автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматический диэлькометрический анализатор жидких смесей с изменяющейся проводимостью

Ангарская государственная техническая академия

На правах рукописи

Бородкин Дмитрий Константинович

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ЖИДКИХ СМЕСЕЙ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ПРОВОДИМОСТЬЮ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ангарск 2003 г.

Работа выполнена на кафедре промышленной электроники и информационно-измерительной техники Ангарской государственной технической академии

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент Подгорный Ю.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Семенов М.А.

кандидат технических наук, Беляев И.Г.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие «Восточно-Сибирский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений», г. Иркутск

Защита состоится « 4 » декабря 2003 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного Совета К 212.007.01 при Ангарской государственной технической академии по адресу: Россия, 665835, г. Ангарск, ул. Чайковского, 60. Ангарская государственная техническая академия.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Ангарской государственной технической академии.

Автореферат разослан « 24 » октября 2003 г.

Ученый секретарь _ я

диссертационного Совета -¿¿У^к^'^^ A.A. Асламов

^ОО^-А

41

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Регулирование ряда сложных технологических процессов по таким параметрам как расход, давление, температура часто недостаточно эффективно, поэтому в автоматических системах управления технологическими процессами (АСУТП) необходимы современные быстродействующие и точные анализаторы состава вырабатываемого продукта.

Примером может служить процесс регенерации диэтиленгликоля (ДЭГ), применяемого для осушки природного и попутного нефтяного газа. Контроль влагосодержания в ДЭГе при его дегидратации позволяет достичь не только максимальной экономии этого достаточно дорогого абсорбента, но и уменьшить энергетические затраты.

Среди методов определения состава бинарных и псевдобинарных смесей при технологическом контроле широкое распространение получил диэлько-мегрический метод. Он основан на измерении диэлектрической проницаемости (ДП) смеси, значение которой зависит от концентрации контролируемой компоненты. К основным достоинствам диэлькометрии относятся: простота и надежность датчика, сравнительная простота аппаратной части, возможность интеграции с АСУТП, относительная дешевизна прибора.

Существует множество структурных схем диэлькометрических анализаторов (ДА). При измерениях малых концентраций наиболее высокую точность обеспечивают анализаторы с параметрически модулированным пассивным колебательным контуром (ПКК), основанные на методе периодического сравнения (замещения). Однако существующие подобные ДА не обеспечивают возможность контроля смесей с изменяющейся проводимостью вплоть до 1 мСм, когда соответствующее диапазону измерения изменение емкости датчика составляет 1 % и менее от общей емкости ПКК. Изменение проводимости, шунтирующей датчик, обусловлено присутствием неконтролируемых примесей, например, минеральных солей, растворенных в воде.

- Например, при измерепии-серийным-анализатором-ДК-2 концентрации воды в ДЭГе в диапазоне от 0 до 0,4 % соответствующая дополнительная погрешность может составлять 30 %ч-40 % от диапазона измерения, так как эквивалентная шунтирующая датчик проводимость при этом может достигать 1,25 мСм^,

В связи с этим, задача разработки автоматического ДА состава жидких смесей с изменяющейся проводимостью является актуальной.

Цель работы

Разработка автоматического диэлькометрического анализатора состава жидких смесей с изменяющейся проводимостью для технологического контроля во взрывоопасных производствах.

Научная новизна работы

1. Разработана математическая модель первичного измерительного преобразователя, учитывающая влияние составляющих импеданса контактов, коммутирующих датчики в пассивный колебательный контур, и проводимости анализируемой смеси. Показано, что основной вклад в погрешность вносит переходное сопротивление контактов.

2. Разработан способ определения параметров резонансной характеристики пассивного колебательного контура, позволяющий без аппаратного усложнения повысить точность определения резонансной емкости и одновременно определять проводимость анализируемой среды.

3. Получены и исследованы номинальные статические характеристики по проводимости, основанные на измерении ширины резонансной характеристики контура на уровне заданной крутизны. Разработана соответствующая методика калибровки.

4. Разработана новая схема пассивного колебательного контура, позволяющая радикально минимизировать влияние импеданса контактов реле.

5. Разработана математическая модель концентрационно-температурной зависимости диэлектрической проницаемости смеси диэтиленгликоль-вода в заданном диапазоне.

Практическая ценность работы

1. Полученные математические модели позволяют оптимизировать разработку высокочувствительных диэлькометрических анализаторов жидких смесей с большой проводимостью.

2. На основании полученных математических моделей разработана методика калибровки и поверки диэлькометрических анализаторов с использованием всего одного эталона проводимости и двух эталонов емкости.

3. Разработана методика и выполнены измерения составляющих импеданса коммутирующих контактов в диапазоне частот от 0,1 до 10 МГц. Исследованы основные типы реле, применяющиеся в диэлькометрических анализаторах. Разработаны соответствующие рекомендации.

4. Разработаны методические рекомендации по проектированию диэлькометрических анализаторов жидких смесей с большой неконтролируемой проводимостью, принятые к внедрению в Ангарском опытно-конструкторском бюро автоматики (ОКБА).

5. Результаты исследований расширяют область применения диэлькометрических анализаторов жидких смесей.

6. Результаты исследований используются в учебном процессе Ангарской государственной технической академии в курсах «Твердотельная электроника», «Электронные промышленные устройства», «Электрические измерения неэлектрических величин».

Апробация работы и публикации

Основные положения диссертационной работы представлены в 12 публикациях, в том числе в центральной печати, докладывались и обсуждались

на 6 научно-технических конференциях различного уровня, в том числе на международных, что отражено в прилагаемом списке научных трудов автора по тематике исследований, относящихся к настоящей работе.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 200 страницах, иллюстрируется 50 рисунками, содержит 8 таблиц, список литературы, включающий 138 наименований, 7 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, отмечаются научная новизна и практическое значение работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу методов измерения диэлектрических характеристик и выбору наиболее перспективного метода. Рассмотрены основные сведения об емкостных промышленных датчиках и основные модели ДП жидких смесей.

Для анализа смесей с большой проводимостью рекомендуется выбирать рабочую частоту анализатора в высокочастотном диапазоне (от пяти-десяти до ста мегагерц), где тангенс угла диэлектрических потерь анализируемой смеси минимален. Необходимо отметить, что на более высоких частотах быстро возрастают релаксационные потери, хотя и уменьшается влияние сквозной проводимости.

Опыт создания диэлькометрических анализаторов «Ангарским ОКБА» и обзор научно-технической литературы, посвященной измерениям диэлектрических характеристик, показывает, что наиболее перспективным в диапазоне частот 5-10 МГц является создание анализатора на основе ПКК с параметрической модуляцией. Основные достоинства анализаторов с параметрически модулированным ПКК - высокая чувствительность и независимость резонансной емкости идеальной модели ПКК от шунтирующей проводимости.

Общим недостатком подобных анализаторов~является зависимость остаточной расстройки ПКК, обусловленной ограниченной чувствительностью системы автоматической подстройки частоты (АГГЧ), от шунтирующей проводимости. Известные методы повышения чувствительности системы АПЧ при низкой добротности ПКК (например, емкостная связь генератора с ПКК при малом внутреннем сопротивлении генератора) неприменимы, так как противоречат требованиям искробезопасности.

Определены задачи, которые должны быть решены в процессе разработки ДА жидких смесей с малой концентрацией контролируемой компоненты и большой неконтролируемой проводимостью:

1. изучить механизм влияния проводимости на точность измерения концентрации и учесть погрешность, обусловленную неполным замещением

импеданса рабочего датчика импедансом опорного датчика;

2. исследовать частотную зависимость составляющих импеданса коммутирующих контактов и их влияние на точность уравновешивания;

3. исследовать и учесть влияние остаточной асимметрии цепей, коммутирующих датчики в измерительный контур;

4. минимизировать влияние ограниченной чувствительности системы уравновешивания при больших шунтирующих проводимостях;

5. проанализировать и учесть остаточную температурную погрешность. Вторая глава посвящена исследованию метода измерения и разработке

способов уменьшения влияния проводимости, ограниченной чувствительности системы настройки, температуры.

В начале главы приводится анализ структурных схем анализаторов. Наиболее простые структурные схемы, реализующие метод обратного замещения, не применимы в тех случаях, когда возникает необходимость измерять малые концентрации, то есть когда изменение емкости датчика, соответствующее диапазону измеряемой концентрации, составляет порядка одного процента и менее. В этом случае необходимую точность обеспечивает серийный анализатор ДК-2, разработанный Ангарским ОКБА, реализующий структурную схему с периодическим вводом, основанную на методе периодического сравнения (прямого замещения).

В анализаторе реализуется комбинированный метод замещения, складывающийся из неполного замещения емкости рабочего датчика с анализируемой жидкостью однозначной мерой - емкостью опорного датчика, заполненного анализируемой жидкостью с известной концентрацией анализируемого компонента, и полного замещения разности емкостей опорного и рабочего датчиков многозначной мерой - емкостью измерительного конденсатора.

Повышение точности в данной схеме достигается благодаря исключению большинства составляющих аддитивной погрешности. В частности, минимизируется одна из основных, обусловленная изменением ДП смеси от температуры (например, изменение температуры ДЭГ на 1 градус вызывает изменение его ДП на 0,17, что соответствует 50 % диапазона измерения), так как конструктивно может быть обеспечен хороший теплообмен между содержимым датчиков. Кроме того, исключается влияние долговременной нестабильности всех элементов схемы на работу анализатора. Данная структурная схема позволяет минимизировать, но не исключить, составляющие погрешности, обусловленные изменением проводимости и температуры анализируемой смеси.

Недостатком этой структурной схемы является наличие двух конденсаторов (подстроечного и измерительного) переменной емкости, и электромеханической системы настройки в резонанс, что снижает надежность и ухудшает массогабаритные характеристики прибора.

