автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно - измерительная система с волоконно-оптическим преобразователем магнитного поля

□03491363

на правах рукописи

Левина Татьяна Михайловна

ИНФОРМАЦИОННО - ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Специальность:

05.11.16 «Информационно — измерительные и управляющие системы»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 4 ФЕВ 2010

Уфа-2010

003491363

Работа выполнена в Уфимской государственной академии экономики и сервиса

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники

Республики Башкортостан, доктор технических наук, профессор Ураксеев Марат Абдуллович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Исмагилов Флюр Рашитович

доктор технических наук, доцент Лихтер Анатолий Михайлович

Ведущее предприятие: ФГУП «Уфимское приборостроительное

производственное объединение», г. Уфа

Защита состоится 20 февраля 2010 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.03 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, Астрахань, ул. Татищева 20а.

С содержанием диссертации можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета.

Автореферат разослан 19 января 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

Щербинина О.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Современные предприятия нефтепереработки и нефтехимии представляют собой сложные комплексы, состоящие из технологических установок, предназначенных для выполнения конкретных технологических операций.

В качестве сырья, продуктов и полуфабрикатов установок нефтепереработки выступают смеси углеводородов, которые обладают взрывопожароопасными свойствами. Взрывоопасность установок нефтепереработки определяется не только физико-химическими свойствами углеводородов и их смесей, но также и параметрами технологического процесса.

По данным Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны, ежегодно в мире на нефтеперерабатывающих предприятиях происходит до 1500 аварий, большая часть которых приводит к пожару и уносит значительное число человеческих жизней, а материальный ущерб составляет более 100 миллионов долларов в год, причем сохраняется четкая тенденция к увеличению этих показателей.

Повышение уровня пожарной опасности в значительной степени определяется дефектами электрооборудования.

Решение проблемы обеспечения пожарной безопасности предприятий нефтеперерабатывающей отрасли неразрывно связано с построением современных информационно-измерительных систем (ИИС) для управления технологическими процессами, отвечающих требованиям искро-, взрывобезопасности и работоспособности в сложных производственных условиях. ИИС на основе волоконной оптики, в отличие от традиционных ИИС, позволяют решать эти задачи.

Качество любой ИИС зависит от характеристик ее компонентов и, в первую очередь, от характеристик первичных измерительных преобразователей (ИП) физических величин.

При этом также очень важны такие характеристики ИП, как точность, быстродействие, малые габариты, надежность, чувствительность и другие.

В общем комплексе ИП для напряженности магнитного поля, основанных на различных физических принципах, в последние годы получили широкое развитие волоконно-оптические преобразователи магнитного поля (ВОПМП) в силу ряда присущих им преимуществ: высокое быстродействие (К)'9 с), точность (погрешность до 0,1%), надежность и т.д. Особое место 'среди них занимают ВОПМП, основанные на магнитооптическом эффекте Фарадея в оптическом волокне, т.к. их применение, взамен магнитных преобразователей на эффекте Холла, позволяет резко уменьшить габариты и массу преобразователей в десятки раз.

Современные ИИС с ВОПМП должны определять техническое состояние электрооборудования, предупреждать аварии, повышать эффективность внеплановых и уменьшать число необоснованных планово-предупредительных ремонтов электрооборудования, а также оценивать остаточный ресурс в первую очередь того электрооборудования, которое отработало свой нормативный срок.

Вопросам теории, расчета и конструирования ВОПМП для ИИС посвящены труды отечественных и зарубежных ученых: Бусурина В. И., Буркова В.Д., Вицинского С.А., Исакова В.Н., Казачкова Ю.П., Кирина И.Г., Кузнецовой В. И., Ловчего И.Л., Пименова A.B., Williams Р, Rose A, Day G, Milner Т, Deeter M. и других.

Однако в этих работах не в полной мере приведены исследования, включающие принципы построения, математическое моделирование, основные и метрологические характеристики, методику проведения экспериментов и разработку основ проектирования ВОПМП для ИИС управления технологическими процессами повышенной безопасности.

