификационной работе бакалавра

     «Использование  статистических методов в производстве полосовых фильтров»

 
 
 
 
 
     Дипломник Расходчикова Елена Николаевна  ( )

 
 
 
 
 
     Руководитель проекта  Сырмолотнов Иван Егорович  ( )

     « » октября 2005 г

 

      Федеральное агентство по образованию  Российской Федерации

     ГОУ ВПО Рязанская Государственная  радиотехническая академия

     Кафедра УКиС

           Утверждаю  « » 2005 г.

           Зав. кафедрой

     Задание

     На  выпускную квалификационную работу бакалавра

     Студент Расходчикова Елена Николаевна   группа 154

1. Тема работы: "Использование статистических методов в производстве полосовых фильтров".
2. Срок сдачи студентом законченной работы 21 октября 2005 года

     Руководитель  работы ктн. доц. Сырмолотнов Иван Егорович

3. Исходные данные к работе:
1. Технологический процес производства полосовых фильтров
2. ГОСТ Р 50779.41-96 (ИСО 7873-93) Статистические методы. Контрольные карты для арифметического среднего с предупреждающими границами.
3. ГОСТ 18670-84. Фильтры пьезоэлектрические и электромеханические.
4. ГОСТ Р 50779.21-96 Статистические методы. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным.
4. Содержание расчетно-пояснительной записки
1. Введение. Постановка целей и задачи.
2. Анализ электромеханических фильтров и особенностей их производства
3. Обзор статистических методов управления качеством продукции
4. Применение статистических методов при производстве электромеханических
5. Заключение
6. Библиографический список
7. Перечень графического материала
8. Поясняющие схемы и графики - 3л.

     Дата  выдачи задания " " 2005 г.

           Руководитель:

           Задание принял к исполнению:

 

      Аннотация

     В данной работе показана возможность  повышения качества технологического процесса производства механических фильтров. Уменьшение доли выхода бракованной продукции осуществлено за счет внедрения современных методов управления качеством, а именно статистических методов.

     Дипломный проект оформлен в соответствии с  требованиями ЕСКД.

 

     

 

      Введение

     Процесс создания продукции состоит из множества  этапов, на каждом из которых решается основная задача – достижение качества продукции. Очевидно, что без надлежащего  качества продукция не может выполнять  свое назначение, и затраченные на ее изготовление труд, энергия и сырье расходуются бесполезно. Таким образом, качество продукции является главным показателем эффективности затрат общественного труда, а достижение качества продукции – центральной задачей промышленности.

     Качество  продукции как результат технологического процесса характеризуется рядом  показателей. По каждому показателю качества устанавливается его численное  значение и допустимое отклонение.

     Научной основой современного технического контроля стали математико-статические методы. Управление качеством продукции может обеспечиваться двумя методами: посредством разбраковки изделий и путем повышения технологической точности. Издавна методы контроля сводились к анализу брака путем сложной проверки изделий на выходе. При массовом производстве такой контроль очень дорог. Поэтому от сплошного контроля переходят к выборочному с применением статистических методов обработки результатов.

     Однако  такой контроль эффективен только тогда, когда технологические процессы, будучи в налаженном состоянии, обладают точностью и стабильностью, достаточной для “автоматической“ гарантии изготовления бездефектной продукции. Отсюда следует необходимость стабилизировать производство. Самым надежным способом стабилизации производства является создание системы качества, а затем ее сертификация.

     Современное управление качеством исходит из того, что деятельность по управлению качеством не может быть эффективной  после того, как продукция произведена, эта деятельность должна осуществляться в ходе производства продукции.

     Статистические  методы в полной мере позволяют управлять  качеством продукции. Их широкое  применение при производстве продукции  позволяет существенно сократить  выход бракованной продукции. К  сожалению на большинстве предприятий статистические методы либо не используются либо используются формально. Однако законы рынка таковы, что предприятия уделяющие не достаточно внимания качеству своей продукции обречены на гибель. Таким образом полномасштабное использования статистических методов является необходимым условием выживания предприятия.

 

       Перед нами встает задача сосредоточить внимание не на выявлении брака, а на его предупреждении, то есть возникает вопрос организации контроля и управления технологическим процессом так, чтобы процент выпуска дефектных фильтров был сведен до минимума.

     Так как в стандартах ИСО серии 9000[1],[2] QS 9000 и в концепции TQM статистические методы рассматриваются как один из важнейших инструментов обеспечения качества, будем применять именно эти методы контроля. Все они связаны с выборкой, ее анализом и осуществлением на основании такой выборки выводов относительно генеральной совокупности. Статистические методы отличаются снижением вероятной доли дефектной продукции путем предупреждения  образования любых несоответствий.