На рис. 1 приведена усовершенствованная автором структурная схема анализатора свободная от указанных недостатков. Анализатор содержит схему сравнения емкостей опорного Соп и рабочего Ср датчиков на основе ПКК с компенсирующими Ск и модулирующими варикапами См, модулятора М,

амплитудного детектора АД; фазочувствительный усилитель ФУ, управляющий емкостью компенсирующих варикапов Ск; мультивибратор MB, попеременно подключающий датчики к ПКК с помощью SW1.1 и информационный выход измерительных варикапов к элементам памяти Моп и Мр с помощью SW1.2 и, наконец, блок измерения и индикации БИИ.

В данной структурной схеме необходим лишь один конденсатор переменной емкости, в качестве которого использованы варикапы во встречно-последовательном включении.

Как известно, для наиболее полной реализации достоинств метода прямого замещения необходимо обеспечить минимальный импеданс, а также симметрию цепей, осуществляющих подключение и коммутацию рабочего и опорного датчиков к схеме.

Рис. 1. Структурная схема усовершенствованного анализатора

В промышленных ДА есть возможность конструктивно минимизировать длину подводящих проводников от коммутатора к датчикам, а значит и их импеданс, и обеспечить симметрию коммутирующих датчики ветвей, но даже в этом случае остаточная погрешность измерения малых изменений емкости при большой шунтирующей проводимости сохраняет недопустимо большое значение.

Было сделано предположение, что источником остаточной погрешности является импеданс контактов реле. Следует отметить, что значение переходного сопротивления гр контактов большинства герконовых и электромагнитных реле на постоянном токе, приведенное в справочниках, не превышает 0,02 Ом, и если оно оставалось бы таким с ростом частоты, его влияние было бы пренебрежимо мало.

Как показали исследования, значение переходного сопротивления контактов на высоких частотах быстро возрастает и, например, у реле с герметизированными контактами РЭС55А, использующегося в анализаторе ДК-2, на частоте 5 МГц оно достигает значения 1 Ом.

На рис. 2 приведена эквивалентная схема ветвей рабочего и опорного датчиков, учитывающая импеданс (переходные сопротивления Гр, Гр и эквивалентные индуктивности Ьр, Ьр') коммутирующих цепей. В соответствии с этой схемой получено достаточно простое и точное (с минимальными допущениями и при условии, что Ьр=Ьр=1р и гр=гр =гр) аналитическое выражение для рассматриваемой составляющей абсолютной погрешности измерения

изменений емкости датчика, обусловленной изменением проводимости & анализируемой смеси и комплексным сопротивлением контактов коммутирующего реле:

AC„{g,)*2■rp■gx■Cx0+gx2■Lp, (1)

где Сх0 - суммарная емкость ветви рабочего датчика без проводимости.

В соответствии с формулой (1) дополнительная погрешность, вносимая переходным сопротивлением и эквивалентной индуктивностью {Ьр=0,05ч-0,06 мкГн на частоте 5 МГц) контактов реле РЭС55А, при емкости датчика 300 пФ и %т(а=\,25 мСм составляет 0,6 пФ, что соответствует погрешности 30 %, приведенной к диапазону измерения влажности ДЭГ. . к ЬС-контуру к детектору

а*©

г.

Рис. 2. Эквивалентная схема ветвей опорного и рабочего датчиков, подключаемых к ПКК Минимизация данной составляющей погрешности может быть достигнута тремя путями:

введением поправки в соответствии с выражением (1), для чего необходимо создать в анализаторе канал измерения проводимости, использованием для коммутации реле с малым импедансом контактов, разработкой новой схемы коммутации датчиков в ПКК. Уменьшение влияния ограниченной чувствительности системы АПЧ. Прежде, чем рассматривать перечисленные три способа, остановимся на решении проблемы уменьшения погрешности, связанной с остаточной расстройкой ПКК относительно резонанса при больших проводимостях анализируемой среды, обусловленной ограниченной чувствительностью нуль-органа, состоящего из демодулятора и системы АПЧ.

Система настройки параметрически модулированного контура реализована таким образом, что емкость компенсирующих варикапов при достижении равновесия совершает симметричные колебания около значения, соответствующего резонансу измерительного контура (рис. 3).

Реверсирование изменения емкости Ск осуществляется при достижении заданного порога срабатывания фазочувствительного порогового детектора (ФПД). Управляющий сигнал формируется ФПД.

Значение емкости компенсирующих варикапов Ск, соответствующее резонансу ПКК, вычисляется как среднее арифметическое значений, измеренных в моменты реверсирования. По изменению емкости Ск, соответствующей резонансу, определяется изменение емкости датчика (концентрация контролируемой компоненты).

Рис. 3. Резонансные характеристики ПКК в емкостной области, иллюстрирующие работу диэлькометрического анализатора

Как видно из рис. 3, амплитуда колебаний около резонанса емкости компенсирующих варикапов АС зависит как от добротности ПКК (то есть от проводимости анализируемой среды gx), так и от глубины параметрической модуляции (отношения модулирующей емкости См к резонансной Сг) и порога срабатывания ФПД

Следовательно, значение ширины резонансной характеристики, вычисленное как разность значений Ск измеренных для определения резонансной емкости, может быть использовано для определения эквивалентной проводимости анализируемой смеси без какого-либо аппаратного усложнения ДА.

Решение этой задачи известными способами, то есть путем измерения резонансного напряжения на ПКК или ширины резонансной характеристики на уровне половины мощности, ведет к аппаратному усложнению измерительной схемы анализатора, и, как следствие, к снижению надежности и повышению стоимости.

Необходимо отметить, что измерение проводимости может оказаться полезным не только с точки зрения введения поправки в результат измерения концентрации анализируемого компонента, но и как параметр, дающий дополнительную информацию об анализируемом объекте, например, о степени минерализации содержащейся воды.

Аналитическое выражение номинальной статической характеристики (НСХ) анализатора по проводимости получено из уравнения баланса (условия срабатывание ФПД), которое в общем случае имеет вид:

|4,(ДС-0,5-С*,; gx)-(АС + 0,5-С,,; 8,] = 2•£/,/£, (2)

где Ат, А„р - модули коэффициентов передачи ИСК, соответственно, при «подключенной» и «отключенной» модулирующей емкости, равные отношению амплитуды высокочастотного напряжения на контуре к амплитуде Е задающего генератора с частотой оз.

В общем случае модуль коэффициента передачи ПКК определяется как:

А = (1/Ш-Сг •О-Ь + Я. +(ЛС/СГ)2]°'5,

где Ясв - сопротивление резистора связи генератора с ПКК; ДС = С - Сг.

В выражении (2) в неявном виде определяется зависимость между измеряемой шириной резонансной характеристики 2-АС и искомой проводимостью Решить аналитически уравнение (2) относительно в виде формулы gx (АС) невозможно.

В зависимости от глубины параметрической модуляции выражение (2) можно аппроксимировать двумя способами

УА{&х-,±0,5-См)1ас\-АС^и1Ы1Е и [¿4^; АС)/4С]-С„ = 2-и^/Е, (3) где «большая» и «малая» модулирующие емкости (точнее изменение емкости модулирующих варикапов) определяются соответственно как:

См «(0,2^0,8).(Ятах +Я„-'У(Т2-*>)= 10^30(пФ) и

Си - (0,02 -0,04). (йтах + )/(л/2 ■ ©)= 0,8 2 (пф).

На основе функций (3), аппроксимирующих уравнение баланса, опреде- ,

лены НСХ анализатора, устанавливающие связь амплитуды колебаний емко- ^

сти АС с проводимостью анализируемой среды.

Для «большой» глубины модуляции: ^

gI(AC)=B■^AcfJГЧD-g0, (4)

и для «малой»:

8Х (А С) = {со ■ АС)-4ф/(© • АС)2 (5)

где постоянные:

В = \0,5-См ■Е-а}%им-Яа,^ , О = [о,5-С^ со/в\

8о = к: + Ей:> Ф = [(0,5 • Ся • £ • со)/{и^ /?св)],

Ецс ~ проводимость, эквивалентная собственным активным потерям в ПКК.

Для анализатора со следующими основными параметрами схемы измерительного преобразователя: частота 5 МГц, амплитуда Э.Д.С. задающего генератора (ЗГ) Е= 1 В, суммарная емкость ПКК Сг=300 пФ, /?св= 1500 Ом, ££с=0, 1 мСм, и диапазоном измерения эквивалентной проводимости 0-И,25 мСм, при См= 12 пФ, 11м=4 мВ и при Ст=1,5 пФ, ил„=0,5 мВ в подкоренных выражениях обеих НСХ можно пренебречь вторыми членами: постоянной О и единицей соответственно.

При принятых допущениях, приравняв обе НСХ, получим условие их * идентичности: СмЕм/1/м= Ст-ЕтЮат.

Обобщенная НСХ анализатора по проводимости имеет вид:

1 вх{АС)=В-\[ас-Ео, (6)

где постоянные В п g0~ определяются при калибровке по одной эталонной проводимости.

Относительная погрешность аппроксимации НСХ выражениями (4) и (5) не превышает 0,1 %, а с помощью обобщенной НСХ (6) не превышает 2 %, при этом погрешность аппроксимации с ростом проводимости снижается до 0,2 %. На рис. 4 приведены графики НСХ, вычисленные по формулам (4) и (5), маркерами показаны результаты численного решения уравнения (2).

Рис. 4. Номинальные статические характеристики по проводимости при параметрической модуляции «большой» См-~12 пФ (1) и «малой» Ст= 1 пФ (2) емкостями

Необходимо отметить, что более целесообразна модуляция ПКК «большой» емкостью: в этом случае система АПЧ менее критична к выбору параметров Цг и См\ НСХ по проводимости более линейна; меньше период колебания емкости компенсирующих варикапов Ск около резонансного значения.

