автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.08, диссертация на тему:Измерительные процессы в 12-полюсной рефлектометрии

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В 12- ПОЛЮСНОЙ РЕФЛЕКТОМЕТРИИ

Специальность 05.11.08 - Радиоизмерительные приборы Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

УНИВЕРСИТЕТ

РГВ од

На правах рукописи

С^ъ-

САДКОВА Ольга Викторовна

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород 2000

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор С. М. Никулин

Официальные оппоненты ■

доктор технических наук, профессор А. В. Андриянов

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ИИИС В. А. Козлов

Ведущая организация -

Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт "Кварц"

Защита состоится «. » июня 2000 г. в______часов на заседании специализированного Совета _ Нижегородского

государственного технического университета по адресу: 603600, г. Нижний Новгород, ГСП- 41, ул. Минина, 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ.

Автореферат разослан « »__2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета —_

к.т.н., доцент О^З-^5 Петров В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность темы

На сверхвысоких частотах (СВЧ) имеет место многоэтапность измерительных процессов (ИП), а также многомерность получаемых величин. Часто возникают ситуации, когда определяемые и измеряемые величины связываются неявными зависимостями. Использование 12- полюсных рефлектометров для различных исследований является примером реализации ИП. Очевидно, что как минимум имеются два его последовательных этапа: калибровка автоматического анализатора цепей и измерение комплексного коэффициента отражения Г. Следует отметить, что на первом этапе ИП погрешность первичных измерений мощности трансформируется в рассеяние калибровочных постоянных, а на втором -рассеяние констант и измеренных значений Р, преобразуется в разброс Г.

В 1972 году американские ученые К. Хойер и Г. Энген в Национальном Бюро Стандартов США начали исследования 12- полюсного соединения как основы для более простых и менее дорогих анализаторов цепей. С тех пор были найдены калибровочные процедуры как для одноканальных, так и для двухканальных анализаторов, а также способы измерения Г и 5- параметров четырехполюсников. Недостатки методов калибровки, состоящие в большом количестве калибровочных мер, были устранены Л. Сыозманом, который показал, что три варианта соединения коаксиалов (сквозное, короткозамкнутое и соединение через линию задержки) двух 12- полюсников являются достаточными для так называемой ТБО калибровки рефлектометров. В дальнейшем ТЯВ процедура была модифицирована К. Хойером и Г. Энгеном путем причисления коэффициента отражения при короткозамкнутом соединении к неизвестным константам. Новая калибровка получала название ТЛЬ. Обобщая все вышеназванные способы можно отметить, что для отыскания калибровочных постоянных решались многомерные нелинейные задачи, связанные с матричными преобразованиями. 12- полюсные рефлектометры обычно используются в метрологической аппаратуре для поверки менее точных приборов. В данной диссертационной работе рефлектометр применяется в научно- исследовательских целях. Поэтому возникает необходимость разработать простые и достаточно точные при наличии шумов алгоритмы калибровки и измерений. В этой связи актуальной задачей является совершенствование математического обеспечения анализатора СВЧ цепей.

Следует отметить, что анализатор цепей калибруется на каждой отдельной частоте, поэтому обеспечивает- высокую точность измерений Г. Эта особенность приводит к возможности реализации следующих этапов ИП: определения комплексной диэлектрической проницаемости материалов, а также физических параметров объектов, используя их функциональную связь с коэффициентом отражения. Измерение диэлектрической проницаемости- это важная научно-техническая задача, имеющая значение не только для радиоэлектроники, но и для многих других отраслей народного хозяйства. Анализ влажности и плотности материалов находит применение в деревообрабатывающей и мебельной промышленности. Оценка рассеяния указанных величин должна производиться с

учетом погрешностей всех предыдущих этапов ИП. Таким образом, появляется необходимость исследования ИП в 12- полюсной рефлектометрии и разработки способа оценки погрешности результатов как отдельных этапов, так и всего процесса в целом.

Целью работы является проведение теоретических и экспериментальных исследований, направленных на реализацию многоэтапных ИП в 12- полюсной рефлектометрии, учитывающих трансформацию погрешностей, свойственных каждому этап)' процесса, в рассеяние конечного результата измерений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи'.

• разработать подход для оценки точности результатов на каждом из последовательных этапов ИП;

• предложить эффективный метод восстановления комплексного коэффициента отражения по результатам первичных измерений в каналах 12- полюсного рефлектометра;

• разработать и отладить математическое и программное обеспечение, позволяющее проводить калибровку аппаратуры и измерять коэффициент отражения;

• разработать и ценить погрешность прикладных этапов ИП в 12- полюсной рефлектометрии, применительно к задачам измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков и определения влажности и плотности образцов, основанные на взаимодействии линии передачи с исследуемым материалом.

Объект исследования

Автоматический анализатор СВЧ цепей с 12- полюсными рефлектометрами, а также многоэтапные ИД реализуемые при его использовании.

Методы исследования

При выполнении работы использовались аналитические и экспериментальные методы исследования. Применялся аппарат теории функций комплексного переменного, теории электрических цепей и статист 1гчес ко го анализа, а также численные методы оптимизации и методы математического моделирования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

Введено представление измерительного процесса как процедуры одновременного согласованного получения измеряемой величины и погрешности измерений. Предложен способ оценки погрешности результатов косвенных измерений, позволяющий трансформировать разброс величин, найденных на промежуточных этапах ИГ1 в рассеяние его конечного результата.

Разработаны и развиты простые в реализации методы восстановления калибровочных констант и комплексного коэффициента отражения Г по результатам измерений мощностей в каналах 12- полюсного рефлектометра.

Выполнена оценка погрешности волноводных методов измерения комплексной диэлектрической проницаемости е жидких диэлектриков. Проведена оценка разброса е с учетом погрешностей всех предыдущих этапов ИП.

Предложена регрессионная модель определения влажности IV и плотности р материалов через постоянные затухания и фазовые постоянные по результатам измерений Г отрезка линии передачи, контактирующего с исследуемыми образцами. Реализован анализ погрешности полученных величин.

Практическая ценность

Для анализатора СВЧ цепей написано и отработано математическое и программное обеспечение, позволяющее проводить процедуры калибровки рефлектометра и измерений комплексного коэффициента отражения.

Реализованы способы оценки погрешности получаемых результатов при измерении комплексного коэффициента отражения, определении комплексных диэлектрических проницаемостей жидкостей, а также физических параметров объектов. Предложен способ определения влажности материалов, слабочувствительный к вариации плотности и возникновению воздушных зазоров при контакте исследуемого образца с датчиком влажности.

На защиту выносятся

- представление измерительного процесса как процедуры одновременного согласованного получения измеряемой величины и погрешности измерений;

- способ оценки погрешностей результатов как отдельных этапов, так и всего ИП в целом;

- методы восстановления калибровочных постоянных и комплексного коэффициента отражения по результатам измерения мощностей р,- в каналах рефлектометра, обеспечивающий высокую точность измерений;

- оценка погрешности волноводных методов определения комплексной диэлектрической проницаемости е жидких диэлектриков;

- оценка погрешности способа определения влажности и плотности материалов.

Практическое использование результатов работы

Результаты данной диссертационной работы использованы и используются:

• в научных исследованиях, связанных с развитием теории и техники микроволновых измерений;

• в учебном процессе, при проведении лабораторных работ, в курсовом и дипломном проектировании;

• в СКБ РИАЛ при выполнении НИР, связанных с новыми перспективными разработками;

• при выполнении нетрадиционных измерений по заказам организаций.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:

на Всероссийских конференциях:

«Высокие технологии в радиоэлектронике», посвященной 100-летию Нижегородской промышленно-художественной выставке 1896 года, Н. Новгород, 1996 г.;

«Методы и средства измерения физических величин», Н. Новгород, 1997, 1998,1999 гг.; •

«Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве», Н. Новгород, 1999 г.;

«Приборостроение в аэрокосмической технике», Арзамас, 1999 г.;

Региональном научный семинар «Радиофизические методы измерений», Н. Новгород, 1997 г.;

Научно-технические конференции факультета радиоэлектроники и технической кибернетики (с 1998 г. факультета информационных систем и технологий), Н. Новгород. 1997, 1998, 1999 гг.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 24 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертационной работы посвящена раскрытию современного состояния теории и техники СВЧ измерений и постановке задач исследования.

В разделе 1.1 проанализированы многоэтапные измерительные процессы, реализуемые с помощью анализатора цепей с 12- полюсными рефлектометрами в СВЧ диапазоне и способы оценки погрешности их результатов. Механизм трансформации погрешностей на этапах ИП иллюстрируется следующей структурной схемой (рис. 1). Вектор У может содержать как результаты первичных измерений У*, так и результаты, представляющие собой трансформацию вектора У* в вектор У. Вектор А содержит параметры, характеризующие процесс на данном этапе. Они могут быть как внешними- А' по отношению к измерительному процессу, так и внутренними- А. К внешним относятся параметры образцовых или калибровочных мер, а к внутренним- например, калибровочные постоянные, устанавливаемые в ходе этапа калибровки. Результаты ЛI- го этапа процесса

измерений превращаются в вектор У или вектор А для последующих этапов, а при 1=1-в конечный результат.

Рис. 1. Механизм трансформации погрешностей

Величины У, А, Хя А, входящие в математическую модель г - го этапа ИП в зависимости от решаемых измерительных задач могут быть как действительными, так и комплексными. Накопление погрешности на всех этапах ИП приводит к необходимости применения оптимальных методов для оценки вектора искомых величин X, Наиболее информативными являются интервальные оценки, которые строятся на основе точечных оценок и ковариационной матрицы, задающей эллипсоид рассеяния многомерной измеряемой величины. Алгоритм аналитического построения матрицы отличается высокой вычислительной сложностью в виду того, что требует взятия частных производных и выполнения матричных операций. При многоэтапности процедуры получения решения- (как на этапе калибровки аппаратуры) сформировать ковариационную матрицу указанным способом не удается.

Поэтому предлагается другой способ формирования матрицы из статистических данных, полученных средствами компьютерного моделирования каждого этапа ИД на основе априорно известной статистики результатов прямых измерений и параметров калибровочных мер (рис. 2). Достоинство указанного способа состоит в том, что в его основе лежит сам алгоритм решения задачи 0(У, Л) —> X.