Эти исследования особенно необходимы для создания и исследования ИИС с ВОПМП, отвечающей требованиям абсолютной искро-,

взрывобезопасности, с улучшенными характеристиками (высокая точность, быстродействие, чувствительность). Поэтому тема данной диссертационной работы, посвященной разработке ИИС с ВОПМП, обладающей улучшенными характеристиками, является актуальной научно- технической задачей, решение которой позволяет улучшить качество функционирования и технико - экономические показатели ИИС, в которых они используются.

Цель диссертации: Создание и исследование информационно-измерительной системы с волоконно-оптическим преобразователем магнитного поля, обладающей улучшенными характеристиками и отвечающей требованиям искро-, взрывобезопасности.

Основные задачи, которые потребовалось решить для достижения поставленной цели:

1. Провести сопоставительный анализ известных методов и средств контроля напряженности магнитного поля для ИИС управления технологическими процессами и выявить наиболее перспективные из них.

2. Разработать математическую модель ВОПМП, позволяющую определить увеличения интенсивности светового излучения на выходе чувствительного элемента ВОПМП для ИИС.

3. Исследовать основные характеристики ВОПМП и дать рекомендации по путям их улучшения для использования в ИИС повышенной безопасности.

4. Исследовать источники погрешностей и разработать методы повышения точности ВОПМП для ИИС.

5. Разработать основы проектирования ВОПМП для ИИС, обеспечивающих искро-, взрывобезопасность, создать ВОПМП, провести его экспериментальное исследование и обработку результатов эксперимента.

Методы исследований. Представленные в диссертационной работе научные положения обоснованы теоретическими и экспериментальными исследованиями с применением теоретических основ электротехники, электроники, волновой и геометрической оптики, законов поляризационного

излучения. При выполнении исследований широко использовались программные пакеты Microsoft Office, Sigma Plot, Компас, Mat Lab, Visual Basic и др.

На защиту выносятся:

1. Принципы построения ВОПМП для ИИС, обладающей повышенной безопасностью, сформулированные на основе сопоставительной оценки преобразователей магнитного поля.

t 2. Математическая модель ВОПМП, описывающая основные закономерности процессов функционирования преобразователя для ИИС.

3. Результаты исследования основных характеристик ВОПМП и методы их улучшения для обеспечения эффективности ИИС управления технологическими процессами повышенной безопасности.

4. Методика проектирования ВОПМП для ИИС и результаты экспериментальных исследований.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Систематизированы принципы построения ВОПМП и дан их анализ, позволяющий создавать искро-, взрывобезопасные ИИС.

2. Впервые разработана математическая модель ВОПМП, в виде аналитической зависимости напряжения на выходе усилителя, установлено, что наибольшее влияние на величину интенсивности излучения оказывают -числовая апертура (NA) и число витков (Д^оптического волокна.

3. На основании исследования основных характеристик разработаны способы улучшения эксплуатационных характеристик ВОПМП, обеспечивающие эффективность функционирования ИИС.

4. Разработана методика расчета ВОПМП с улучшенными характеристиками позволяющая ускорить проектирование ВОПМП.

Практическая значимость и внедрение результатов работы.

1. Проанализированы принципы построения ВОПМП, для искро-, взрывобезопасных ИИС.

2. Предложена оригинальная конструкция ВОПМП, имеющая повышенную точность и помехоустойчивость, что обеспечит увеличение эффективности функционирования ИИС.

3. Впервые предложена математическая модель ВОПМП для ИИС, позволяющая выявить способы улучшения основных характеристик ВОПМП.

4. Проведен комплекс экспериментальных исследований для практического использования ВОПМП для ИИС

5. Программа «Расчет оптимальных конструктивных и рабочих параметров магнитооптических преобразователей» позволяющая сократить время при проектировании ВОПМП, дня ИИС повышенной искро-, взрывобезопасности

6. Программа «Расчет эффективности инвестиционных проектов», оценивающая эффективность инвестиций ИИС с ВОПМП.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: II - ой, III - ей, IV - ой Международной научно - технической конференции «Инновации и перспективы сервиса» (г. Уфа, 2006, 2007 гг.); Всероссийской научной конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности» (г. Астрахань, 2007, 2008 гг.); Научно - технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Образование. Наука. Технология. Производство», (г. Салават, 2007 г.), посвященной 450-летию добровольного вхождения Башкирии в состав России (работа отмечена грамотой конференции); Конкурсе на лучшую научную работу студентов и аспирантов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в Уфимской государственной академии экономики и сервиса, (работа отмечена дипломом 2-ой степени в секции «Механика и технология сервиса») (г. Уфа, 2007 г.); Конференции молодых ученых и инноваторов «Инно - Каспий», (г. Астрахань 2009 г.)