В описанном выше анализаторе осуществляется настройка в резонанс, путем подстройки емкости ПКК. В случае реализации анализатора, основанного на слежении ЗГ за частотой ПКК, точная и приближенная НСХ по проводимости соответственно имеют вид:

gI=B.-V(A©/fflrf,-®2-A,-go. (7)

где Вш и Da — постоянные; Ла- отклонение частоты ЗГ от резонансной сог.

Из (7) видно, что для определения проводимости необходимо не только измерять амплитуду колебаний частоты ЗГ, но и его частоту, являющуюся функцией измеряемой величины. Кроме того, так как в общем случае амплитуда Е (от которой зависит постоянная 5,„) генератора изменяется при изменении его частоты вследствие нового баланса амплитуд, то этот факт при отсутствии стабилизации выходного напряжения генератора обуславливает дополнительный источник погрешности.

Несмотря на указанные недостатки, анализатор с такой структурой может быть использован при разработке переносных емкостных влагомеров древесины, минеральных удобрений.

При коммутации датчиков с помощью реле РЭС55, чтобы обеспечить введение поправки в соответствии с выражением (1) с требуемой точностью, анализатор должен обеспечивать измерение проводимости с абсолютной погрешностью не более 0,012 мСм. Для этого необходимо измерять соответствующее изменение ширины резонансной характеристики с точностью не хуже 0,17 пФ. Измерительная схема анализатора обеспечивает измерение изменения емкости датчика и ширины резонансной характеристики с погрешностью менее 0,02 пФ.

Новая схема ПКК. Радикального уменьшения влияния импеданса коммутирующих контактов реле позволяет достичь схема подключения датчиков в ПКК (рис. 5), разработанная при участии автора.

от генератора /?от "I" к детектору

К1.2

Рис. 5. Схема включения в ПКК рабочего и опорного датчиков, минимизирующая влияние импеданса коммутирующих контактов реле

Главное отличие новой схемы ПКК состоит в том, что емкостные датчики, рабочий Ср и опорный С0„, постоянно подключены к противоположным полюсам катушки индуктивности ПКК, которые в противофазном режиме подключаются к выходу генератора (сопротивлению связи) и к общему проводу с помощью реле. Параллельно катушке индуктивности включены модулирующие См и компенсирующие Ск варикапы.

Эквивалентная схема ПКК, представленная на рис. 5, соответствует подключению к выходу генератора рабочего датчика. Сопротивление замкнутых контактов первой группы гр переключателя К1.1 оказывается включенным

Си

[ |И

к модулятору |~

кАПЧ

Гр

■устО у

последовательно с сопротивлением связи Rce, а сопротивление гр замкнутых контактов второй группы К1.2 включено последовательно с индуктивностью L. Индуктивным сопротивлением контактов, включаемых последовательно с сопротивлением связи и катушкой индуктивности, можно пренебречь.

Аналитически показано, что предлагаемая схема включения датчиков в ПКК максимально эффективна при связи ПКК с генератором через активное сопротивление и минимальных емкостях, подключенных к общей точке "1" не через контакты реле. В противном случае будет сохраняться некоторое влияние сопротивления контактов реле, подключающих соответствующий полюс катушки и датчик к генератору, при изменении проводимости, так как соответствующая равновесию схемы эквивалентная реактивная проводимость ПКК в общей точке будет отличаться от нуля на величину, компенсирующую монтажные емкости Смонт, подключенные к точке «1» не через контакты реле. Аналитическое выражение для соответствующей составляющей погрешности имеет вид:

fe,) = -2 rp gx Cr- CMOIlm /Сш .

Вторая составляющая погрешности обусловлена тем, что импеданс контактов, заземляющих один из полюсов катушки индуктивности, оказывается зашунтированным емкостью и проводимостью соответствующего датчика. Очевидно, при изменении проводимости анализируемого вещества, будет изменяться эквивалентная индуктивность всей катушки индуктивности. Это изменение прямо определяет абсолютную погрешность измерения изменения емкости датчика и с большой точностью аппроксимируется следующей формулой

bC,l2{gx)=-2-Cün-rp-gx-Lp/L.

Оценка данной остаточной погрешности показала, что при емкости датчика 300 пФ и проводимости 1,25 мСм она не превышает 0,012 пФ.

Приведя суммарную ошибку [лс„ fí(gJ = ЛС„, fer)+ АС„ 2 (gr)] к погрешности измерения емкости датчика при традиционной схеме ПКК AC„ r(gx)=2 ■ ГР ■ S, ■ С,о ~2-rp-gx- Соп, получим коэффициент уменьшения погрешности

= [ЛС„ н fe, )/ДС. r fe J| = /Сол +Lp/L, (8)

Из (8) видно, что в предлагаемой схеме ПКК погрешность во столько раз меньше, во сколько раз емкость датчика с веществом С0„ и индуктивность катушки L больше некоммутируемых монтажных емкостей Смонт и эквивалентной индуктивности Lp контактов реле соответственно. При указанных выше значениях и монтажной емкости 5-И0 пФ коэффициент Кпогр находится в пределах от 0,03 до 0,05.

Анализатор с подобной схемой измерительного контура позволяет существенно снизить рассматриваемую составляющую приведенной погрешности измерения концентрации. Например, при проводимости анализируемой среды

1,25 мСм и использовании реле типа РЭС55 А, погрешность снижается с 30 % до 1,0*1,6 %.

Следует отметить, что создание новой схемы ПКК стало возможным благодаря тому, что варикап является симметричным конденсатором, то есть значение его емкости не зависит от способа подключения. Это в равной степени относится как к компенсирующим, так и к модулирующим варикапам.

Уменьшение влияния температуры. Поддержание (за счет хорошего теплообмена) одинаковой, но не постоянной, температуры содержимого датчиков обеспечивает полное исключение температурной погрешности лишь в одной точке диапазона, где концентрации контролируемой компоненты в обоих датчиках равны. В остальных точках диапазона температурная погрешность исключается лишь частично. Например, для смеси ДЭГ-вода она составляет 4 % на каждые десять градусов.

Учитывая, что в большинстве случаев при измерении малых концентраций концентрационную зависимость ДП бинарных смесей можно аппроксимировать линейной формулой смешения Зильберштейна, зависимость остаточной относительной температурной погрешности определяется как:

*Г(Г) = А«,/«, = [(¿г, -а,-а2-аг)1{£,-аг)\{т~т,)= Кто-(Т-Т0), где п1 и Ап,-концентрация воды и ее изменение, соответствующее диапазону измерения; й£2- ДП воды и ДЭГа; в/и «2-температурные коэффициенты воды и ДЭГа; Кп - коэффициент температурной компенсации.

На основании формулы смешения Зильберштейна разработана математическая модель температурно-концентрационной зависимости ДП, которая может быть использована при построении НСХ анализатора:

щ =Дф„Г)/[(£10-е20)-к3\\ + Ктв -(Г-Г0)1] , (9)

где Ле(п1, Т) - измеренное значение ДП смеси при произвольной температуре Г; ею и £2о - значения ДП воды и ДЭГа при температуре калибровки Т0\ к3 -корректирующий коэффициент, учитывающий нелинейность концентрационной зависимости.

В "частности, погрешность— аппроксимации концснтрационно-температурной зависимости смеси ДЭГ-вода (9), на краю диапазона (0,4 % влагосодержания) не превышает 0,01 %.

Третья глава посвящена разработке методики и исследованиям частотной зависимости полного импеданса контактов реле и его составляющих, влияния проводимости на погрешность измерения емкости.

Методика предусматривает следующие этапы:

1. Определение модуля полного сопротивления \2Р| контактов реле.

2. Определение активного сопротивления гр контактов реле.

3. Аппроксимация результатов измерения \2Р\ и гр, расчет реактивного сопротивления^ и эквивалентной индуктивности контактов реле Ьр.

Модуль полного сопротивления \2р\ контактов реле определялся на установке рис. 6 а). Напряжение Е с выхода высокочастотного генератора Г4-102 подается на последовательно включенные частотно-независимое сопротивле-

1 ние Я и замкнутые контакты реле. Номинал сопротивления (545 Ом) выбран

из условия К»гр.

Напряжение и на контактах реле измеряется с помощью последовательно включенных линейного детектора (высокочастотного вольтметра В3-39) и цифрового вольтметра постоянного тока В7-27А/1.

Модуль полного сопротивления замкнутых контактов реле вычислялся:

|2,| = (Д+ />)•£//£ •£//£.

Погрешность приближения 8:] =0,5 ■|ю-£р/(/? + г/,)]2 даже на частоте 10

МГц не превышает 0,01 %.

Активное сопротивление контактов реле гр определялось по вносимому им затуханию в ЬС-контур на установке рис. 6 б). Катушка индуктивности Ь I подключалась к контуру через контакты реле либо через паяную перемычку

(Х,-Х2).

а) б)

Рис. 6. Схемы установок для определения: а) модуля полного сопротивления контактов реле; б) сопротивления контактов реле.

Активное сопротивление контактов рассчитывается:

гР = ® ■■ £ ■■ (¡00 - <2Р)/ а • вр = 2■ * ■■ £ ■■ - Д/о),

где (¡)р и А/р - добротность контура и ширина резонансной характеристики при включении катушки индуктивности через реле; Qo и А/0 - добротность контура и ширина резонансной характеристики при включении катушки индуктивности через паяную перемычку (X) -Х2).

Эквивалентная индуктивность Ьр контактов реле определялась двумя способами. В первом способе по зависимостям, аппроксимирующим \2Р| и гр, рассчитывались индуктивное сопротивление Лд и эквивалентная индуктивность Ьр контактов реле:

¿р=Х1/{2-л-/гр).

Второй способ основан на вычислении эквивалентной индуктивности по измеренному смещению резонансной частоты ¿С-контура после включения в него контактов реле последовательно с катушкой индуктивности (установка рис. 6 б)):

где L - индуктивность катушки колебательного контура; frp- его резонансные частоты соответственно при зашунтированных и включенных в схему контактах реле, определялись через полусумму боковых частот на уровне половины мощности.