Рис. 2. Формирования ковариационной матрицы

На рисунке б,\М,Лу) и Щ,1,Ла)- шумовые факторы с математическим ожи-даниемМ= 0 и ковариационными матрицами А у и Аа векторов У и А соответственно. Повторение измерительной процедуры т раз осуществляется программно, без работы средства измерений, при использовании метода статистических испытаний Монте- Карло. Полученный набор из т значений результата на данном этапе ИП статистически обрабатывается с целью определения его рассеяния. В предположении об отсутствии корреляции между компонентами многомерных величин У и А может быть предложен упрощенный способ построения матрицы: У/- = Yj + гпогт{М,а), Aj = Aj + гпогт{М- \ ...т, где гпопт{ )- нормально распределенный шум с математическим ожиданием М= О и среднеквадратичным отклонением о(р\).

Оценка погрешности с помощью такого подхода может быть успешно применена в различных задачах, в частности в 12- полюсной рефлектометрии.

В разделах 1.2- 1.4 приведено краткое описание трехэтапного и четырех-этапныхИП (рис.3 а, б, в).

Описана история развития калибровочной процедуры автоматического анализатора цепей. Приведена классификация существующих методов определения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков. Особо выделена классификация СВЧ методов.

калиЪровка анализатора СВЧ цепей с 12-

полюст&ши рефлектометрами

Измерение Определение

комплексных комплексной

коэффициентов —»> гщзжктрической

отражения прогощаемости

материалов е

а)

Калиоровка анализатора СВЧ цепей с 12- полюашми рефлектометрами —* Измерение комплексных «юффшшентов отражения —»> Вычисление параметров регрессионной модели А, V, С, НКд —+ Определение комплексной диэлектрической прдаицаемосги материала е

б)

в)

Рис. 3. Трехэтапный (а) и четырехэтапные (б, в) измерительные процессы

Вторая глава посвящается анализу первого и второго этапов ИП, а также оценке погрешности их результатов.

В разделе 2.1 подробно рассматривается первый этап ИП- калибровка анализатора СВЧ цепей с 12- полюсными рефлектометрами по четырем короткозамк-нутым и согласованной нагрузке (СН) (рис. 4).

ттт г

ДПР

h

к=1

~3 k=i

-3 к=з

-El £=4

J СН, |Г|=0

4

Рис. 4. Калибровка анализатора СВЧ цепей

Для повышения точности калибровки производилось измерение и усреднение п отсчетов мощности Pik в каждом из каналов рефлектометра. Это позволяет сформировать матрицу- столбец исходных данных из величин вида 1 п

Qik = - Е P<k, 0 = 1 •4, к = 1...4) и вычислить среднеквадратичные отклонения

"5=1

г- II п 1

усредненных мощностей ед = ъ ¡к'\п, а^ = - т(Р,к-QikY ■ Следует отметить,

Vя i=l

что погрешность первичных данных ведет себя как 1/V" при усреднении я значений Р.к Поэтому' число п не должно быть слишком большим и выбирается из условия 5 < я < 15.

Исходная система калибровочных уравнений имеет следующий вид:

\гк I2 + t!:2 - 2 Re Гк Re q, - 2 Im Гк Im q, - ^ • — = 0, (I)

Ак а,

2

=-2а,- Reqh у,- =-2а,- Imq{, е,- = a^l , i - 1...4,к~ 1...4,

где qi - величины, определяемые структурой рефлектометра; Ак - квадраты модулей комплексных амплитуд падающих волн; a/,ß,-,7,-,s,- калибровочные константы; /у комплексные коэффициенты отражения при подключении корЬтко-замкнутых и согласованной нагрузок.

В данном случае неизвестными являются величины Ак, а также постоянные а,- и через которые в дальнейшем можно установить р,-,у,- и е,-. Следует от-

метить, что задачу их поиска удобнее разделить на два этапа. На первом этапе целесообразно определить /)/., а далее- константы рефлектометра. После установления значений Аь сложная задача калибровки разбивается на подзадачи по каждому из его каналов. Равенство единице модуля комплексного коэффициента отражения позволяет сократить количество неизвестных констант, обозначив pj = а1 + е,-. Таким образом образуются четыре системы линейных уравнений с тремя неизвестными р„ р;, 7, каждая, решаемые методом наименьших квадратов.

В конечном итоге процедура калибровки приводит к образованию квадратного уравнения .у^Р/2 + 2_у,-р,у,- + у^ -0, где >7 =1тq¡. Таким образом появляется неоднозначность относительно q^, которая ликвидируется с помощью подключения согласованной нагрузки и измерения мощностей в каналах рефлектометра.

На данном этапе ИП имеется возможность трансформировать рассеяние первичных измерений Р,к в рассеяние калибровочных постоянных. Это может быть сделано предложенным в первой главе способом, в рамках которого без обращения к анализатору СВЧ цепей т раз формируются величины ¡к+гпогп^№,з{к), выступающие в качестве мощностей. Здесь тогт{М,я{к )- генератор нормально распределенного шума с математическим ожиданием М = 0 и среднеквадратичным отклонением зд. Таким образом, согласно алгоритму калибровки, образуются т значений каждой из констант. В результате статистической обработки полученных массивов данных вычисляются среднеквадратичные отклонения постоянных а,-,|3,-,уу,е,- и коэффициенты корреляции между ними.

В разделе 2.2 рассматривается второй этап ИП- измерения комплексного коэффициента отражен {и Г. При этом исследуемый объект подключается к 12- полюсному рефлектометру, как показано на (рис. 5). В каждый из четырех его измерительных каналов поступает сигнал, представляемый следующим выражением:

Р; =а.,Л|Г-д,|2 =Л^ос;-|г|2 + р,-КеГ + у,-1тГ + е^ , / = 1...4. (2) Р1 Рг Рз Р4

Генератор ныйреф-

12-полюс-

Г

_ Измеряемый объект

лектометр

Рис. 5. Измерение комплексного коэффициента отражения

Нетрудно убедиться в том, что четыре отсчета мощности несут информацию о трех величинах- мощности падающей волны, вещественной и мнимой частях комплексного коэффициента отражения Г = КсГ + J-ImT. Таким образом, 12- полюсный рефлектометр преобразует трехмерное пространство измеряемых величин в четырехмерное пространство регистрируемых, мощностей, причем это преобразование является нелинейным. Разработанная компьютерная программа решает задачу обратного преобразования четырехмерного пространства F) в двумерное пространство комплексного коэффициента отражения. В диссертационной работе предложены и опробованы различные варианты восстановления Г по измеренным мощностям в каналах рефлектометра. В качестве первого варианта предлагается нахождение начального приближения с дальнейшим уточнением результата методом Ньютона. В качестве второго- нахождение начального приближения с уточнением результата методом Левенберга- Марквардта. И, наконец, в качестве третьего варианта предлагается усреднение п измерений Р,- в каждом канале рефлектометра с последующим определением начального приближения в качестве окончательного решения. Усреднение п значений мощностей в каждом канале рефлектометра позволяет получить матрицу- столбец ис-

- 1 п

ходных данных вида: Qi~P>=- £ Pit • Амплитуда падающей волны А для измерений Г не представляет интереса, поэтому целесообразно от косвенных измерений перейти к совокупным. В условиях погрешностей и избыточности измерительной информации корректная задача может быть представлена в виде:

(а/Н2+Р,КеГ + у,.1тГ + е,)

----5-—------ dj >* -1...4, (3)

£ Qk £(ajfc|/у +VkRer + -ik\mr+ek)

k=1 A=1

где At- разница между вычисленными и измеренными значениями относительных мощностей.

Наиболее простым подходом для решения системы (3) следует считать подход, основанный на линеаризации уравнений. В итоге образуется система из чел

тырех линейных уравнений с тремя неизвестными: Xi = j/"j", Х2 = Re/"", Хэ = ImT. Решив ее методом наименьших квадратов относительно Xi, Хг, Хз можно получить искомое начальное приближение. При поиске оптимального решения методом Ньютона наблюдались достаточно большие погрешности искомой величины Г. При использовании метода Левенберга- Марквардта для уточнения начального приближения удается снизить погрешность расчета Г, но задача, как и в предыдущем случае, остается нелинейной. Облако рассеяния для этого случая приведено на рис. 6. В случае применения усреднения п- 15 измерений величин Р/ облако рассеяния показано на рис. 7.

и

-0-20 1глГ

-0.32

-0.24 Imf -О 28 ■

0.0) О 0.020

Rer

0.794 07Э6 0.7Э6 0.000

0.802 0.604

Rer

Рис. 6. Облако рассеяния при использовании метода Левенберга- Марквардта

Рис.7. Облако рассеяния при усреднении мощностей

На втором этапе ИП появляется необходимость оценить рассеяние комплексного коэффициента отражения Г. Как известно, оно обусловлено неточностью измерений мощностей и рассеянием калибровочных констант. Имеется возможность трансформировать разброс указанных составляющих в разброс конечного результата и, таким образом, оценить его точность. Рассеяние полученного Г-Хг + /Хз определяется аналогично рассеянию калибровочных постоянных. В рамках такого подхода т раз формируются следующие величины:

£?/т = £?/ + тогт(М,), а,т = а; + гпогтп{\{,аа.), [3,т =Р/ + гпогт(м,а^) = Уj + гпогт[м. = е,- + гпогт[мi = \...т,

которые обрабатываются программно, преобразуясь в т значений комплексного коэффициента отражения. Значения калибровочных констант с их

рассеяниями аа/ , <3у. ,ае. поступают с предыдущего этапа ИП. В результате статистической обработки полученной информации находятся среднеквадратичные отклоненияой н ol по реальной и мнимой частям комплексного Г соответственно, а также коэффициент корреляции между реальной и мнимой его частями.

5 разделе 2.3 осуществляется компьютерное моделирование процедур калибровки и измерений коэффициента отражения при использовании разработанных автором программ в системе Mathcad 7.0 PLUS. С помощью разработанных программ оценен вклад рассеяния постоянных рефлектометра, в погрешность определения комплексного коэффициента отражения. Было выяснено, что учет погрешности калибровочных констант приводит к увеличению разброса комплексного коэффициента отражения в 4 раза. На основании этого можно отметить. что погрешность Г в большей степени обуславливается этапом калибровки.

В разделе 2.4 проведен анализ влияния различных факторов на рассеяние комплексного коэффициента отражения. Погрешность измеренного Г определя-

ют следующие составляющие: рассеяние постоянных 12- полюсного рефлектометра, погрешность измерения мощностей многоканальным измерителем, долговременная нестабильность частоты генератора и неточность установки длин ко-роткозамкнутых отрезков. С помощью натурных экспериментов было построено облако рассеяния Л (рис. 8), учитывающее все указанные составляющие погрешности, а также облако, полученное при исключении фактора частотной нестабильности (рис. 9).