Автором выигран грант по программе «У.М.Н.И.К.» (Участник молодежного научно - инновационного конкурса) Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно - технической сфере на проект «Магнитооптические преобразователи информационно - измерительных систем контроля электрического тока и магнитного поля», подготовленный на основе исследований, выполненных в данной диссертационной работе.

Основные результаты диссертационной работы внедрены: производственный процесс на ОАО «Сапаватнефтеоргсинтез», (г. Салават); учебный процесс в Филиале ГОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет в г. Салават.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 1 патент на полезную модель, 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ и 3 статьи в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Основная часть диссертационной работы состоит из 143 страниц машинописного текста, содержит 53 рисунка и 25 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертационной работе обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследования, приводятся основные положения и результаты, выносимые на защиту, отмечается их научная новизна, практическая и теоретическая значимость работы. Приводятся сведения о внедрении результатов работы и публикациях.

В первой главе описаны ИИС и приведена структурная схема искро-, взрывобезопасной ИИС с ВОПМП. Проанализированы различные типы преобразователей магнитного поля в электрический сигнал, используемые в ИИС к которым предъявляются требования повышенной безопасности. Произведена сопоставительная оценка их по основным технико-экономическим показателям. Показано, что ВОПМП превосходят остальные

по таким показателям, как точность (погрешность до 0,1%), быстродействие (К) 4 с), надежность, малые габариты и т.д. Исходя из этого выявлено, чго перспективными для использования в искро-, взрывобезопасных ИИС контроля магнитного поля являются бесконтактные ВОГ1МП с волоконным световодом.

На основании исследования большого объема научно - технической и патентной литературы были систематизированы принципы построения ВОПМП (рис. I) и рассмотрены наиболее характерные конструкции и функциональные схемы магнитооптических преобразователей для использования в ИИС, обладающей требованиям повышенной безопасности.

Рис. 1. Принципы построения ВОПМП

Во второй главе предложен разработанный автором новый бесконтактный ВОПМП, позволяющий улучшить основные характеристики и точность контроля магнитного поля в реальном масштабе времени для искро, взрывобезопасных ИИС. Получена и исследована математическая

модель ВОПМП для ИИС, обладающей требованиями повышенной безопасности.

Разработана структурная схема ВОПМП (рис. 2), представляющая собой соединение основных элементов преобразователя и отражающая физические процессы, происходящие в ней под влиянием электромагнитного излучения проводника с током на поляризованное излучение в чу в ств ител ы ю м э л е м с нте.

Предложено математической моделью ВОПМП считать аналитическое выражение, связывающее величину интенсивности оптического излучения 7 на выходе анализатора в зависимости от напряженности внешнего магнитного поля И,

5

1 - лазерный диод; 2 - соединительное оптическое волокно; 3 -поляризатор; 4 - чувствительный элемент (виток оптического волокна); 5 - проводник с током, создающий магнитное поле; 6 - анализатор; 7 -фотодиод (ФД); 8 - операционный усилитель (ОУ); 9 - аналоге -цифровой преобразователь (АЦП); 10 - жидкокристаллический индикатор (ЖКИ).

Рис. 2. Структурная схема ВОПМП

При прохождении плоскополяризованного оптического излучения ./ по чувствительному элементу ВОПМП при воздействии па него внешнего магнитного поля напряженностью Н происходит поворот плоскости поляризации луча света па угол фарадеевского вращения.