Отметим, что результаты определения индуктивности контактов реле Lp двумя способами сопоставимы.

Были проведены исследования эквивалентных параметров контактов шести типов реле. На рис. 7 приведены зависимости полного импеданса и его составляющих контактов реле РЭС55А и РПА12. Стандартное отклонение (СКО) аппроксимации \2Р\ соответственно составляет 0,07 и 0,003 Ом, а аппроксимации гр - соответственно 0,006 и 0,007 Ом.

Рис. 1. Графики зависимостей полного сопротивления и его составляющих от частоты для реле типа: а) РЭС55А; б) РПА12

По результатам исследований видно, что контакты реле РПА12 обладает наименьшим сопротивлением. Тем не менее, при традиционной схеме ПКК соответствующая составляющая приведенной погрешности равна 5-6 %.

Экспериментальные исследования влияния проводимости на погрешность измерения емкости проводились на установке, приведенной на рис. 8. Высокочастотное напряжение с ЗГ через резистор связи И„ поступает на ПКК. Емкостью модулирующих варикапов управляет модулятор М, а согласованным изменением емкости компенсирующих в ПКК и измерительных в отсчетном генераторе (ОГ) варикапов - система АПЧ, поддерживающая состояние резонанса ПКК с частотой ЗГ.

При выполнении измерений после шунтирования ПКК проводимостью gI регистрировались два значения частоты ОГ без шунта и с шунтом на контактах реле соответственно /0 и/х. Значение абсолютной погрешности вычисляется по формуле:

АС = [(/„//,)2-1] Р, где Р - постоянная.

Результаты измерений АС, пФ, подтверждающие аналитические, проведенными по формуле (1), приведены в таблице 1.

I 17

' _Таблица 1

gx, мСм Ср, пФ

100 360

/= 2 см 1=3 см Вычисленная 1=3 см Вычисленная

0,083 - 0,034 -0,011 -0,017 - -0,06

0,303 -0,091 - 0,066 -0,061 -0,178 -0,218

0,5 -0,131 -0,131 -0,1 - -0,36

1,22 - 0,325 -0,317 -0,244 - 0,796 - 0,878

Четвертая глава посвящена разработке функциональной схемы ДА и технической реализации его отдельных блоков.

На рис. 9 приведена функциональная схема анализатора, в которой совмещены ранее описанные усовершенствования.

Рис. 8. Схема установки для исследования влияния проводимости на погрешность измерения емкости

Высокочастотное напряжение с ЗГ через резистор связи Я„ и резонансный фильтр (ФР), служащий для уменьшения нелинейных искажений, поступает на ПКК. Контур образован катушкой индуктивности Ь, датчиками С„„ и Ср, компенсирующими Ск, температурными Ст и модулирующими См варикапами. Коммутация полюсов катушки к ЗГ и на «землю» осуществляется коммутатором К под управлением микроконтроллера.

Изменение емкости См происходит при поступлении сигнала с модулятора М, сигнал с которого поступает также и на ФПД. На второй вход ФПД с выхода детектора огибающей (ДО) поступает огибающая ВЧ-напряжения на ПКК. Согласованное изменение емкости компенсирующих Ск и измерительных С„ варикапов происходит при изменении напряжения на выходе ЦАП1. Информация о емкости Ск и Си в виде частоты ОГ через преобразователь частота-код (ПЧК) поступает на микроконтроллер. На другой вход ПЧК поступает сигнал с преобразователя температура-частота (ПТЧ) с подключенным к нему кварцевым датчиком температуры (Тк).

Изменением емкости варикапов Ст периодически компенсируется изменение емкости опорного датчика С0„, обусловленное изменением температу-

ры анализируемой смеси и изменение параметров ПКК, вызванное изменением температуры окружающей среды, старением и так далее.

Формирование выходного сигнала осуществляется ЦАПЗ.

Элементы Сф1, Сф2, Яф1, Яф2 и - фильтрующие.

Приводятся функциональная и принципиальная схемы ФПД, в котором исключено влияние переходных процессов, обусловленных параметрической модуляцией, и влияние фазовых сдвигов напряжения на выходе ДО по отношению к напряжению на выходе М и неодинаковое затягивание фронтов, обусловленных наличием реактивных элементов, паразитных емкостей и ин-дуктивностей.

зг - ФР 1

до

м -»{фпд|

Выход анализируемой жидкости

Рис. 9. Функциональная схема диэлькометрического анализатора

Произведен расчет диапазонов перестройки и количества компенсирующих и модулирующих варикапов. Даны основные расчетные формулы для определения состава смеси, проводимости и поправок, компенсирующих влияние проводимости и температуры.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Разработан автоматический диэлькометрический анализатор состава жидких смесей с изменяющейся проводимостью для технологического контроля во взрывоопасных производствах.

Были решены следующие задачи: 1. Изучен механизм влияния проводимости на точность измерения концентрации. Предложено для минимизации составляющей погрешности, обусловленной неполным замещением импеданса рабочего датчика импе-

дансом опорного датчика, использовать новую схему ПКК и вносить в результат поправку, рассчитанную по полученной математической модели. Разработанная при участи автора схема ПКК позволяет почти на два порядка уменьшить влияние импеданса контактов реле.

2. Исследованы частотная зависимость составляющих импеданса коммутирующих контактов и их влияние на точность уравновешивания. Показано, что на частотах 5-10 МГц значение переходного сопротивления контактов реле, применяющихся в диэлькометрических анализаторах, превосходит в 40*50 раз соответствующее значение на постоянном токе.

3. Исследована остаточная асимметрия цепей, коммутирующих датчики в измерительный контур. Разработана соответствующая математическая модель.

4. Разработан способ определения параметров резонансной характеристики пассивного колебательного контура, позволяющий без аппаратного усложнения минимизировать влияние ограниченной чувствительности системы уравновешивания при больших шунтирующих проводкмостях и одновременно определять данную проводимость анализируемой среды. Получены соответствующие номинальные статические характеристики.

5. Разработана математическая модель, учитывающая в диапазоне измерения (0-0,4 %) зависимость диэлектрической проницаемости смеси диэти-ленгликоль-вода как от температуры, так и от концентрации контролируемой компоненты. Данная модель используется в номинальной статической характеристике анализатора.

6. Результаты исследований расширяют область применения диэлькометрических анализаторов жидких смесей с большой изменяющейся проводимостью (до 1,25 мСм) и малыми относительными (менее 0,02) приращениями емкости датчика, обусловленными изменением концентрации анализируемого продукта. Результаты исследований, используются в Ангарском ОКБА для разработки новых и модернизации имеющихся диэлькометрических анализаторов состава.

Основные положения диссертации отражены в публикациях:

1. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Исследование высокочастотного импеданса различных типов реле, используемых в диэлькометрических анализаторах, Интеллектуальные и материальные ресурсы Сибири: сб. науч. тр. г. Иркутск: изд-во ИГЭА, 2001, с. 170-178.

2. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Варикапы в колебательных контурах диэлькометрических анализаторов, Измерение, контроль, информатизация: Материалы второй международной научно-технической конференции, /Под ред. А.Г. Якунина - г. Барнаул: АГТУ, 2001. - с. 272-274.

3. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Экспериментальные исследования влияния проводимости на погрешность измерения емкости в диэлькомет-рическом анализаторе, Современные технологии и научно-технических прогресс: Тезисы докладов научно-технической конференции: Ч. 2: г. Ангарск: АГТА, 2001. - с. 24-25.

2ооЗ'А

20 » 17 30 3

4. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Расширение функциональных возможностей диэлькометрического анализатора проводящих веществ, Современные технологии и научно-технических прогресс: Тезисы докладов научно-технической конференции: Ч. 2: г. Ангарск: АГТА, 2001. - с. 26-27.

5. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Лучников А.П., Сигов A.C., Новый преобразователь параметров емкостного датчика с большими потерями, Межфазная релаксация в полиматериалах: материалы Международной научно-технической конференции, г. Москва: изд-во МГИРЭА, 2001, с. 340-345.

6. Бородкин Д.К., Подгорный Ю.В., Повышение точности промышленных диэлькометрических анализаторов состава жидкостей, Известия метрологической академии, Восточно-Сибирское отделение, г. Иркутск, 2001, №2, с. 54-56.

7. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Учет температурной погрешности в промышленных диэлькометрических анализаторах, Интеллектуальные и материальные ресурсы Сибири: сб. науч. тр. 4.1. - г. Иркутск: изд-во ИГЭА, 2002. - с. 278-285.

8. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Учет влияния проводимости в промышленном диэлькометрическом анализаторе состава, Современные технологии и научно-технический прогресс: Тезисы докладов научно-технической конференции: г. Ангарск: АГТА, 2002. - с. 19-20.

9. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Интеллектуальный промышленный диэлькометрический анализатор, Математические методы в технике и технологиях: Сб. трудов XV Международ, науч. конф. В 10-и т. Т. 7. Секция 7 / Под общ. ред. B.C. Балакирева. Тамбов: изд-во Тамб. гос. техн. унта, 2002, с. 132-137.

10. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Повышение точности промышленных диэлькометрических анализаторов во взрывобезопасном исполнении, Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002, №8, с. 5256.

11. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Подбор контактов высокочастотных реле, Приборы и техника эксперимента, 2002, №3, с. 65-68.

12. Подгорный Ю.В., Бородкин Д.К., Об аппроксимации концентрационной зависимости диэлектрической проницаемости смеси вода-диэтиленгликоль, сборник научных трудов: Естественные и технические науки. Социально-гуманитарные и экономические науки. ТА, 2003, с. 237-244.

- Ангарск: АГ-

Изд. лиц. ИД № 06003 от 05.10.2001. Подписано в печать 20.10.2003. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Усл.печ. л. 1,25. Уч.печ. л. 1,25. Тираж 120 экз. Заказ 333.

Ангарская государственная техническая академия 665835, Ангарск , ул. Чайковского, 60

Список сокращений.

Введение.