Рис.8. Экспериментальное облако, учи- Рис.9. Экспериментальное облако, не тывающее все составляющие погреш- учитывающее долговременную неста-ности Г бильность частоты генератора

На основе проведенных экспериментов может быть сделан вывод о том, что долговременная нестабильность частоты генератора приводит к увеличению рассеяния Г в 2 раза. С помощью компьютерного моделирования было выяснено, что на частоте {= 2 ГГц неточность установки длин короткозамкнутых отрезков 0.5 мм) практически не влияет на конечный результат.

В рамках единичного круга, с помощью моделирующих программ, были построены поля точности восстановления комплексного коэффициента отражения в зависимости от реальной и .чтимой его частей, а также поле коэффициента корреляции г между КеГ и 1шГ. Использовались калибровочные константы, взятые с анализатора СВЧ цепей на частоте Г = 1.9 ГГц.

В разделе 2.5 реализовано экспериментальное определение рассеяний калибровочных постоянных на £ = 1.9 ГГц. Достаточно большие значения указанных рассеяний объясняются, в основной долговременной нестабильностью частоты и выходной мощности СВЧ генератора. Полученные коэффициенты корреляции между постоянными рефлектометра указывают на значительную корреляционную связь между ними. Таким образом, решенная задача калибровки с математической точки зрения является некорректной. Это, очевидно, обусловлено увеличением числа неизвестных при линеаризации калибровочных и измерительных уравнений. Однако, натурные и модельные эксперименты показывают эффективность предложенных методов определения калибровочных постоянных и комплексного коэффициента отражения Г. Следует отметить, что в данный момент практическая реализация оценки точности с учетом взаимной корреля-

ции затруднительна в виду отсутствия соответствующего программного обеспечения. •

Третья глава диссертационной работы посвящается измерению комплексной диэлектрической проницаемости е жидких диэлектриков в рамках третьего и четвертого этапов ИП и оценке ее рассеяния с учетом погрешностей предыдущих этапов.

В разделе 3.1 развиты волноводные методы определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей при подключении к анализатору цепей датчика в виде линии передачи, имеющей на конце холостой ход. При введении датчика в контролируемую среду осуществляется измерение комплексного коэффициента отражения Г на входе линии. Возможность восстановления е обуславливается зависимостью от нее величины Г.

В случае, когда измерительная схема не учитывает наличие коаксиального перехода, обеспечивающего соединение датчика со средством измерений, определение реально существующей погрешности е сопряжено с существенными трудностями. Предлагается подход, учитывающий соединитель в виде некоторой Б-матрицы, параметры которой определяются и используются при вычислении е.

Измерительная схема для восстановления диэлектрической проницаемости приводится на рис. 10.

< ' »

[8]

О"®" Г в Гп ^

Рис. 10. Измерительная схема 1- соединитель; 2- участок линии передачи, заполненный воздухом; 3- участок линии передачи, погруженный в жидкость

Здесь Г- комплексный коэффициент отражения, фиксируемый средством измерений; Гп- комплексный коэффициент отражения от конца линии передачи; Гв-комплексный коэффициент отражения на выходе коаксиального соединителя; [в]- Б-матрица соединителя средства измерений с датчиком, Ь, I- полная длина линии передачи и длина ее участка, погруженного в исследуемую жидкость.

В основе подхода лежит система уравнений вида: +

1-л1-Гв1 2 1 + д.44,-4^/Ч/ЛГ5/А

где х\ = Sj j, х2 = S12 -Sji, хЪ = , х4 = Гп, х5 = е; Z - волновое сопротивление линии; Х- длина электромагнитной волны в воздухе.

Такая система может быть создана путем проведения цикла из w измерений

коэффициента отражения Г/ (г = 1...Н1) при разной глубине погружения датчика в исследуемую диэлектрическую жидкость. Для повышения точности определения Г, а через него и е, производятся многократные измерения мощности в каналах рефлектометра и усреднение п ее отсчетов при каждом погружении. Суммарная погрешность определения диэлектрической проницаемости исследуемой жидкости обуславливается следующими факторами: погрешностью измерения комплексного коэффициента отражения Г/ при погружении датчика в жидкий диэлектрик на глубину $i\ неточностью установки длин ¿¡\ погрешностью измерения полной длины линии L. В свою очередь, погрешность определения величин Г, включает в себя рассеяние калибровочных постоянных, определенное на 1

этапе ИП, и погрешность измерения мощностей Р,- в каналах рефлектометра. Для оценки точности получаемого значения s необходимо преобразовать все указанные составляющие погрешности в рассеяние конечного результата. Это может быть сделано с помощью вычислительного эксперимента, в рамках которого т раз программно формируются величины следующего вида:

Lim = L+ rnorm(M,я), lijn = t + rnorm{M,s), rim = (Яе(Г,) + rnorm(M, oR)) + (lm(r,-) + morm{M, al ))-j, i=\...w.

Здесь rnorniM, 5)- генератор шума с нормальным распределением, математическим ожиданием М - 0 и среднеквадратичным отклонением s, обусловленным погрешностью используемого отсчетного устройства; rnorrr(A<f,oR) и гпот{М, с/)- генераторы нормально распределенного шума с математическим ожиданием М = 0 и среднеквадратичными отклонениями oR и о/ реальной и мнимой частям комплексного коэффициента отражения соответственно. Величины сгД и al были определены на 2 этапе ИП с учетом рассеяния калибровочных констант оа. ,ар;. ,<3у. ,сЕ.. При обраб0гке полученного набора из т значений диэлектрической проницаемости исследуемой жидкости вычисляются среднеквадратичные отклонения ее реальной и мнимой частей, а также коэффициент корреляции г между Res и Im е.

В промышленных условиях целесообразно упростить процедуры измерений и алгоритмы нахождения параметров путем использования регрессионных моделей с ограничением диапазона изменения искомой величины:

= А + V■ е',- + С -е*, 9>(e;,ej)= М + N ■ е'¡+Q-ej, i=1...j. (5)

Здесь А, V, С, М, Ы, 0. - некоторые неизвестные постоянные величины (параметры модели), подлежащие определению.

Оценка точности конечного результата может быть получена с помощью вычислительного эксперимента, путем трансформации погрешностей предыдущих этапов ИП в рассеяние неизвестной е.

В разделе 3.2 представлены результаты модельного определения комплексной диэлектрической проницаемости с учетом коаксиального соединителя. Используемое в компьютерных расчетах значение частоты равнялось С ~ 2 ГГц, а длина линии передачи £ = 0.233 м. Выбранный диапазон изменения е соответствовал нефтепродуктам в целом: 1.75 <е'< 2.65, 0.01 < е' < 0.3. Длина участка линии передачи, заполненного диэлектриком, при каждом погружении изменялась на величину Д.

Минимум погрешности определения диэлектрических проницаемостей наблюдайся при Х/4 < Д < ?„/5. В качестве оптимальной высоты жидкостного столба выбрана Д = X /5. Исследования показали, что при данном значении Л коэффициенты отражения Гу (г = 1...5) максимально далеко отстоят друг от друга. Система уравнений (4) является хорошо обусловленной и погрешность определения е - минимальна.

Было выяснено, что неточность установки длин ¿¡, заполненных диэлектриком, не вносит существенного вклада в погрешность восстановления е. Определяющими, в данном случае, являются погрешности калибровочного этапа и этапа

измерений комплексных коэффициентов отражения Г/. Построены поля точности с1 и о2 восстановления комплексных диэлектрических проницаемостей в зависимости от реальных и мнимых их частей. Получены поля точности восстановления параметров коаксиального перехода 8П, Б^Бл, 8г2 и комплексного коэффициента отражения Гп от конца линии передачи в зависимости от реальных и мнимых частей с.

В разделе 3.3 представлены результаты компьютерного моделирования при определении комплексной диэлектрической проницаемости с помощью регрессионной модели. Предложенная регрессионная модель применена для определения диэлектрических проницаемостей различных марок бензинов (1.8 <е'< 2.2, 0.03 <е*< 0.07). Построены поля точности определения диэлектрических проницаемостей стЕес и с1ше в рамках регрессионной модели в зависимости от значений реальной и мнимой частей е.

На модельном уровне была восстановлена средняя для бензинов диэлектрическая проницаемость е = 2 - 0^ и найдено ее рассеяние, обусловленное неточностью определения параметров регрессионной модели и измерения е исследуемой жидкости. Было выяснено, что наиболее ответственным с точки зрения погрешности является этап определения величин А, V, С, М, N и Q. Анализ рассеяния указанных величин показал, что в данном случае определяющей является

погрешность измерения Г,, что объясняется рассеянием результатов первого этапа ИП- этапа калибровки автоматического анализатора СВЧ цепей.

Четвертая глава посвящается завершающему этапу ИП- анализу физических параметров электромагнитным полем открытых направляющих структур.

В разделе 4.1 рассматриваются вопросы взаимодействия объектов с полем направляющей структуры.

Физические параметры материалов могут быть измерены с помощью автоматического анализатора СВЧ цепей и подключаемого к нему датчика в виде открытой направляющей структуры (линии передачи). Объяснением подобных измерений может служить зависимость постоянной затухания а и фазовой постоянной р от геометрии и электромагнитных параметров объектов, взаимодействующих с полем линии:

а = ©(«,<5,и,£(£■(?),сг(?))-^(г)Й?Г , [) = П(а>,О,сг,¿г) Г1Р(гг(г),"(6) V V

Здесь а о -&{оз,0,а,е) и /?о ~01со,0.а,£)- функции частоты со электромагнитного процесса, геометрии поперечного сечения О, проводимости сг и комплексной диэлектрической проницаемости е тел, образующих открытую направляющую структуру; Ъ{е[г) <т(?)) и 1Р(с(г), <г(г))- функции пространственного распределения комплексной диэлектрической проницаемости е(г) и проводимости сг(г) исследуемых объектов; ¿¡(г)- функция пространственной чувствительности датчика к распределениям е(г) и ег(г). Наличие пустот и неплотного контакта с направляющей системой (то есть переменной плотности исследуемого образца), приводит к изменению объемных интегралов в (б). Таким образом, важной задачей является формирование из постоянных а и р некоторой величины Р — Вп

I=-, не чувствительной к изменению плотности.