 

1. Описание  электромеханических полосовых фильтров

1. Элементы  механических фильтров

     Механический  фильтр – устройство, состоящее  из электрических, электромеханических  и механических элементов, скомбинированных таким образом, что происходит полосовая фильтрация. На (Рис. 1)показана частотная характеристика механического фильтра.

     f_о Частота

     Рис. 1 Частотная характеристика затухания полосового фильтра

       Кривая на графике представляет собой напряжение на нагрузке фильтра, выраженное в децибелах. Входной сигнал, который проходит через внутреннее сопротивление источника и фильтр, – это сигнал синусоидальной формы, постоянный по амплитуде напряжения с изменяющейся частотой. Затухание входного сигнала измеряется по отношению к максимальному напряжению на нагрузке. Разность между двумя частотами, соответствующими затуханию 3дБ, – это ширина полосы по уровню 3дБ В3. Диапазон, расположенный между двумя частотами, затухание на которых составляет 3дБ, – это полоса пропускания. Разность между двумя частотами, затухание на которых равно 60дБ, – это ширина полосы по уровню 60дБ. Область, расположенная за точками с затуханием 60дБ, – это полоса задерживания. Отношение ширины полосы частот по уровню 60дБ В6о к ширине полосы пропускания по уровню 3дБ В3 называется коэффициентом прямоугольности характеристики фильтра. Средняя частота f₀ часто определяется как середина частотного интервала между частотами, затухание на которых равно 3дБ. Отношение В3 к f0 называется относительной шириной полосы пропускания фильтра. Теперь, после того как описаны параметры частотной характеристики механического фильтра, рассмотрим элементы, которые при определенных условиях позволяют получить требуемую характеристику.

     На  (Рис. 2) показаны электрические, электромеханические и механические элементы, применяемые в механическом фильтре.

     

     Рис. 2 Структурная схема механического фильтра, показывающая различные формы основных элементов фильтров.

     Электрические резонансные элементы настроены  в резонанс с реактивной составляющей сопротивления электромеханического преобразователя, однако они используются лишь в не очень широкополосных и  в широкополосных фильтрах. Как правило применяются магнитострикционные или пьезоэлектрические преобразователи, причем они как в отдельности, так и будучи прикрепленными к металлическому стержню или бруску резонируют на частоте в пределах полосы пропускания фильтра. Преобразователь возбуждает систему проволочно-связанных резонаторов, а те в свою очередь возбуждают выходной преобразователь и резонансную катушку индуктивности или емкость. Оконечные сопротивления R представляют собой сопротивления входных (источник) и выходных (нагрузка) цепей. Для того чтобы обеспечить плоскую или имеющую незначительную неравномерность в полосе пропускания характеристику, необходимо рассчитать как фильтр, так и сопротивления. Все компоненты фильтра имеют линейные двунаправленные характеристики, поэтому различные по амплитуде и частоте сигналы могут обрабатываться независимо, так как распространяются в обоих направлениях между входным и выходным сопротивлениями фильтра [3].

2.   Принцип работы.

     Электромеханические фильтры (ЭМФ) позволяют производить частотную селекцию колебаний в диапазоне частот 0,1 кГц...1 МГц при относительной полосе пропускания 0,1...12 %.

     В ЭМФ в качестве колебательных  систем используются механические резонаторы (трубчатые сердечники, стержни, пластины, диски), изготовленные из специальных сплавов. Это позволяет получать колебательные системы с высокой добротностью (Q=10⁴ ... 10⁵ ), высоким коэффициентом полезного действия и малыми массой и габаритами.

     Функциональная  схема полосового электромеханического фильтра в общем виде показана на (Рис. 3). 

     

     Рис. 3 Функциональная схема ЭМФ

     Символами П₁, МР и П₂ обозначены соответственно преобразователь электрических колебаний в механические, механический резонатор и преобразователь механических колебаний в электрические. Для преобразования .энергии электрических колебаний в энергию механических колебаний и наоборот применяются устройства, работа которых основана на использовании электростатических, электромагнитных, магнитоэлектрических, пьезоэлектрических и магнито-стрикционных эффектов.

     В настоящее время наиболее широкое  распространение получили магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи. Как известно, эффект магнитострикции заключается в том, что при намагничивании металлического тела происходит изменение его геометрической формы и размеров. Этот эффект обусловлен деформацией решетки монокристалла, которая происходит вследствие изменения магнитных или электрических обменных сил. В процессе намагничивания ферромагнетиков вплоть до режима насыщения магнитострикция обусловлена в основном магнитными силами решетки. Магнитострикция за. счет электрических обменных сил проявляется лишь в области, находящейся выше технического насыщения, т. е. когда уже все магнитные моменты оказываются полностью ориентированными в направлении внешнего магнитного поля.

     В процессе деформации резонатора, которая происходит под действием механических колебаний, возбуждаемых преобразователем /7i, в его кристаллической решетке возникают внутренние силы. Таким образом, энергия, затрачиваемая преобразователем П₁ на сжатие или растяжение, накапливается внутри тела в виде потенциальной энергии. По мере уменьшения деформирующих внешних сил тело возвращается в первоначальное состояние за счет накопления потенциальной энергии. При этом величина относительного удлинения или укорочения тела е под действием напряжения σ, нормального к одной из его граней, по закону Гука будет равна

     ε=σ/Ε,  ( 1)

     где Е – модуль упругости при растяжении или сжатии.

     Наряду  с удлинением и укорочением существует деформация в виде сдвига и кручения. Деформация сдвига у возникает при  действии касательного к грани напряжения τ:

     γ=τ/G,  ( 2)

     где G – модуль упругости при сдвиге.

     После снятия такой деформации в теле возникнут  собственные колебания сдвига.

     В основе исследования характера собственных колебаний и определения резонансной частоты для тел различной геометрической формы лежит решение системы дифференциальных уравнений с учетом заданных граничных условий (под граничными условиями здесь понимается тип закрепления той или иной грани тела):