Глава 1 Выбор метода измерения диэлькометрического анализатора жидкостей с большими потерями.

1.1 Общая классификация методов. 2 Схемные решения.

1.2.1 Схемы, реагирующие на комплексную проводимость.

1.2.2 Мостовые схемы.

1.2.3 Резонансные схемы.

1.3 Математические модели диэлектрической проницаемости смесей.

1.4 Конструкции промышленных емкостных датчиков.

1.5 Выводы.

Глава 2 Исследование метода измерения. Уменьшение влияния проводимости, ограниченной чувствительности, температуры.

2.1 Классификация и сравнительный анализ структурных схем промышленных диэлькометрических анализаторов жидкостей.

2.2 Анализ влияния паразитных параметров и импеданса контактов коммутатора в анализаторах с периодическим вводом при традиционной схеме ПКК.

2.3 Минимизация влияния ограниченной чувствительности системы настройки ПКК.

2.3.1 Принцип работы анализатора с повышенной точностью определения емкости резонанса.

2.3.2 Вывод номинальной статической характеристики анализаф тора по проводимости.

2.3.3 Анализ погрешности аппроксимации и выбор номинальной статической характеристики по проводимости.

2.3.4 Методика калибровки анализатора по проводимости.

2.3.5 Особенности номинальной статической характеристики анализатора с «малой» модулирующей емкостью.

2.3.6 Анализ погрешности измерения проводимости.

2.4Исследование нового схемотехнического решения, минимизирующего влияние импеданса коммутирующих контактов.

2.4.1 Схема измерительного контура, минимизирующая влияние импеданса коммутирующих контактов. 2.4.2 Анализ влияния активной составляющей импеданса контактов реле, подключающих новый ПКК к генератору.

2.4.3 Анализ влияния шунтирования заземляющих контактов реле емкостью и проводимостью датчика.

2.5 Анализ и учет температурной погрешности.

2.6 Выводы.

Глава 3 Экспериментальные исследования составляющих импеданса контактов реле в диапазоне 0,1+10 МГц и влияния проводимости на погрешность измерения емкости.

3.1 Экспериментальные исследования составляющих импеданса контактов реле в диапазоне 0,1+10 МГц.

3.1.1 Методика и установки.

3.1.2 Результаты.

3.1.3 Рекомендации по выбору типа реле.

3.2 Экспериментальные исследования влияния проводимости на погрешность измерения емкости.

3.3 Выводы.

Глава 4 Функциональная схема и основные узлы диэлькометрического анализатора.

4.1 Структурная схема и алгоритм функционирования анализатора.

4.2 Модулятор и фазочувствительный пороговый детектор.

4.2.1 Исключение влияния переходных процессов в ПКК.

4.2.2 Принципиальная схема ФПД и модулятора.

4.3 Рекомендации по выбору типа варикапов для диэлькометрических 4 анализаторов. Методика расчета диапазонов перестройки и количества компенсирующих и модулирующих варикапов в измерительном контуре.

4.3.1 Функции варикапов в диэлькометрических анализаторах.

4.3.2 Требования к варикапам, используемым для согласованного изменения ёмкости в измерительном контуре и в контуре отсчетного генератора.

4.3.3 Рекомендации по выбору типа варикапов для диэлькометрических анализаторов.

4.3.4 Методика расчета диапазонов перестройки и количества компенсирующих и модулирующих варикапов в измерительном контуре.

4.4 Основные расчетные формулы.

4.5 Перечень формул рекомендуемых для оценки составляющих погрешностей диэлькометрического анализатора.

4.6 Выводы.

Актуальность работы

Многие области химических производств (в частности нефтегазовая) нуждаются в современных приборах измерений, которые, с одной стороны, обеспечивают проведение быстрых и надежных серийных анализов на лабораторном уровне, а с другой стороны, будучи включенными в производственный процесс, выдают электрический сигнал, характеризующий качественный и количественный состав вырабатываемого продукта. Этот сигнал используется для дальнейшего регулирования, управления или автоматизации процесса.

Преимущества приборов, основанных на диэлькометрическом методе, при решении данных задач объясняется тем, что они одинаково удовлетворяют указанным требованиям и на лабораторном уровне и на уровне контроля над производством, а также обладают высокими надежностными и метрологическими характеристиками при относительно невысокой стоимости.

Ангарским ОКБА в период с 1976 по 1988 г.г. было выпущено 130 промышленных диэлькометрических анализаторов (ДА) состава жидких смесей «ДК-1», «ДК-1М», «ДК-2».

Приборы предназначены для измерения для измерения концентрации широкого класса жидких продуктов химических производств, контроля содержания различных примесей в чистых средах, организации контуров автоматического управления технологическими процессами. Приборы были внедрены на различных предприятиях, в частности:

- НПО «Полимерсинтез»,

- ВНИИСС (Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических смол),

- ПО «Оргсинтез»,

- «Надымгазпром»,

- ПО «Каустик».

Основное применение данных концентратомеров - получение непрерывной измерительной информации о качестве технологических процессов, оптимизации этих процессов на предприятиях по производству синтетических смол, спиртов, анилиновых красителей, продуктов нефтепереработки.

В качестве примера в приложении А {табл. А) приведен перечень измерительных задач ВНИИСС.

Важной измерительной задачей является контроль влагосодержания в диэти-ленгликоле (ДЭГ) в диапазоне от 0 до 0,4 % при его регенерации. Это позволяет достичь максимальной экономии этого достаточно дорогого абсорбента, применяемого при осушке природного и попутного нефтяного газа.

К сожалению, неисключенная составляющая погрешности, обусловленная проводимостью, шунтирующей датчик, у перечисленных анализаторов не позволяет их применять как для измерения влажности ДЭГа в указанном диапазоне, так и для проведения анализа других смесей с малой концентрацией (до 1 %) контролируемой компоненты при больших (порядка 1 мСм) проводимостях.

Например, при измерении серийным анализатором «ДК-2» концентрации воды в ДЭГе в диапазоне от 0 до 0,4 % соответствующая дополнительная погрешность может составлять 30 %+40 % от диапазона измерения, так как эквивалентная шунтирующая датчик проводимость при этом может достигать 1,25 мСм.

В связи с этим представляется целесообразным модернизация существующих диэлькометрических анализаторов.

Целью диссертации является теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение, предлагаемых технические решения, позволяющие создать во взры-вобезопасном исполнении анализатор состава жидких смесей с малой концентрацией контролируемой компоненты и большой неконтролируемой проводимостью на основе модифицированного диэлькометрического метода.

Обзор методов измерения диэлектрических характеристик, сделанный в первой главе, показал, что всем существующим на данный момент методам присущи недостатки, которые можно обобщить и выделить в несколько групп:

- Сложность конструкции (наличие механических связей, трансформаторов с отводами от средней точки и так далее).

- Затруднено выполнение измерений в автоматическом режиме, управление требует вмешательства человека.

- Невозможность измерений влажности жидкостей с высоким уровнем активных потерь.

- Недостаточная точность измерений.

- Сложность создания анализатора в промышленном взрывобезопасном исполнении.

Наиболее перспективными являются анализаторы с параметрической модуляцией измерительного резонансного контура, среди которых следует отметить приборы с емкостной модуляцией. Принцип их действия лег в основу разработанного метода измерений влажности жидких продуктов с большой и изменяющейся проводимостью. Этот метод теоретически (при условии, что нет ограничений по чувствительности системы настройки) свободен от влияния проводимости.

Один из разделов посвящен кратким теоретическим сведениям о математических моделях ДП смесей, необходимых для определения номинальной статической характеристики диэлькометрического анализатора. Дан краткий обзор формул смешения и областей их применения.

Вторая глава посвящена анализу и учету влияния проводимости и уменьшению влияния ограниченной чувствительности системы настройки и температуры. В разделе 2.1 приводится классификация и сравнительный анализ структурных схем промышленных ДА жидкостей.

Проанализированы недостатки серийных диэлькометров «ДК-1М» и «ДК-2». Общим недостатком структурных схем этих анализаторов является наличие конденсаторов переменной емкости с электромеханической системой настройки, что снижает надежность и ухудшает массогабаритные характеристики.

Для устранения этих недостатков предложена усовершенствованная структурная схема анализатора с одним конденсатором переменной емкости, в качестве которого использованы варикапы во встречно-последовательном включении.

В разделе 2.2 приводится анализ влияния паразитных параметров и импеданса контактов коммутатора в анализаторах с периодическим вводом при традиционной схеме ПКК.

Показано, что одним из источников погрешности, препятствующим использованию указанных анализаторов для контроля малых изменений концентрации проводящих жидкостей, являются переходные сопротивления контактов реле, коммутирующих в измерительный контур рабочий и опорный датчики.

Для оценки данной составляющей погрешности получено достаточно простое аналитическое выражение. Минимизация данной составляющей погрешности может быть достигнута тремя путями: введением поправки в соответствии с полученным выражением, для чего необходимо наличие в анализаторе дополнительного канала измерения проводимости. использованием для коммутации реле с малым импедансом контактов.

- разработкой новой схемы коммутации датчиков в контур.

В разделе 2.3 описана минимизация влияния ограниченной чувствительности системы настройки измерительного контура в резонанс.

Всем ДА с настраиваемым в резонанс измерительным контуром присущ общий недостаток: в них не исключается погрешность, обусловленная остаточной расстройкой контура. Величина остаточной расстройки, а значит и погрешности зависит от добротности измерительного контура, которая в свою очередь зависит от диэлектрических потерь в исследуемом веществе.

Для минимизации составляющей погрешности, обусловленной ограниченной чувствительностью системы настройки при больших проводимостях анализируемой смеси, предложено использовать «маятниковый» (автоколебательный) способ настройки измерительного контура с использованием синхронного порогового детектора для переключения направления настройки контура.