а-а0

В разделе 4.2 предлагается способ определения влажности и плотности образцов, для реализации которого к анализатору цепей через коаксиально- полос-ковый переход (КПП) подсоединяется измерительный датчик в виде несимметричной полосковой структуры с коротким замыканием на конце (рис. 11).

КПП

Г 6*1

р\

Скачок волнового сопротивления

Р1

Линия передачи с влажным материалом

Рис. 11. Схема измерения влажности и плотности материалов

Здесь р], р2 - волновые сопротивления по обе стороны скачка; длина полосковой линии передачи.

В случае контакта линии передачи с образцом, который ставится вплотную к соединителю с целью упрощения модели, возникает скачок волнового сопротивления р2^Р1- Ширину центрального полоска целесообразно подобрать так, чтобы при контакте исследуемого материала с линией передачи ее волновое сопротивление стремилось к 50 Ом. Таким образом, скачок исключается (Я = 1), следовательно комплексный коэффициент отражения , фиксируемый средством измерений

Гг- комплексный коэффициента отражения от уединенного КПП.

С учетом выражения (7), постоянная затухания и фазовая постоянная определяются как а и - 1п(Л/Гг)!2£ , /?« ащ(Г/Гг)/2£.

В разделе 4.3 реализовано определение физических параметров объектов. С целью выяснения характера зависимостей постоянных а и /? от плотности материала, проводилось компьютерное моделирование, в рамках которого значение относительной плотности р образца постепенно изменялось от 0 до 1. Таким образом было выяснено, что зависимости (Ар) и fl(p) имеют линейный характер. Этот факт был подтвержден натурным экспериментом со сплошным образцом, обладающим естественной влажностью и помещенным в поле открытой направляющей структуры.

Как следует из проведенных экспериментов, при некоторой постоянной влажности материала а(р,IV = const)- а + Ъ-р,W = const) = а\ + Ь\-р. Величины а, b, а 1 и Ы также являются функциями влажности, поскольку изменение IV приводит к изменению их значений. Поэтому, в общем случае можно записать регрессионную модель определения влажности и плотности в виде:

a(p,W)=a + c-p + d-W + e-p-W , fi(p,lV)= а\ + с\-p + d\-W+ е\-p-W, (8)

где а, с, d, е, al, cl, d\, el- ее неизвестные параметры. Таким образом, необходимость формирования величины I исчезает. Для определения влажности и плотности объекта исследования необходимо решение системы уравнений (8) при наличии известных параметров модели и измеренных постоянных а и /?.

Следует отметить, что при отказе от формирования информационного параметра, определению подлежит некоторая виртуальная плотность, учитывающая наличие пустот в исследуемом образце, а также его неплотный контакт с направляющей структурой. Таким образом, снимается проблема определения влажности материала при его неконтролируемой плотности. Указанная проблема может быть решена с помощью предложенной регрессионной модели, использование которой исключает влияние неточного определения плотности образца на установление его влажности.

В разделе 4.4 определение физических параметров материалов представлено с точки зрения ИП. Поскольку формирование величины I для анализа физиче-

(7)

ских параметров объектов является нецелесообразным, то четырехэтапный ИД показанный на рис. 3 б, преобразовывается к следующему1 виду (рис. 12).

Рис. 12. Четырехэтапный ИП

Процедура поиска параметров регрессионной модели производится однократно, при изготовлении прибора для определения влажности и плотности образца.

В разделе 4.5 осуществлено компьютерное моделирование в рамках регрессионной модели. Найдены ее параметры и их рассеяние при использовании экспериментально измеренных данных, а также причины разброса результатов конечного этапа ИП. Выполнен анализ влияния составляющих погрешности на определение влажности и плотности объекта исследования. Реализована оценка точности полученных величин с помощью разработанного автором способа, имеющего в своей основе вычислительный эксперимент. В результате проведенных модельных экспериментов могут быть сделаны следующие выводы:

- предложенный способ определения влажности и плотности материалов обладает достаточно высокой точностью получаемых величин;

-разброс параметров модели и погрешность постоянных а и р в равной, степени влияют на рассеяние конечных результатов ИП.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проанализированы измерительные процессы, реализуемые в СВЧ диапазоне, как процедуры одновременного согласованного получения измеряемой величины и погрешности измерений. Детально рассмотрены трехзтапный и четырехэтапный ИП в 12- полюсной рефлектометрии.

2. На каждом этапе ИП выявлены основные источники неточности определения искомых данных. Предложен способ оценки погрешности результатов косвенных измерений, позволяющий трансформировать разброс величин, найденных на промежуточных этапах ИП в рассеяние его конечного результата.

3. Описаны два варианта формирования ковариационной матрицы для оценки рассеяния результатов промежуточных этапов и всего процесса в целом. Показаны недостатки численного построения ковариационных матриц для этой цели. Разработан способ образования ковариационной матрицы из статистических данных, полученных средствами компьютерного моделирования каждого

этапа ИП на основе априорно известной статистики результатов прямых измерений и параметров, характеризующих процесс на данном его этапе.

4. Усовершенствована процедура калибровки автоматического анализатора СВЧ цепей. Разработан достаточно простой метод измерения комплексного коэффициента отражения Г12- полюсными рефлектометрами. Этапы калибровки и измерений рассмотрены с точки зрения ИП. Проведена оценка погрешности их результатов с помощью вычислительного эксперимента.

5. Рассмотрено несколько подходов к определению величины Г, различных по количеству необходимых вычислений и точности получаемого результата. Выявлено, что наиболее эффективным является предложенное и- кратное усреднение первичных измерений мощности в каналах рефлектометра. Задача, решаемая относительно Г, в данном случае является линейной, алгоритм отличается быстротой получения искомого решения и не требует его оптимизации.

6. Процедура определения комплексной диэлектрической проницаемости материалов представлена как третий или четвертый этап ИП. Выполнена оценка погрешности волноводных методов нахождения е жидких диэлектрических сред с помощью измерительной установки, включающей анализатор цепей с 12- полюсными рефлектометрами.

7. В качестве заключительного этапа ИП рассмотрен анализ физических параметров объектов. Предложена регрессионная модель их определения, в рамках которой практически однозначное определение влажности материала имеет место вне зависимости от его относительной плотности.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Садкова О. В., Никулин С. М. СВЧ метод измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков с контролируемой точностью. // Вестник ВВО АТН РФ. Серия: Высокие технологии в радиоэлектронике. Н. Новгород, 1998, №5, с. 152- 155.

2. Садкова О. В., Никулин С. М. Компьютерное моделирование СВЧ метода контроля влагосодержания нефтепродуктов. /У Тезисы докладов НТК факультета радиоэлектроники и технической кибернетики,- Н. Новгород: НГТУ, 1998, с. 32.

3. Садкова О. В., Никулин С. М. Экспресс-контроль жидких и сыпучих пищевых продуктов СВЧ методом с контролируемой точностью. // Тезисы докладов НТК факультета радиоэлектроники и технической кибернетики.- Н. Новгород: НГТУ, 1998, с. 26- 27.

4. Никулин С. М., Садкова О. В. Градуировочные характеристики и погрешности измерения влагосодержания нефтепродуктов. // Тезисы докладов III ВНТК «Методы и средства измерений физических величин».- Н. Новгород: НГТУ, 1998. Часть 1, с. 11.

5. Садкова О. В., Никулин С. М. Компьютерное моделирование СВЧ метода измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков. // Тезисы докладов III ВНПС «Методы и средства измерений физических величин»,- Н. Новгород: НГТУ, 1998, с. 12.

6. Никулин С. М., Садкова О. В. Оптимизация измерительной схемы при исследовании жидких диэлектриков СВЧ методом с контролируемой точностью. // Тезисы докладов III ВНПС ««Методы и средства измерений физических величин».- Н. Новгород: НГТУ, 1998, с. 10.

7. Никулин С. М., Садкова О. В. Регрессионная модель определения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков. // Известия вузов.- Радиоэлектроника, 2000. №3. с. 69-74.

8. Садкова О. В., Никулин С. М. Экспресс- контроль влагосодержания и загрязнений нефтепродуктов СВЧ методом с контролируемой точностью. // Известия вузов-Радиоэлектроника, 1999, №4, с. 49-54.

9. Садкова О. В., Лабутин С. А. Численный расчет градуировочных характеристик амплитудного и фазового СВЧ влагомеров на основе полосковой линии передачи при измерениях влажности песков. Тезисы докладов ВНТК «Методы и средства измерений физических величин»,- Н. Новгород; НГТУ, 1997, Часть 1 ,с,6.

10. Лабутин С. А., Путин М. В., Садкова О. В. Функция пространственной чувствительности амплитудного СВЧ влагомера. Тезисы докладов ВНТК «Методы и средства измерений физических величин».- Н. Новгород; НГТУ, 1997, Часть 2, с.89- 90.

11. Садкова О. В. Исследование интегральной модели амплитудного СВЧ влагомера и ее применение. Тезисы докладов НТК факультета радиоэлектроники и технической кибернетики, посвященной 80-ти летию НГТУ.- Н. Новгород, 1997, с.22-23.

12. Лабутин С. А., Садкова О. В. Обобщенная модель датчика влажности на основе полосковой линии. Тезисы докладов НТК факультета радиоэлектроники и технической кибернетики, Н. Новгород; НГТУ, 1998, с.29.

13. Лабутии С. А., Садкова О. В. Расчет градуировочных характеристик амплитудного СВЧ влагомера на основе метода Хоу. Вестник ВВО АТН РФ. Серия: Высокие технологии в радиоэлектронике. Н. Новгород, №5, 1998, с. 163-167.

14. Лабутин С. А., Садкова О. В. Зависимость волнового сопротивления и электрической длины датчика на основе многослойной полосковой линии от влажности образца. Тезисы докладов ВНТК «Методы и средства измерений физических величин»,-Н. Новгород; НГТУ, 1998, Часть 1, с,13.

15. Никулин С. М., Садкова О. В. Статистическое оценивание микроволновых измерений. // Радиоэлектроника и телекоммуникационные системы и устройства: Межвузовский сборник научных трудов. Вып. 5. - Н. Новгород: НГТУ, 2000, с. 12-17.

16. Никулин С. М., Садкова О. В. Анализ физических параметров объектов электромагнитным полем открытых направляющих структур. Физические техноло-

гии в машиноведении: Сборник научных трудов. Вып. 1. - Н. Новгород: НГТУ,

1998, с. 55- 57.