Данный способ настройки позволяет без аппаратных усложнений определять проводимость анализируемой смеси по ширине резонансной характеристики, измеренной либо на уровне заданной крутизны, либо на уровне заданного порога срабатывания детектора. Для каждого из этих случаев установлены аналитические зависимости соответствующей емкостной ширины резонансной характеристики от шунтирующей датчик проводимости.

Раздел 2.4 посвящен новой схеме коммутации датчиков в контур, позволяющей в 20+30 уменьшить влияние переходного сопротивления коммутирующих контактов.

Главное отличие новой схемы контура состоит в том, что емкостные датчики, рабочий Ср и опорный Соп, постоянно подключены к противоположным полюсам катушки индуктивности ПКК, которые в противофазном режиме подключаются к выходу генератора (сопротивлению связи) и к общему проводу с помощью реле.

Следует отметить, что создание новой схемы контура стало возможным благодаря тому, что варикап является симметричным конденсатором, то есть значение его емкости не зависит от способа подключения.

В разделе 2.5 проведен анализ и учет температурной погрешности.

Изменение температуры анализируемой среды является одним из важнейших факторов, порождающих погрешность ДА. С изменением температуры изменяется ДП вещества, поэтому емкость датчика оказывается зависящей не только от концентрации контролируемой компоненты, но и от колебаний температуры.

В общем случае с целью уменьшения температурной погрешности в схему вводится опорный датчик, заполняемый анализируемой смесью с известной концентрацией контролируемой компоненты. Конструктивно датчики должны быть выполнены так, чтобы обеспечивался хороший теплообмен между их содержимым. Например, контролируемое вещество протекает через рубашку опорного датчика. Такое решение позволяет практически полностью исключить температурную погрешность в одной точке диапазона контролируемых концентраций, где концентрации компонентов в опорном и рабочем датчике равны, так как в этом случае температурные коэффициенты содержимого обоих датчиков равны. В остальных точках диапазона температурная погрешность исключается лишь частично.

Разработанная методика позволяет для малых диапазонов измеряемых концентраций получать модели температурно-концентрационных зависимостей диэлектрических постоянных с целью компенсации остаточной температурной погрешности.

В разделе 3.1 третьей главы описаны методика и схемы установок для определения составляющих импеданса контактов реле, даны соответствующие расчетные формулы, приводятся результаты экспериментальных исследований и даны рекомендации по выбору типа реле для высокочастотных диэлькометрических анализаторов.

В разделе 3.2 описаны методика и схема установки для определения влияния проводимости на точность измерения емкости, приводятся результаты экспериментальных исследований, подтверждающие как адекватность полученного аналитического выражения, так и корректность разработанных методик по определению составляющих импеданса контактов реле.

Четвертая глава посвящена функциональной схеме анализатора и рекомендуемым схемам основных узлов прибора. Даны рекомендации по выбору микроконтроллера и типа варикапов для высокочастотных диэлькометрических анализаторов.

Приводятся функциональная и принципиальная схемы фазочувствительного порогового детектора, в котором исключено влияние переходных процессов, обусловленных параметрической модуляцией, и влияние фазовых сдвигов; основные расчетные формулы для определения состава смеси, проводимости и поправок, компенсирующих влияние проводимости и температуры; методика расчета диапазонов перестройки и количества компенсирующих и модулирующих варикапов в измерительном контуре.

В заключении приводятся основные выводы в целом по диссертационной работе. В приложениях приводятся необходимые справочные данные, принципиальные схемы, блок-схемы.

Основные результаты и выводы по диссертационной работе

Разработан автоматический диэлькометрический анализатор состава жидких смесей с изменяющейся проводимостью для технологического контроля во взрывоопасных производствах.

Были решены следующие задачи:

• Изучен механизм влияния проводимости на точность измерения концентрации. Предложено для минимизации составляющей погрешности, обусловленной неполным замещением импеданса рабочего датчика импедансом опорного датчика, использовать новую схему пассивного колебательного контура и вносить в результат поправку, рассчитанную по полученной математической модели. Разработанная при участи автора схема измерительного контура позволяет почти на два порядка уменьшить влияние импеданса контактов реле.

• Исследованы частотная зависимость составляющих импеданса коммутирующих контактов и их влияние на точность уравновешивания. Показано, что на частотах 5-10 МГц значение переходного сопротивления контактов реле, применяющихся в диэлькометрических анализаторах, превосходит в 40+50 раз соответствующее значение на постоянном токе. Для обеспечения возможности исследования разработаны методика и установки.

• Исследована остаточная асимметрия цепей, коммутирующих датчики в измерительный контур. Разработана соответствующая математическая модель.

• Разработан способ определения параметров резонансной характеристики пассивного колебательного контура, позволяющий без аппаратного усложнения минимизировать влияние ограниченной чувствительности системы уравновешивания при больших шунтирующих проводимостях и одновременно определять данную проводимость анализируемой среды. Получены соответствующие номинальные статические характеристики.

• Разработана математическая модель, учитывающая в диапазоне измерения (00,4 %) зависимость диэлектрической проницаемости смеси диэтиленгликоль-вода как от температуры, так и от концентрации контролируемой компоненты. Полученная математическая модель может быть использована при определении номинальной статической характеристики диэлькометрических анализаторов состава и других жидких смесей при малых диапазонах измеряемых концентраций.

• Получены обобщенные номинальные статические характеристики анализатора по концентрации, учитывающие влияние температуры и проводимости.

• Разработаны рекомендации по применению варикапов в промышленных диэлькометрических анализаторах.

• Результаты исследований расширяют область применения диэлькометрических анализаторов жидких смесей с большой изменяющейся проводимостью (до 1,25 мСм) и малыми относительными (менее 0,02) приращениями емкости датчика, обусловленными изменением концентрации анализируемого продукта. Результаты исследований, используются в Ангарском ОКБА при разработке новых и модернизации имеющихся диэлькометрических анализаторов состава.

1. Эме Ф. Диэлектрические измерения. - пер. с нем. под ред. Заславского И.И. - М.: Химия, 1967. -223 е.: ил.

2. Надь Ш.Б., Диэлектрометрия. пер. с венг. под ред. Малова В.В. - М.: Энергия, 1976.-200 е.: ил.

3. Патент № 50022 (США). Метод измерения диэлектрической постоянной. / Автор Дон Д. Томпсон. Заявл. 29.06.70.

4. Карапетян М.А., Симонян B.C. Определение оптимальной частоты при измерении влажности материалов. Приборы и методы контроля и регулирования влажности: тезисы 3-ей научно-технической конференции. - Ленинград, 1969, с. 74-75.

5. Валитов Р.А., Сретенский В.Н. Радиотехнические измерения. М.: Советское радио, 1963. - 712 е.: ил.

6. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1986. - 440 е.: ил.

7. Терлецкая JI.A., Кесслер Ю.М., Подгорный Ю.В., Методы временной диэлектрической спектроскопии для исследования динамических свойств диэлектриков. //Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. М.: МИХМ, том XXI, выпуск 10, 1978.

8. Музалевский В.И. Измерение влажности древесины. М.: Лесная промышленность, 1976. - 120 с.

9. Джапаридзе Т.Д. Прибор для экспрессного определения влажности муки. //Мукомольно-элеваторная промышленность, 1962, № 10, с. 22.

10. Ю.Джапаридзе Т.Д. Прибор типа ВМ-3 для экспрессного определения влажности муки. /Приборостроение, 1963, № 7, с. 29.

11. П.Лазарева Н.А. Погрешность воспроизведения активной проводимости T-цепью в широком диапазоне частот. // Первая всесоюзная научно-техническая конференция по метрологии и технике точных измерений: тезисы докладов. Свердловск, 1968, с. 49-50.

12. Берлинер М.А. Измерение влажности. М.: Энергия, 1973. - 400 с.

13. Лидерман И .С., Зудашкин НА., Измерение влажности сыпучих материалов. М., ЦНИИТЭ исследований нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, 1970.

14. Кричевский Е.С., Высокочастотный контроль влажности при обогащении полезных ископаемых, М., Недра, 1972.

15. Куроедов С.К. Измерительные преобразователи параметров комплексных сопротивлений и проводимостей с использованием меандровых сигналов. //Приборы и системы управления, 1999, № 2, с. 40-43.

16. Свистунов Б.Л. Преобразователь параметров емкостных и индуктивных датчиков в напряжение. //Измерительная техника, 2001, № 6, с. 50-51.

17. Абрамов И.А., Крысин Ю.М., Путилов В.Г. Об одном способе преобразования параметров емкостных датчиков в напряжение. //Приборы и системы управления, 1999, № 2, с. 43-45.

18. Машишин П.В., Чураков П.П., Щербаков М.Ю. Преобразователь параметров емкостного датчика для диэлькометрических влагомеров. // Датчики и системы, 2003, № 1, с. 24-26.

19. Подгорный Ю.В., Воропаев В.И., Усиков С В., Многоканальный диэлькометриче-ский дистанционный анализатор состава жидких продуктов. Автоматизация химических производств: Реферативный научно-технический сборник. - М.: НИИ-ТЭХИМ, 1990, выпуск 4, с. 21-22.

20. Митрофанов Г.А., Стрельников М.Ю., Измеритель диэлектрических потерь. //Приборы и системы управления, 1998, № 2, с. 29-30.

21. Hartshorn L. Radio Frequency Measurements by Bridge and Resonance Methods 3rd imp. - London: Chapman & Hall Ltd., 1942. - 265 pp.

22. Van Веек W.M., Odijr Т.J., Vander Touw F., Mandel M. Dielectric behavior of igneous solutions of sodium polyphosphates of low degree of polarization. // Journal Polymer Science. Polymer Physical Education, 1976, vol. 14, № 5, p. 773-781.

23. Гессен Г.В. Исследование мостовых цепей с индуктивно связанными плечами для измерения емкости и тангенса угла потерь конденсаторов: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М., 1962. - 18 с.

24. Папировский А.В. Применение обобщенных параметров для анализа электроизмерительных схем. //Электронная техника. Серия 8 Радиодетали, 1968, № 3(12), с. 11-24.

25. Гессен Г.В., Емельянова JI.H. Некоторые вопросы теории мостов с индуктивно связанными плечами применительно к измерению емкости и tg 6 конденсаторов. //Электронная техника. Серия 8 Радиодетали, 1968, № 3(12), с. 25-30.

26. Колупаев Б.С., Кит В .я. и др. Измерение диэлектрических характеристик полимерных материалов в широких интервалах частот и температур. Методы и приборы для анализа состава вещества: Научные труды ВНИИАП. Киев: 1973, выпуск2, с. 50-53.

27. Rosen D., Bignall R., Wisse J.D.M., Van der Drift A.C.M. Radio-frequency measurement of the dielectric constant of conducting liquids with tan b up to 500. //Scientific Instruments, 1969, vol. 2, № 1, p. 22-28.

28. Передельский Г.И. Мостовые цепи с использованием частотно-независимых двухполюсников. // Измерительная техника, 2000, № 8, с. 53-56.

29. Полулях К.С. Резонансные методы измерений. М.: Энергия, 1980. - 120 е.: ил.

30. Азаркин В.А. Об одном способе преобразования измерений емкости, индуктивности и взаимной индуктивности в частоту. Первая всесоюзная научно-техническая конференция по метрологии и технике точных измерений: тезисы докладов. - Свердловск, 1968, с. 4-5.

31. Штейн Н.И. Автогенераторы гармонических колебаний. M.-JI.: Госэнергоиздат, 1961.-625 е.: ил.

32. Ройфе B.C. Исследование влияния диэлектрических потерь на точность определения влажности строительных материалов. /В сб.: Приборы устройства для автоматизации предприятий строительной индустрии. Киев: Будавельтик, 1966, выпуск3, с. 88-102.

33. Джапаридзе Т.Д., Шаламберидзе Э.Д., Месхидзе Р.Н. Влагомер для массового анализа зерна и зернопродуктов ЦВЗ-З. //Приборы и системы управления, 1986, № 11, с. 23-24.

34. Ахадов я. Ю. Диэлектрические параметры чистых жидкостей. М.: изд-во МАИ, 1999.-856 е.: ил.

35. Wineforder J.D., Williams Н.Р., Miller C.D. A high Sensitivity detector for gas analytical. //Analytical Chemistry, 1965, vol. 37, № 1, p. 161-164.

36. Gauss E.J., Gilman T.S. Improved circuit for the measurement of the dielectric constant of gases. // The review of scientific instruments, 1960, vol. 31, № 2, p. 164-165.

37. Джапаридзе Т.Д., Шаламберидзе Э.Д., Месхидзе P.H., Гусев М.В., Кормаков Б.С. Влагомер зерна и продуктов его переработки ВЗПТ-1. // Приборы и системы управления, 1990, № 3, с. 27.

38. Селиверстов А.А., Кричевский ЕС. Теплоимпульсные влагомеры. //Измерительная техника, 1976, № 7, с. 78-79.

39. Грохольский A.JI. Измерители добротности куметры. - Новосибирск: Наука, 1966.

40. Сологян И Х., Буравлев В.В., Балаклеев В Н. Методы повышения точности измерения содержания связующего в армированных неметаллических материалах емкостным преобразователем. //Измерительная техника, 1974, №6, с. 82-84.

41. Момот Е.Г. Генератор с шунтирующим диодом и его применение. M.-J1.: Гос-энергоиздат, 1959. - 156 е.: ил.

42. Hurwie J., Maczynski S., Ramsza A. The dielectric constant at various temperatures of benzene saturated with water by a standard method. // Roczniki Chemistry, 1966, vol. 40, №4, p. 671-675.

43. Грошковский Я. Генерирование высокочастотных колебаний и стабилизация частоты. пер. с польск. B.J1. Булата, под ред. Б.К. Шембеля - М.: изд-во иностр. литры, 1958. - 364 е.: ил.

44. Шитиков Г.Т., Стабильные автогенераторы метровых и дециметровых волн. М.: Радио и связь, 1983. - 256 е.: ил.

45. Ерошенко Г.П., Шаруев Н.К., Парусов В.П., Шаруев В.Н. Расширение функциональных возможностей диэлько метрического метода. //Измерительная техника, 1999, №9, с. 61-63.

46. Ерошенко Г.П., Парусов В.П., Шаруев В.Н. Автогенераторный преобразователь параметров емкостного датчика с высокими потерями. //Приборы и техника эксперимента, 2001, № 1, с. 65-67.

47. Парусов В.П., Шаруев Н.К., Шаруев В.Н., Юров П.Н. Расширение допустимого диапазона активных потерь датчика при преобразовании его емкости в частоту. //Приборы и техника эксперимента, 2002, № 1, с. 70-72.

48. Парусов В.П., Шаруев Н.К., Шаруев В.Н. Расширение диапазона преобразования активной проводимости емкостных датчиков в электрический сигнал с помощью автогенераторов с термисторным мостом. //Приборы и техника эксперимента, 2002, № 3, с. 54-56.

49. Шашкина Э.В. Методы и аппаратура для измерения диэлектрических свойств жидких диэлектриков в ВЧ и СВЧ-диапазонах. Обзоры по электронной технике. -М„ 1970, выпуск №3 (161).

50. Подгорный Ю.В., Аверин А.И., Кесслер Ю.М. Методы и приборы для измерения влажности минеральных удобрений на высоких частотах. Системы и средства автоматизации химической промышленности: обзорная информация. - М.: изд. НИИТЭХИМ, 1979. - 50 е.: ил.

51. Кучаевский А.Ф., Климкович В.И., Черноусова Н.Н. Измеритель магнитных характеристик материалов ИМХ-4. //Приборы и техника эксперимента, 1974, № 1, с. 261.

52. Сус А.Н., Гангнус B.C., Березин В.В. К вопросу об измерении диэлектрической проницаемости растворов. //Журнал физической химии, 1974, том 48, № 6, с. 14621465.

53. Харцилава А.К., Ройфе B.C. Влияние собственной индуктивности емкостных преобразователей влажности на точность измерений. //Измерительная техника, 1973, № 7, с. 66-67.

54. Аверин А.И. Исследование и разработка измерителя влажности минеральных удобрений: Автореф. дисс. .канд. техн. наук. М.: МИХМ, 1980. - 20 с.

55. Маликов В.Т., Бандак М.И., Венедиктов М.В., Тихомиров Е.Н. Об особенности измерения диэлектрических характеристик материалов с большими потерями. -Методы и приборы для анализа состава вещества: Научные труды ВНИИАП. -Киев: 1974, выпуск 4, с. 116-119.

56. Россиневич О.П., Гудков О.И., Петрик В.М. Диэлькометрические приборы для измерения влаги в жидкостях. Приборы и методы контроля и регулирования влажности: тезисы 3-ей научно-технической конференции. - Ленинград, 1969, с. 7-8.

57. Плакк П.М., Двухполюсник измеритель емкости. - Труды Таллиннского Политехнического института. - Таллинн: 1962, № 193, с. 3.

58. А.С. 168381 (СССР). Способ измерения реактивных составляющих сопротивлений. /Авт. изобр. Железный Б.Г. Заявл. 15.04.63, № 831148/26-10; Опубл. в Б.И., 1965, № 4.

59. Эпштейн С.Л. Измерение характеристик конденсаторов. Емкость и тангенс угла потерь. -М.-Л.: Энергия, 1965. 235с.

60. Бойко Г.Н., Малов Ю.И. Прибор для измерения диэлектрической проницаемости растворов с большой удельной электропроводностью. //Заводская лаборатория, 1971, № 12, с. 1516-1517.

61. Агалаков А.А. Измерительные цепи емкостных датчиков. //Приборы, 2001, №1(7), с. 18-20.

62. Агалаков А.А. Измерительные цепи емкостных датчиков. //Приборы, 2001, № 8 (14), с. 24-27.

63. Подкин Ю.Г., Розенталь О.М. Диэлькометрия вяжущих материалов. //Неорганические материалы, 1976, том 12, № 6, с. 1099-1106.

64. Каменев Л.В., Левин A.M., Митрофанов В.А. Измерение емкости конденсаторов с большими потерями. //Измерительная техника, 1968, № 8, с. 58-61.

65. А.С. 216321 (СССР). Закладной датчик для многократных локальных измерений влажности конструкций без их разрушения. /Авт. изобр. Ройфе B.C. и Фримштейн М.И. Заявл. 30.09.66, № 1104537/26-10; Опубл. в Б.И. 1968, № 14.

66. Ройфе B.C. Способ измерения влажности материалов с большой сквозной проводимостью. Приборы и методы контроля и регулирования влажности: тезисы 3-ей научно-технической конференции. - Ленинград, 1969, с. 24-25.

67. Ройфе B.C. К вопросу об уменьшении аппаратной погрешности емкостных влагомеров. — Приборы и методы контроля и регулирования влажности: тезисы 3-ей научно-технической конференции. Ленинград, 1969, с. 77-79.

68. Подгорный Ю.В., Нефедов Н.Н. Об особенностях конструкции промышленного диэлькометрического концентратомера «ДК-2». Автоматизация химических производств: реф. науч.-техн. сб., - М.: НИИТЭХИМ, 1979, выпуск 2, с.60-64.

69. Подгорный Ю.В. Исследование и разработка прецизионного измерителя диэлектрических характеристик жидкостей в диапазоне частот от 0,1 до 10 МГц: Авто-реф. дисс. . канд. техн. наук. М.: МИХМ, 1974. - 16 с.

70. Подгорный Ю.В., Аверин А.И. Влагомеры «Калий» и «ТФК». //Измерительная техника, 1976 г., № 7, с. 75-78.

71. Подгорный Ю.В., Пинхусович Р.Л., Аверин А.И. Диэлькометры и диэлькометри-ческие анализаторы, разработанные в Ангарском филиале ОКБА. Автоматизация химических производств: науч.-техн. реф. сб. - М.: НИИТЭХИМ, 1979, выпуск 5, с. 36-38.