17. Никулин С. М., Садкова О. В., Печников Д. В. Исследование точности Анализатора СВЧ цепей с использованием средств математической статистики И Тезисы докладов Всероссийской межвузовской молодежной научно- технической конференции «Приборостроение в аэрокосмической технике»,- Арзамас; 1999, с. 191-192.

18. Никулин С. М., Садкова О. В. Калибровка автоматического анализатора СВЧ цепей с 12- полюсными рефлектометрами. // Тезисы докладов IV ВНТК «Методы и средства измерений физических величин».- Н. Новгород; НГТУ,

1999, с. 2.

19. Никулин С. М., Садкова О. В. Измерение комплексного коэффициента отражения и оценка его рассеяния с помощью ковариационной матрицы. // Тезисы докладов IV ВНТК «Методы и средства измерений физических величин»,- Н. Новгород; НГТУ, 1999, с. 3.

20. Садкова О. В., Никулин С. М. Оптимизация обработки измерительной информации в 12- полюсной рефлектометрии. // Измерительная техника, 1999, №12,с. 9-11.

21. Лабутин С. А., Садкова О. В. Модели амплитудного СВЧ влагомера и толщиномера на основе микрополосковой линии передачи. Физические технологии в машиноведении: Сборник научных трудов. Вып. 1. - Н. Новгород: НГТУ, 1998, с.50- 54.

22. Садкова О. В., Лабутин С. А., Садков В. Д., Пугин М. В. СВЧ влагомеры и измерители диэлектрической проницаемости на основе многослойных полос ко-вых линий передачи. Радиоэлектроника и телекоммуникационные системы и устройства: Межвузовский сборник научных трудов. Вып. 5- Н. Новгород: НГТУ, 2000, с. 17- 22.

23. Садкова О. В., Никулин С. М. Способ оценки точности результатов измерительных процессов в 12- полюсной рефлектометрии // Измерительная техника,

2000, в печати.

24. Садкова О. В., Никулин С. М. Определение физических параметров объектов и оценка точности полученных результатов. // Тезисы докладов II ВНТК «Методы и средства измерений физических величин»,- Н. Новгород; НГТУ, 2000, Ч. 10, с. 8.

Введение.'

1. Современное состояние теории и техники СВЧ измерений и постановка задач исследования

1.1. Измерительные процессы на СВЧ и способы оценки погрешности их результатов

1.2. Этапы калибровки и измерения комплексного коэффициента отражения

1.3. Этап определения комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей

1.3.1. Классификация методов измерения и контроля параметров жидкостей

1.3.2. Классификация СВЧ методов измерения диэлектрических свойств жидкостей

1.3.3. Развитие методов определения s жидких диэЛешриков

1.4. Этап определения физических параметров материалов

1.5. Выводы

2. Измерительные процессы в автоматических анализаторах СВЧ цепей с

12- полюсными рефлектометрами;

2.1. Первый этап ИП- калибровка рефлектометра и оценка рассеяния результатов,^

2.2. Второй этап ИП- измерения комплексного коэффициента отражения и оценка рассеяния

2.3. Компьютерное моделирование процедуры калибровки

2.4. Экспериментальное исследование влияния долговременной нестабильности частоты генератора и неточности установки длин короткозамыкателей на рассеяние комплексного коэффициента отражения

2.5. Экспериментальная оценка рассеяний калибровочных постоянных

2.6. Выводы

3. Этап измерения диэлектрических характеристик материалов

3.1. Развитие волноводных методов определения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков и оценка ее точности

3.2. Компьютерное моделирование определения комплексной диэлектрической проницаемости с учетом коаксиального соединителя

3.3. Компьютерное моделирование определения комплексной диэлектрической проницаемости с помощью регрессионной модели

3.4. Выводы

4. Этап анализа физических параметров объектов электромагнитным полем направляющих структур10 б

4.1. Общие вопросы взаимодействия объектов с полем открытой направляющей структуры

4.2. Способ определения амплитудной и фазовой постоянныхПО

4.3. Экспериментальные исследования. Способ определения влажности и плотности

4.4. Определение физических параметров материалов с точки зрения ИП

4.5. Компьютерное моделирование определения физических, параметров объектов

4.6. Выводы

Актуальность темы

На сверхвысоких частотах (СВЧ) имеет место много этапность измерительных процессов (ИП), а также многомерность получаемых величин. Часто возникают ситуации, когда определяемые и измеряемые величины связываются неявными зависимостями. Использование 12- полюсных рефлектометров. для различных исследований является примером реализации ИП. Очевидно, что как минимум имеются два его последовательных этапа: калибровка автоматического анализатора цепей и измерение комплексного коэффициента отражения Г. Следует отметить, что на первом этапе ИП погрешность первичных измерений мощности трансформируется в рассеяние калибровочных постоянных, а на втором- рассеяние констант и измеренных значений Р/ преобразуется в разброс Г. В данной диссертационной работе рефлектометр применяется в научно- исследовательских целях. Поэтому возникает необходимость разработать простые и достаточно точные при наличии шумов алгоритмы калибровки и измерений. В этой связи актуальной задачей является совершенствование математического обеспечения анализатора СВЧ цепей.

Следует отметить, что анализатор цепей калибруется на каждой отдельной частоте, что обеспечивает высокую точность измерений Г. Эта особенность приводит к возможности реализации следующих этапов ИП: определения комплексной диэлектрической проницаемости материалов, а также физических параметt ров объектов, используя их функциональную связь с коэффициентом отражения.

4 Измерение диэлектрической проницаемости- это важная научно-техническая задача, имеющая значение не только для радиоэлектроники, но и для многих других отраслей народного хозяйства. Анализ влажности.и плотности материалов находит' применение в деревообрабатывающей и мебельной промышленности. Оценка рассеяния указанных величин должна производиться с учетом погрешностей всех предыдущих этапов ИП. Таким образом, появляется необходимость исследования ИП в 12- полюсной рефлектометрии и разработки способа оценки погрешности результатов как отдельных этапов, так и всего измерительного процесса в целом.

Цель работы

Целью данной диссертационной работы является проведение теоретических и экспериментальных исследований, направленных на реализацию многоэтапного ЙП в 12- полюсной рефлектометр!®, учитывающего трансформацию погрешностей, свойственных каждому этапу процесса, в рассеяние конечного результата измерений.

Методы исследования

При выполнении работы использовались аналитические и экспериментальные методы исследования. Применялся аппарат теории функций комплексного переменного, теории электрических цепей и статистического анализа, а также численные методы оптимизации и методы математического моделирования.

Научная новизна

Введено представление шмерительнаго процесса как процедуры одновременного согласованного получения измеряемой величины и погрешности измерений. Предложен способ оценки погрешности результатов косвенных измерений, позволяющий трансформировать разброс величин, найденных на промежуточных этапах ИП в рассеяние его конечного результата.

Разработаны и развиты простые в реализации методы восстановления калибровочных констант и комплексного коэффициента отражения Г по результатам измерений мощностей рг- в каналах 12- полюсного рефлектометра.

Выполнена оценка погрешности волноводных методов измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков с учетом рассеяния результатов всех предыдущих этапов ИП.

Предложена регрессионная модель определения влажности W и плотности р материалов через постоянные затухания и фазовые постоянные по результатам измерений F отрезка линии передачи, контактирующего с исследуемыми образцами, Выполнен анализ погрешности полученных величин.

Практическая ценность

Для анализатора СВЧ цепей написано и отлажено математическое и программное обеспечение, позволяющее проводить процедуры калибровки рефлектометра и измерений комплексного коэффициента отражения. I

Реализованы способы оцешш погрешности получаемых результатов при измерении комплексного коэффициента отражения, определении комплексных диэлектрических проницаемостей жидкостей , а также физических параметров материалов.

Предложен способ определения влажности материалов, слабочувствительный к вариации плотности и возникновегИло воздушных зазоров при контакте исследуемого образца с влагочувствительным элементом.

Практическое использование

Результаты данной диссертационной работы использованы:

• в научных исследованиях, связанных с развитием теории и техники микроволновых измерений; "

• в учебном процессе, при ознакомлении с высокоточной измерительной техникой СВЧ диапазона, а также при проведении практикума лабораторных работ и выполнении курсового и дипломного проектирования;

• в ОКБ РИАЛ при выполнении НИР, связанных с новыми перспективными разработками;

• при выполнении нетрадиционных измерений по заказам организаций.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной, работы докладывались и обсуждались на Всероссийских конференциях:

Высокие технологии в радиоэлектронике», посвященной 100-летию Нижегородской промышлешю-художеетвенной выставке 1896 года, Н. Новгород, 1996 г.; б

Методы и средства измерения физических величин», Н, Новгород, 1997, 1998, 1999 гг.;

Компьютерные технологии в науке, проектировании и производстве», Н. Новгород, 1999 г.;

Приборостроение в аэрокосмической технике», Арзамас, 1999 г.;

Региональном научный семинар «Радиофизические методы измерений», Н. Новгород, 1997 г.;

Научно-технической конференции факультета радиоэлектроники и технической кибернетики, посвященная 80-летию Нижегородского государственного технического университета, Н. Новгород, 1997 г.;

Научно-технической конференции факультета информационных систем и технологий, посвященная 80-летию Нижегородской радиолаборатории, Н. Новгород, 1998 г.;

Научно-технической конференции факультета информационных систем и технологий, Н. Новгород, 1999 г.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 24 печатных работах. Из них 10 статей, опубликованных в журналах «Измерительная техника» (г. Москва), «Известия вузов- Радиоэлектроника» (г. Киев), «Вестник ВВО АТН РФ, серия «Высокие технологии в радиоэлектронике, информатике и связи»» (г. Н. Новгород), «Радиоэлектроника и телекоммуникациошгые системы и устройства: Межвузовский сборник научных трудов» (г. Н. Новгород), «Физические технологии в машиноведении: Сборник научных трудов» (г. Н. Новгород) , и 14 тезисов докладов, представленных на Всероссийских региональных и факультетских научно- технических конференциях.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержит 141 страницу машинописного текста, из них 127 страниц основного содержания, 57 рисунков, 17 таблиц и список литературы из 151 наименования.

4.6. Выводы

1. Определение физических параметров материалов представлено в качестве завершающего этапа ИП.

2. Изложены элементы теории взаимодействия исследуемых образцов с электромагнитным полем открытых направляющих структур. Таким образом найдена возможность определения плотности и влажности объектов.

3. Выяснено, что волнообразный характер зависимостей а(р) и /?{/>), построенных для древесных брусков можно объяснить периодической структурой объекта измерения, при которой возникают переотражения электромагнитной волны между брусками. Для подтверждения выдвинутого предположения было проведено модельное построение указанных зависимостей на ЭВМ и натурный эксперимент со сплошным образцом древесины, обладающим естественной влажностью.

4. Показана линейность функций a(p,W) и j3{p,W\ подтверждающая нецелесообразность определения плотности и влажности объектов через информационный параметр. Таким образом обосновано отсутствие необходимости формирования величины I.

5. Предложена регрессионная модель определения физических, параметров материалов, обладающая достаточно высокой точностью получаемых величин. Проведено компьютерное моделирование в рамках указанной модели. Найдены ее параметры и их рассеяние при использовании экспериментально измеренных данных. Показано, что практически однозначное определение влажности материала имеет место вне зависимости от его относительной плотности.

6. Найдены причины разброса результатов конечного этапа ИП. Выполнен анализ влияния составляющих погрешности на определение влажности и плотности объекта исследования. Реализована оценка точности полученных величин, с помощью разработанного автором способа, имеющего в своей основе вычислительный эксперимент.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проанализированы измерительные процессы, реализуемые в СВЧ диапазоне, в свете их неизбежной многоэтапности и многомерности получаемых величин. Детально рассмотрены трехэтапный и четырехэтапный ИП в 1.2- полюсной рефлектометрии.

2. Описаны два варианта формирования ковариационной матрицы для оценки рассеяния результатов промежуточных этапов и всего процесса в целом. Показаны недостатки численного построения ковариационных матриц для- этой цели. Разработан способ образования ковариащ-юнной матрицы из статистических данных, полученных средствами компьютерного моделирования каждого этапа ИП на основе априорно известной статистики результатов прямых измерений и параметров, характеризующих процесс на данном его этапе. Достоинство указанного способа состоит в том, что в его основе лежит сам алгоритм решения задачи.

3. Усовершенствована процедура калибровки автоматического анализатора СВЧ цепей. Разработан достаточно простой метод измерения комплексного коэффициента отражения 12- полюсными рефлектометрами. Этапы калибровки и измерений рассмотрены с точки зрения ИП. Проведена оценка точности их результатов с помощью вычислительного эксперимента, основанного на статистическом методе Монте-Карло.

4. Рассмотрено несколько подходов к определению величины Г, различных по количеству необходимых вычислений и точности получаемого результата. Выявлено, что наиболее эффективным является предложенное п- кратное усреднение первичных измерений мощности в каналах рефлектометра. Задача, решаемая относительно Г, в данном случае является линейной, отличается быстротой получения искомого решения и не требует его оптимизации.

5. Проведена оценка точности результатов второго этапа ИП с помощью вычислительного эксперимента. С помощью компьютерного моделирования установлено. что учет погрешности калибровочных констант приводит к увеличению рассеяния комплексного коэффициента отражения в 4 раза. Отсюда следует, что первый этап ИП в большей степени обуславливает разброс Г.

6. 'Экспериментально исследовано влияние долговременной нестабильности частоты генератора и неточности установки длин короткозамыкателей на рассеяние комплексного коэффициента отражения. Сделан вывод об определяющей роли фактора частотной нестабильности.

7. Одновременное определение комплексной диэлектрической проницаемости материалов и ее погрешности представлено как третий или четвертый этап ИП. Разработан подход, зачитывающий наличие коаксиального соединителя между измерительным датчиком и анализатором СВЧ цепей с 12- полюсными рефлектометрами, позволяющий установить реально существующую погрешность определения комплексной проницаемости исследуемого образца. Предложена регрессионная модель определения 8 жидких диэлектриков. Осуществлено компьютерное моделирование в рамках регрессионной модели в случае ее использования для бензинов.

8. В качестве заключительного этапа ИП рассмотрен анализ физических параметров объектов. Предложена регрессионная модель их определения. Обоснована нецелесообразность формирования величины I для нахождения плотности и влажности исследуемых образцов.

1. Абубакиров Б. А., Гудков К. Г., Нечаев Э. В. Измерение параметров радио' технических цепей / Под ред. В. Г. Андрущенжо, Б. П. Фатеева,- М.: Радио исвязь,1984,- 248 с.

2. Елизаров А. С. Электрорадиоизмерения. Мн,: Выш. Школа, 1986.-320 с.

3. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств / Пер. с англ. под ред. В.Г. ТПейнкмана.- М.: Радио и связь,. 987,- 432 с.

4. Завьялов А. С., Дунаевский Г. Б. Измерение параметров материалов на сверхвысоких частотах.- Томск: Изд-во ТГУ, 1.985,- 214 с,

5. Никулин С. М. Измерительно- вычислительные процессы в диалоговых. САПР /У Радиотехника.-! 989.- № 6,- с.82-84.

6. Рего К. Г. Метрологическая обработка результатов технических измерений: Справочное пособие. К,: Технжа, 1987.- 128 с.

7. Чураков Е. П. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент. Рязань: РРТИ, 1991.-113 с.

8. Никулин С. М., Салов А. Н. Применение двенадцатицолюсных рефлектометров в технике СВЧ измерений// Радиотехника.-1987, № 7, с. 70-72.

9. Салов А. Н. Измерение параметров СВЧ устройств дветадцатиполюсными рефлектометрами: Дис. на соискание ученей степени к.т.н,- Горький, 1987,164 с.

10. Г. Корн и Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974,- 832 с.

11. Андреев И. А., Нечаев Э. В, Анализ метрологических характеристик АИС для измерения параметров цепей СВЧ при использовании различных наборов калибровочных элементов // Техника средств связи. Сер. Радиоизмерительная техника. 1984,- Вып. 1,с. 1-10.

12. Engen G. F., Hoer С. A. Application on an arbitraiy six-port junction, to power-measurement problem. // IEEE Trans, on Instrum. and Meas.- 1972,- Vol. IM-21, №11, pp. 470-474.

13. Энген Г. Ф, Успехи в области СВЧ измерений // ТИИЭР, 1978, 66, № 4, с. 819.

14. Engen G. F., Hoer С. A. Calibration of an six-port reflectometr by means of sliding terminations H .IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniques.- 1978.- Vol. MTT-26, № 12, pp. 951-957.

15. Блохин С. В., Лопаткин А. В., Никулин С. М., Салов А. Н. Методы калибровки автоматических анализаторов СВЧ цепей с двенадцатштолюснъши рефлектометрами /У Метрология в радиоэлектронике: Тезисы докл. 6 Всесоюзной НТК,- М„ 1984, с. 131-132.

16. Кабанов Д. А., Никулин С. М., Петров В. В., Салов А. Н. Опыт разработки автоматических анализаторов СВЧ цепей с двенадцатштолюсными рефлектометрами /У Измерительная техника, 198.5,- №10, с. 34-40.

17. Петров В. В., РясныйЮ. В., Журавлева О. Б. Многополюсные измерительные преобразователи анализаторов СВЧ цепей // Измерительная техника, 1987.-№3, с. 41 -43.

18. Ядкевич В. А. Измерение параметров СВЧ узлов с помощью многополюсных, рефлектометров//Измерительная техника, 1987 .- №3, с. 43-46.

19. Susman L. Calibration of a six-port reflectometr using projective geometry concepts // Electr. lett.-1994, 20, №1, pp. 9-11.

20. Юркус А. П., Штумпер У. Национальные эталоны и аппаратура высшей точности для измерения импеданса и коэффициента отражения /7 ТИИЭР,- 1986, 74, №1, с. 45-52.

21. Потапов А. А. Диэлектрический метод исследований вещества,- Иркутск, изд-во ИГУ, 1996.- 256 с.

22. Боровиков Ю. Я. Диэлектрометрия в органической химии, Киев: Наук, думка, 1987.-216 с.

23. Зме Ф. Диэлектрические измерения / Пер. с нем. под ред. И.К. Заславского. -М,: Химия, 1967,- 224 с.

24. Надь П1Б . Диэлектрометрия / Пер. с нем. под ред. В.В. Малова,- М.: Энергия, 1976.-200 с.

25. Фертман В. Е. Магнитные жидкости: Справочное пособие,- Минск: Выш. школа, 1988. 184 с.

26. Берковский Б. М., Медведев В. Ф., Краков М. . Магнитные жидкости,- М.: Химия, 1989. 240 с.

27. Итинская Н. И., Кузнецов Н. А. Топливо, масла и технические жидкости: Справочник.- 2-е изд.- М.: Агропромиздат, 1989,- 304 с.

28. Ахадов Я. Ю. Диэлектрические свойства чистых жидкостей: Справочник. -М.: Изд. стандартов, 1972.- 412 с.

29. Ахадов Я. Ю. Диэлектрические свойства бинарных растворов: Справочник.-М.: Наука, 1977. -400 с.

30. Голуб Ю. В., Карпенко В. И,, Франков А. В., Применение жидкостей с высокой диэлектрической проницаемостью для построения антенн в миллиметровом диапазоне длин волн /У Радиоэлектроника.- 1996, т. 39. N» 9. - с. 75-78. (Изв. высш. учебн. заведений).

31. Артамонов В. Г., Любимов Ю. А. Диэлектрические и оптические свойства жидкостей. М.: Изд-во МГУ, 1986,- 101 с.

32. Справочник по электротехническим материалам, в 3 т. Т. 1, раздел 4. Жидкие диэлектрики / под ред. Ю. В. Корицкого. М.: Энергоатомиздат, 1986.- 464 с.

33. Нечутовскшг Г. Ф. Определение влажности химических, веществ. Л.: Химия, 1977.-240 с.

34. Логинов В. И. Обезвоживание и обессоливание нефтей. М.: Химия, 1979. -216 с.

35. Кочанов Э. С., Качанов И.С., Скачков А. Е. Электрические методы очистки и контроля судовых топлив- Л.: Судостроение, 1990,- 216 с.

36. Проскуряков В. А., Смирнов О. В. Очистка нефтепродуктов и нефтесодержа-щих-вод электрообработкой. С,- Петербург: Химия, 1992.- 112 с.

37. Рыбаков К. В., Карпекина Т. П. Повышение чистоты нефтепродуктов. М.: Агропромиздат., 1986.- 111 с.