72. Измерение параметров диэлектриков на высоких частотах с повышенным быстродействием. /Ламекин В.Ф., Подгорный Ю.В., Сигов А.С., Крашенинников А.И., Шермухамедов А.Т. Материалы радиотехники: сборник научных трудов. - М.: МИРЭА, 1986, с. 115-126.

73. Подгорный Ю.В. Повышение точности измерения диэлектрических потерь резонансным методом. Метрологическое обеспечение диэлектрических измерений: Тезисы докладов. - Иркутск, 1991, с. 30-31.

74. Арбузов В.П. Измерительные цепи емкостных и индуктивных датчиков. //Приборы и системы управления, 1996, № 5, с. 33-36.

75. Арбузов В.П. Измерительные цепи дифференциальных емкостных датчиков. //Приборы и системы управления, 1998, № 2, с. 28-29.

76. Масловский В.В., Тихомиров Е.Н. Сравнительный анализ измерительных преобразователей с параметрической модуляцией, используемых для анализа состава веществ: Научные труды ВНИИАП М.: 1973, № 2, с. 26-33.

77. Ройфе B.C., Диэлькометрический влагомер строительных материалов, изделий и конструкций ВСКМ-1. //Измерительная техника, 1976, № 7, с. 79-80.

78. Ройфе B.C. Цифровой диэлькометрический анализатор. //Приборы и системы управления, 1983, № 8, с. 26-27.

79. Иванов Б.Р. Влагомер мытой шерсти АВ6800. //Приборы и системы управления, 1991, № 11, с. 45-46.

80. Венедиктов М.В., Масловский В.В., Тихомиров Е.Н., Пащинский В.П. Новые разработки ВНИИАП в области измерений влажности твердых материалов. //Приборы и системы управления, 1974, № 9, с. 16-18.

81. Кесслер Ю.М., Подгорный Ю.В. Анализ чувствительности и статические характеристики диэлькометра Тангенс 2М. //Измерительная техника, 1977, № 3, с. 75.

82. Подгорный Ю.В., Терлецкая Л.А. Измеритель диэлектрических параметров проводящих веществ. //Измерительная техника, 1979 г., № 3, с.47-49.

83. Подгорный Ю.В., Васильев В.В. Переходные процессы в пассивном LC-контуре с параметрической модуляцией в диэлькометрии. Межфазная релаксация в полиматериалах: материалы Международной научно-технической конференции. - М.: изд. МИРЭА. 2001, с. 370-374.

84. Терлецкая JT.А. Исследование и разработка прибора для измерения диэлектрических характеристик проводящих жидкостей: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. -М.: МИХМ, 1980,- 18 с.

85. Подгорный Ю.В., Терлецкая Л.А., Глазырин Г.П. Новый универсальный диэлько-метр Ш2-5, Электрические свойства молекул: сб. трудов 111 Всесоюзной конференции. Казань: 1982. - с. 139.

86. Шелехов B.C., Подгорный Ю.В. Оптимальная настройка диэлькометра Ш2-5. — Автоматизация химических производств. Экспресс-информация, - М.: НИИТЭ-ХИМ, 1987, выпуск 10, с. 13-15.

87. Жданкин В.К. Некоторые вопросы обеспечения взрывобезопасности оборудования. //Современные технологии автоматизации, 1998, № 2, с. 98-106.

88. Жданкин В.К. Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь». //Современные технологии автоматизации, 1999, № 2, с. 72-83.

89. Жданкин В.К. Взрывоопасные зоны, сравнение видов взрывозащиты. //Современные технологии автоматизации, 2000, № 1, с. 66-73.

90. Жданкин В.К. Оценка искробезопасности электрических цепей. //Современные технологии автоматизации, 2000, № 3, с. 72-80.

91. Заславский И.И., Каменев Л.В., Елисеев Ю.П., Митрофанов В.А., Автоматический высокочастотный кондуктометр. //Приборы и системы управления, 1973, № 12, с. 33-34.

92. Валеев В.Г., Авдеева А.Ф., Высокочастотный влагомер угольного отсева. //Измерительная техника, 1976, № 7, с. 73-74.

93. А.С. 788040 (СССР). Автоматический электронный влагомер. / Авт. изобрет. Кухарев И.Д., Марюхненко Н.П., Голендер Ю.И. Заявл. 04.01.79, №2710077/1821; Опубл. в Б.И. 1980, № 46.

94. Каменев Л.В., Ройфе B.C., Диэлькометрические влагомеры на основе схем с параметрической модуляцией. //Приборы и системы управления, 1974, №10, с. 1718.

95. Музалевский В.И. Влияние нелинейности влажностных характеристик контролируемого материала на погрешность влагомера. //Измерительная техника, 1975, № 4, с. 87-88.

96. Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С., Метрология, стандартизация и технические средства измерений. М.: Высшая школа, 2001. - 205 е.: ил.

97. Харланов Н.А. Электропроводность бинарных смесей кремнийорганических и эпоксисилоксановых полимеров. Материалы радиотехники: сборник научных трудов. - М.: МИРЭА, 1986, с. 69-78.

98. Клугман И.Ю. О диэлектрических потерях в водонефтяных эмульсиях. Приборы и методы контроля и регулирования влажности: тезисы 3-ей научно-технической конференции. - Ленинград, 1969, с. 9.

99. Соколов И.Л. Практическое использование изменения диэлектрической проницаемости в водонефтяных эмульсиях. Приборы и методы контроля и регулирования влажности: тезисы 3-ей научно-технической конференции. - Ленинград, 1969, с. 28-29.

100. Ерохин В.В. Зависимость диэлектрической проницаемости нефтяных эмульсий от частоты. В кн.: Труды метрологических институтов СССР. - Москва-Казань: изд-во стандартов, 1972, выпуск 136/196, с. 98-102.

101. Монсон Л.Т. Химическое разрушение нефтяных эмульсий. В кн.: Труды II мирового нефтяного конгресса. - Париж: 1973, с. 38.

102. Зонтаг Г., Штренге К. Коагуляция и устойчивость дисперсных систем. пер. с нем. и ред. О.Г. Усьярова. - Л.: Химия, 1973. - 151 е.: ил.

103. Бандзеладзе А.Е. Приборы для контроля влажности пищевых продуктов. Методы и приборы для анализа состава вещества: Научные труды ВНИИАП. - Киев: 1974, выпуск 4, с. 67-71.

104. Джапаридзе Т.Д. О результатах исследований некоторых свойств емкостного датчика влажности сыпучих материалов. Приборы и методы контроля и регулирования влажности: тезисы 3-ей научно-технической конференции. - Ленинград, 1969, с. 13.

105. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. Киев: Вища шк., 1986.-504 е.: ил.

106. Скрипник Ю.А. Модуляционные измерения параметров сигналов и цепей. М. . Советское радио, 1975. - 319 е.: ил.

107. ГОСТ 16263-70 ГСИ. Метрология. Термины и определения.

108. Данилов А.А, Погрешность измерений методом неполного замещения. //Законодательная и прикладная метрология, 2000, № 3, с. 32-35.

109. Игловский И.Г., Владимиров Г.В. Справочник по слаботочным электрическим реле. 3-е изд, перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 560 е.: ил.

110. Парусов В.П., Шаруев Н.К., Шаруев В.Н., Улыбин А.Н. Особенности измерения емкости датчика с большими активными потерями. //Измерительная техника, 2002, № 8, с. 60-62.

111. Бесекерский В. А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. 4-е изд. перераб. и доп. - СПб.: Профессия, 2003. - 752.: ил.

112. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Советское радио, 1971. 672 е.: ил.

113. Ван дер Зил А. Шумы при измерениях. пер. с англ. под ред. Нарышкина А.К.- М.: Мир, 1979. 292 е.: ил.

114. А.С. 714260 (СССР). Диэлькометрический концентратомер. / Авт. изобрет. Подгорный Ю.В., Россиневич О.П., Нефедов Н.Н., Агеев B.C. Заявл. 28.01.77, № 2447479/18-25; Опубл. В Б.И. 1980, №5.

115. А.С. 754293 (СССР). Диэлькометрический концентратомер. / Авт. изобрет. Подгорный Ю.В. Заявл. 01.06.78, № 2636556/18-25; Опубл. в Б.И. 1980, № 29.

116. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. 15-е изд. - М.: Наука. Физматлит, 1998. - 608 е.: ил.

117. Харкевич А.А. Основы радиотехники. М.: Связьиздат, 1962. - 560 е.: ил.

118. Подгорный Ю.В. Полупроводниковые диоды. Варикапы: Учебное пособие. Часть 2. Ангарск: изд-во АГТА, 2003. - 56с.: ил.

119. Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристор, оптоэлектронные приборы. Справочник/ А.В. Баюков, А.Б. Гитцевич, А.А. Зайцев и др.; Под общ. ред. Н.Н. Горюнова. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 744 е.: ил.

120. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник /Н.Н. Акимов, Е.П. Ващухов, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. Минск: Беларусь, 1994. - 591 е.: ил.

121. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. В 3-х кн. Кн. 3. Электрические измерения и основы электроники. /Г.П. Гаев, В.Г. Герасимов, О.М. Князьков и др.; Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: Энергоатомиздат, 1998. - 432 е.: ил.

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

123. Бирюков С.А. Генераторы и формирователи импульсов на микросхемах КМОП. //Радио, 1995, № 7, с.55.

124. Елимов С. Генераторы прямоугольных импульсов на микросхемах КМОП. //Радио, 2000, № 1, с.44.

125. Лабутин В.К. Частотно-избирательные цепи с электронной перестройкой. М,-Л.: Энергия, 1966.

126. Подгорный Ю.В. Повышение надежности диэлькометрических анализаторов. //Измерительная техника, 2003, № 7, с. 48-53.