38. Кугаевский А. Ф. Контроль содержания ферромагнитных частиц в жидкости /У Тезисы докладов VU ВНТК «Методы й средства измерений электромагнитных характеристик материалов на ВЧ и СВЧ», Новосибирск, 27-31 мая 1991 года.-Новосибирск: НЭТИ.- с. 44-45.

39. Федоткин И. М., Клочков В. П. Физико-технические основы влагометрии в пищевой промышленности. Киев: Техгака, 1974. -320 с.

40. Коданер Я. Д., Ананин И. А., Некрутман С. В., Белехов А. Н. Диэлектрические свойства продуктов пиво-безалкогольной промышленности на частотах. 433 и 915 МГц /У Электронная обработка материалов.- 1974, АЭД, с .77-78.

41. Адаменко В. Я., Проценко В. Ф., Рогов И. А. Диэлектрические свойства водных растворов желатина // Электронная обработка материалов,- 1980, №3, с. 87-89.

42. Носиков В. С., Остапенков А. М. Исследования диэлектрических свойств какао-бобов и какао-порошка // Электронная обработка материалов,-1982, Ж, с. 71-72.

43. Фетисов В. С. Средства измерения влажности нефти: Современное состояние, проблемы и перспективы (Обзор) // Датчики и системы,-1999, № 3, с. 33-38.

44. Ястребов О. И. Применение техники СВЧ в целлюлозно-бумажном производстве, М.: Лесная промышленность, 1977. - 240 с.

45. Крцчевский Е, С., Волченко А. Г., Галушкин С. С. Контроль влажности твёрдых и сыпучих материалов. М.: Энергоатомиздат, 1 987,- 136 с.

46. Теория и практика экспрессного контроля влажности твёрдых и жидких материалов/под ред. Е. С. Кричевского, М.: Энергия, 1988,- 240 с.

47. Жидкие углеводороды и нефтепродукты / Под ред. Н. И. ТХТахпаронова и Л, П. Филиппова. М.: изд-во МГУ, 1989, -192 с.

48. Нефтепродукты. Методы испыташш: Сборник. Издание официальное. М.: Изд-во стандартов, 1987, ч. 1. - 423 с.

49. Василенко В. Т., Морозова Л. И. Влияние обводнённости топлив на надёжность и работоспособность топливной системы // Вопросы авиационной химмотологии- Киев: Наук, думка,- 1977. Вып. 1, с. 47-50.

50. Астапов В. Н., Скворцов Б. В. Электронный октаномер // Измерительная техника, 1.999, № 9, с. 63-65.

51. Бензарь В. К. Техника СВЧ влагометрии.- Мн.: Выщ. школа, 1974,- 352 с,

52. Брандт А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких, частотах. М.: Физ-матгиз, 1963.- 404 с.

53. Викторов В. А., Лункин Б. В., Совлуков А. С. Радиоволновые измерения параметров технологических, процессов, М.: Энергоатомиздат, 1989,- 208 с,

54. Афсор М. Н, Берч Дж. Р., Кларк Р. Н. Измерение характеристик материалов // ТИИЭР- 1986, №1, т.74, с. 206-225.

55. Гудков О. И., Егоров В. Н., Кощенко М. В, Современное состояние и перспективы развития метрологического обеспечения диэлектрических измерении // Измерительная техника, 1994, № 12, с.34-40.

56. Матвейчук В. Ф., Черноусова Н. Н., Яцынина А. А. Измерения электромагнитных параметров материалов на высоких, и сверхвысоких частотах /7 Измерительная техника.- 1994, JS&9, с. 19.

57. Скворцов Б. В., Забойников В. А., Васильев И.Р . Определение электродинамических параметров материалов в широком диапазоне частот /7 Измерительная техника.-! 997, № 9, с. 10-13.

58. Гвоздев В. И., Иовдальский В. А., Линев А. А. Фазовый метод контроля диэлектрической проницаемости различных сред /7 Измерительная техника. -1996, № 4, с. 55-57.

59. Никулин С. М., Петров В. В., Салов А. Н., Чеботарев А. С. Автоматизированный анализатор СВЧ-цепей // Электронная промышленность, 1982. Вып. 4, с. 4.5.

60. Materialprafung // Electronikschau.- 1990, 65, Jsfe 12, с. 46.

61. Softwave packaqe for permittivity and permeability measurements /7 Microwave J.-1990,33, № 9, c. 239.

62. Wa.tt.ers David G., Brodwin Morris E. Automatic material characterization at microwave frequencies // IEEE Trans. Instmm. and Meas.-1988, 37, № 2, pp. 280284.

63. Folgero Kjet.il. Bilinear calibration of coaxial transmission/reflection cells for permittivity measurement of low-loss liquids // .Meas. Sci. and Technol. J. Phys. E .-l 996, 7, № 9, pp. 1260-1269.

64. Моругин Л. А., Глебович. Г. В. Наносекундная импульсная техника.- М: Сов. радио, 1964. 623 с.

65. Глебович Г. В., Андриянов А. В., Введенский Ю. В., Ковалев И. П., Крылов В. В., Рябинин Ю. А. Исследование объектов с помощью тжосекуидных импульсов / Под ред. Г. В. Глебовича. М.: Радио и связь, 1984. - 256 с.

66. Cole R.H.,Berberian J. G., Mashimo S., Cbiyssikas G., Bums A., Tomban E. Time domain reflection methods for dielectric measurements to 10 GHz // J. Appl. Phys,-1989, 66, № 2, pp. 793-803.

67. Bertolini D., Cassettari. M., Salvetti G., Tombari E., Veronesi S. Time domain reflectometiy to study the dielectric properties of liquids: Some problems and solutions // Rev. Sci. Instrum.-1991 ,.62, № 2, pp. 450-456.

68. Nozaki. Ryusuke, Bose Tapon K. Broadband complex permittivity measurements by time-domain spectroscopy // IEEE Trans. Instrum. and Meas.- 1990, 39, № 6, pp. 945- 951.

69. Su W.„ Riad S, Calibration of Time Domain Network Analysers /7 IEEE Trans. Instrum. Meas.-1993,. 43, JV* 2, pp. 157-161.

70. Stacher Markus, Kohler Kurt, Fundinger Robin, Blume Peter. Materialfeuchtemes-sungen mittels Time-Domain Rrflectometru // Techn. Messen,- 1997, 64, №11, pp. 453-457.

71. Мухтаров Р. Г. Волновые измерительные ячейки для СВЧ влагомеров жидких материалов // Электронная техника. Сер. 1.- 1991, № 7, с. 45-48.

72. Гребешок Ю. И., Силин А." О., Усенко С. А. Автоматизированная система для измерения характеристик элементов СВЧ трактов в сверхширокой полосе частот /7 Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ.- 1995, К? 3, с. 125.

73. Трубицын О. Н., Рабинович В. Б. Контроль влагозащитных свойств полимерных материалов СВЧ-методами// Электронная техника. Сер 5. Радиодетали и радиокомпоненты.-1991. Вып. 1, с. 16-17.

74. Когтев А. С. Исследование и расчет резонансных структур на отрезка?:, неоднородно заполненных и нерегулярных волноводов: Дисс. на соискание ученой степени к.т.н.-Н. Новгород, 1993.-336 с.

75. Сергеев С. В. Установка для измерения диэлектрической проницаемости и угла диэлектрических потерь жидкостей на сверхвысоких, частотах в диапазоне температур 20-100 °С /У Электронная техника. Сер. 11994,- № 4, с.35-37.

76. Тюльков Г. Й., Чернышев В.Н. Резонаторный метод определения ралиовол-новых параметров диэлектриков // Радиотехника.-1996, 3, с. 17-18.

77. Нестеров С. М.,. Скородумов И. А. Метод определения комплексных диэлектрической и магнитной прошщаемостей радиопоглощающего материала // Радиотехника и электроника,- 1993, К® 5, с. 814-818.

78. Анищук В. В. Простой способ измерения диэлектрической проницаемости материалов в СВЧ диапазоне // Радиотехника, 1989, №9, с. 99-102.

79. Roggen А. V. An overiew of dielektric measurements // ШЕЕ Trous. Elec. Insul. 1990,' №1, v. 25,pp.90-106.

80. Maze G., Bonnefoy J. L., Kamerei M. Microwave measurement of the dielectric constant using a sliding short-circuited waveguide method // Microwave J.- 1990, 33, №10, pp." 77, 80, 82, 88.

81. Кубрик О. Н., Бржезинский А. Д. Погрешности измерения: в волноводном тракте бикомппексных. проншдаемостей материалов с помощью автоматических анализов цепей 11 Измерите.пьная техника- 1991, .N? 10, с. 49 -50.

82. Замотринская Е. А,, Бобченко Г. А., Тюлъков Г. И. Некоторые варианты использования измерителей КСВН и ослабления для определения комплексной диэлектрической проницаемости веществ // Измерительная техника.- 1992, № 8, с. 63-65.

83. Рудошщгай В. Н., Костров В. П., Александрова Н, Л. Измерения степени загрязнения масла СВЧ методом /7 Электрооборудование промышленных, установок,-Н. Новгород: НГТУ, 1994.-е. 131-133.

84. Дмитриев Д. А., Суслин М. А, Кораблев И. В., Герасимов Б. Н., Делик В. М. СВЧ методы и устройства измерения состава и свойств жидкостей с ферро-магнитньши частицами // Заводская лаборатория.- 1996, № 3, с. 1 -5.

85. Vincent D., .Torat L., Monin .Т., Noyel G. Improvement, of the transmission/ reflection method for dielectric and magnetic measurements on liquits between 0.1 and 20 GHz if Meas. Sci. and Techno!.- 1994,.5, № 8, pp. 990-995.

86. Кирилл о Л. P., Лукъянец В. Г., Черчук М. Л., Ярошевич В. В. Определение комплексной диэлектрической проницаемости по результатам амплитудных измерений // Известия вузов СССР- Радиоэлектроника. 1984, 27, № 1, с. 8183.

87. Ляпунов С. Ю., Полоник А. В. Использование нетрадшдйонных антенн для измерения комплексной диэлектрической проницаемости материалов П йзме-рите.льнаятехника.-1990, Хе И, с. 22-24.

88. Nyshadham Adiseshu, Sibbald Christopher L., Stuchly Stanislaw S. Permittivity measurements using open-endet sensors and reference liquid calibration an uncertainty analysis // IEEE Trans. Microwave Theory and Techn.-l 992, 40, №»2, pp. 305-317.

89. Staebell Katie F., Misra Devendra. An experimental technique for in vivo permittivity measurement of materials at microwave frequencies/ЯЕЕЕ Trans. Microwave Theoiy and Tehn,-1990, 38, № 3, pp. 337-339.

90. Jonson R. M., Green J. L.;, Robinson M. P, Clarke R. ISf. Resonant open endet coaxial line sensor for measuring complex permittivity /7 IEE Proc. A.- 1992, 139, №5, pp. 261-264.

91. Богданов H.C. Метод расчета входной проводимости коаксиального диода для неразрушакяцих измерений параметров диэлектриков // Радиотехника и электроника,-1994. Вып. б, с. 1032-1038.

92. Hanson G. W., Grimm J. M., JNiyguist. P, An improved de-embedding technique for the measurement of stripline field applicator /7 IEEE Trans. Instrum. and Meas.-1993, 42, № 3, c. 740-745.

93. Queffelec P. A microstrip device for the broad band simultaneous measurement of complex permeability and permittivity /7 IEEE Trans. Magnetics.- 1994, 30,- № 2, pp. 224-231.

94. Беляев Б, А., Лексиков А. А., Тюрнев В. В. Микролосковый метод исследования диэлектрической проницаемости материалов на сверхвысоких частотах. // Приборы и техника, эксперимента,- 1995, № 5.- с. 123-129.

95. Беляев Б, А., Лексиков А. А., Тюрнев В. В., Шахов Ю. Г. Микролосковый датчик для исследования диэлектрической проницаем оста материалов на сверхвысоких частотах // Приборы и техника эксперимента,- 1997, № 3,- с. 112-115.

96. Saed Mohammad A., Riad Sedki М., Davis William. A. Wideband dielectric characterization using a dielectric filled cavity adapted to the end of a transmission line //IEEE Trans, fostrum. and Meas.-1990, 39, № 3, pp. 485-491.

97. Microwave reflectometer // Electron. Compon. News.- 1996, 40, JsT® 5, pp. 173.

98. Microwave measurements /7 Aviat. Week and Space Techno!.- 1996, 144, № lg? p. 73,

99. Yeo S. P. Improved four-port instrument using two power detectors to measure complex reflection coefficients of microwave devices /7 Electron. Lett.- 1996,- .32, Np. 6, pp. 565-566.

100. Abou Chahine Soubhi, Huyart Bernard, Bergeault Eric, Jollet Luc. Design, realisation and performance of a millimetiic six-port network analyser // Arm. Tele-commun.-1996, 5i, № 1-2, pp. 11-18.

101. Бубукин И. Т., Станкевич К .С., Иванов В. П., Андрияиов А. А. Волновая диагностика диэлектрических и проводящих свойств материальных сред // Физические технологии в машиноведении. Сборник научных трудов.-Н.Новгород,1999, с. 72-75.

102. Дмитриев В. А. Об измерении электрических параметров сильно поглощающих диэлектриков при ультравысоких частотах /7 ЖЭТФ,- 1938.- Вып. 10-11, с. 1178-1191.

103. Татаринов В.В. Об измерении диэлектрических постоянных и проводимо-стей электролитов при ультра-высоких частотах /7 ЖЭТФ.- 1935. Вып. 6, с. 533-539.

104. Сазонов Д. М., Гридин А. Н, Мишустин Б. А. Устройства СВЧ: Учебное пособие /Под ред. Д.М. Сазонова. М.: Высш. школа, 1981.-295 с.

105. Бабок А. В. Анализ причин дополнительных погрешностей, вносимых конструктивным исполнением СВЧ соединителей при изменении КСВН // Труды ВНТК «Методология измерении», Ленинград, 11-13 июня 1991 г. Л., 1991,- с. 140.

106. Otto G. P,5 Chew W. C. Improved calibration of a lerge open-endet coaxial, probe for dielectric measurements // IEEE Trans. Instrum, and Meas.- 1991, 40, № 4, pp. 742-746,

107. Kupfer K., Morqeneier K.- D. Materialfeuchtemessunqen mit Microwellen /7 Technische Messeri.- 1992. 59, № 3. pp.110-115,

108. Дьяконов В.П. Техника визуализации учебных и научных задач с применением систем класса MathCAD // Информационные технологии.- 1998, № 11, с. 39-43.

109. Никулин С. М., Садкова О. В. Статистическое оценивание микроволновых, измерений. // Радиоэлектроника и телекоммуникационные системы и устройства: Межвузовский сборник научных трудов. Вып. 5,- Н. Новгород: НГТУ, 2000, с. 12-17.

110. Никулин С, М., Садкова О. В. Калибровка автоматического анализатора СВЧ цепей с 12- полюсными рефлектометрами. Тезисы докладов IV ВНТК «Методы и средства измерений физических величин»,- Н. Новгород: НГТУ,1999, с. 2.

111. Садкова О. В., Никулин С. М. Измерения комплексного коэффициента отражения и оценка его рассеяния с помощью ковариационной матрицы. /7 Тезисы докладов IV ВНТК «Методы и средства измерений физических величин»,- Н. Новгород: НГТУ, 1999, с. 3.

112. Садкова О. В., Никулин С. М. Оптимизация обработки измерительной информации в 12- полюсной рефлектометрии. // Измерительная техника, 1999, №12, с. 9-11. *

113. Никулин С. М., Садкова О. В. Способ оценки точности результатов измерительных процессов в 12- полюсной рефлектометрии // Измерительная техника,2000.

114. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. Пер. с англ.- М.: Мир, 1985,- 272 с.

115. Новицкий Л. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений.-Л.: Энергоатомиздат, 1991.- 304 с.

116. Носач В.В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров.-М.: МИКАП, 1994.-352 с.

117. Никулин С. М.5 Садкова О. В. СВЧ метод измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков с контролируемой точностью. /7 Вестник ВВО АТН РФ. Серия: Высокие технологии в радиоэлектронике. Н. Новгород, 1998, №5, с. 152-155.

118. Никулин С. М., Садкова О. В. Компьютерное моделирование СВЧ метода контроля влагосодержания нефтепродуктов. // Тезисы докладов НТК факультета радиоэлектроники и технической кибернетики,- Н. Новгород: НГТУ, 1998, с. 32.

119. Никулин С. М., Садкова О. В. Экспресс-контроль жидких и сыпучих пищевых продуктов СВЧ методом с контролируемой точностью. /7 Тезисы докладов НТК факультета радиоэлектроники и технической кибернетики,- Н, Новгород: НГТУ/199$, с. 26- 21.

120. Никулин С, М., Садкова О. В. Градуировочные характеристики и погрешности измерения влагосодержаниж нефтепродуктов. // Тезисы докладов Ш ВНТК «Методы и средства измерений физических величин».- Н. Новгород: НГТУ, 1998. Часть 1, с. 11.

121. Никулин С, М., Садкова О, В. Компьютерное моделирование СВЧ метода измерения комплексной диэлектрической прошщаемости жидких диэлектриков. // Тезисы докладов Ш ВНТК «Методы и средства измерений физических величин»,- Н. Новгород: НГТУ, 1998, с. 12.

122. Никулин С. М., Садкова О. В. Оптимизация измерительной схемы при исследовании жидких диэлектриков СВЧ методом с контролируемой точностью. /У Тезисы докладов Ш ВНТК «Методы и средства измерений физических величин»,- Н, Новгород: НГТУ, 1998, с. 10.

123. Никулин С. М., Садкова О. В. Регрессионная модель определения комплексной диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков, // Известия вузов,-Радиоэлектроника, 2000, №3, с. 69- 74.

124. Садкова О. В., Никулин С. М. Экспресс- контроль влагосодержания и загрязнении нефтепродуктов СВЧ методом с контролируемой точностью. // Известия вузов- Радиоэлектроника, 1999, №4, с. 49-54,

125. Фе.льдштейн А. Л., Явич Л. Р., Смирнов В. П. Справочник по элементам вол-новоднойтехники,- М.- Л.: Госэнергоиздат, 1963.-360 с.

126. Никулин С. М., Садкова О, В. Анализ физических параметров объектов электромагнитным полем открытых направляющих структур. Физические технологии в машиноведении: Сборник научных трудов. Вып. 1 'Н. Новгород: НГТУ, 1998.

127. Садкова О. В., Никулин С. М. Определение физических параметров объектов и оценка точности полученных результатов Тезисы докладов П ВНТК «Компьютерные технологии в науке, проектировании и прозводстве»,- Н. Новгород: НГТУ, 2000, Ч. 10, с. 8.

128. Берлинер М. А. Измерения влажности: Обзор // Метрология и измерительная техника: Итоги науки и техники. Т. 4,- М.: ВИНИТИ. 1979, с, 187- 252.

129. Ахобадзе Г, Н. Перспективы развития микроволновых принципов измерения влажности нефтепродуктов // Автоматизация и современные технологии, 1998, №9, с. 4-8.

130. Абросимова Е. Б., Лабутин С. А, Никулин С. М. Амплитудный СВЧ влагомер на основе полосковой линии передачи: Учебное пособие / НГ'ТУ, Н. Новгород, 1996. 35 с.

131. Лабутин С. А., Пугин М. В., Садкова О. В. Функция пространственной чувствительности амплитудного СВЧ влагомера. Тезисы докладов ВНТК «Методы и средства измерений физических величин»,- Н. Новгород; НГТУ, 1997, Часть 2, с.89-90.

132. Садкова О, В. Исследование интегральной модели амплитудного СВЧ влагомера и ее применение. Тезисы докладов НТК факультета радиоэлектроники и технической кибернетики, посвященной 80-ти летию НГТУ.- Н. Новгород,1997, с.22- 23.

133. Дабутин С. А., Садкова О. В. Обобщенная модель датчика влажности на основе полосковой линии. Тезисы докладов НТК факультета радиоэлектроники и технической кибернетики, Н. Новгород; НГТУ, 1998, с.29.

134. Лабутин С. А., Садкова О. В. Расчет градуировочных характеристик амплитудного СВЧ влагомера на основе метода Хоу. Вестник ВВО АТН РФ. Серия: Высокие технологии в радиоэлектронике. Н. Новгород, №5, 1998, с. 163- 167.

135. Лабутин С. А., Садкова О. В. Модели амплитудного СВЧ влагомера и толщиномера на основе мшсрополосковой линии передачи. Физические технологии в машиноведении: Сборник научных трудов. Вып. 1 Н. Новгород: НГТУ,1998, с. 50-54.