На выходе анализатора с учетом закона Мапюса, получим математическую модель в виде аналитической зависимости интенсивности оптического излучения J от напряженности внешнего магнитного поля Н, для ИИС с ВОПМП

где ^ - интенсивность излучаемого лазерным диодом света [Вт/м ]; а-коэффициент поглощения соединительного оптического волокна (ОВ); // длина соединительного ОВ [м]; g- коэффициент, учитывающий потери в чувствительном элементе преобразователя, М4 - числовая апертура ОВ; у - угол между плоскостью поляризации поляризатора и анализатора, I 4 т— I- величина, характеризующая зависимость показателя

12 тс2 да )

преломления вещества п от частоты со падающего на него света,; Нвтш -напряженность внешнего магнитного поля; N - число витков и г — радиус витка ОВ [м].

В результате исследования математической модели (выражение (1)), было установлено, что наибольшее влияние на величину интенсивности излучения оказывают параметр оптического волокна - числовая апертура (NA) и число витков (/V) (рис. 3).

а)

б)

100

Н'Л/М

в)

Рис. 3. Зависимость интенсивности излучения J на выходе чувствительного элемента ВОПМП от напряженности внешнего магнитного поля Н при различных параметрах ЫА (0,12-Ю,35) и числа витков оптического волокна Л': а) N=500 , б) Л/=1000, в) N=1500

Важнейшей характеристикой ВОПМП является статическая характеристика 1!=/(Н).

Для получения аналитического выражения статической характеристики учтем, что в фотоприемнике происходит преобразование мощности оптического излучения Р, падающего на фотоприемник, в электрический сигнал

1ф = Р-г„, (2)

где /ф - ток фотодиода; у0 - интегральная чувствительность фотодиода;

Р-- J ■ 5. Здесь J - интенсивность светового потока, 5 - площадь объекта

излучения.

Запишем выражение (1) через мощность оптического излучения

1 • 1-м ?Г . ,, ,, „

■ пд-\соь + у ■ п-¿ягну, р)

где с1 - наружный диаметр оптического волокна (ОВ).

Подставляя выражение (3) в (2), получим

1ф = - J0 • е'""'11 ■ g ■ л ■ d1 ■ NA ■ (cos2 [у + V ■ И ■ 2л nV])■ у„. (4)

8

Выходное напряжение усилителя Vnm = 1ф ■ Rlt ■ Ку, где Ru -сопротивление нагрузки на выходе фотодиода; Ку - коэффициент усиления операционного усилителя.

С учетом формулы (4) будем иметь

и,ш =-Jt,-e{-c",)-g-K-d2-NA-(cos2\y + V-H-глг/v])• у0 ■ Ra ■ К . (5)

Н А/м

Рис. 4. Статическая характеристика ВОПМП

На рис. 4 приведена статическая характеристика ВОПМП в функции напряженности магнитного поля Н и числовой апертуры ЫА, построенная по формуле (5) при следующих параметрах: интенсивность излучения Jo = 20 Вт/м2; коэффициент поглощения соединительного оптического волокна а=1,55 мкм"1; длина соединительного оптического волокна 2 (рис. 2) // = 50 мм; коэффициент светового излучения, учитывающий потери в чувствительном элементе преобразователя #=0,414; диаметр ОВ ¿=610 нм;

числовая апертура М4 (0,12-Ю,35); угол между плоскостью поляризации поляризатора и анализатора ВОПМП у =45°; постоянная Верде К=0,02 град/м; радиус ОВ г=0,1 м; число витков ОВ Л-1000; интегральная чувствительность фотодиода /0 ~ 100-160 мкА/лм; сопротивление нагрузки на выходе фотодиода II, = 2 кОм; коэффициент усиления операционного усилителя ОУ140УД26 Ку= 75000.

Чувствительность определяется из статической характеристики ВОПМП как первая производная выходной величины сШвш по входной величине ¿И

3 = ^-я-с]2 Я-Ку-У'гМ-5т(2(у + У-2-л-г-М-Н)). (6)

Рис. 5. Чувствительность ВОПМП

На рис.5 приведена зависимость чувствительности 5 от напряженности магнитного поля Н при разных значениях числовой апертуры N4.

Из рис. 5 следует, что чувствительность увеличивается с ростом числовой аппретуры и напряженности магнитного поля.

В третьей главе исследованы основные источники погрешностей ВОПМП и даны рекомендации по увеличению точности ВОПМП. Приведена

классификация источников погрешностей по различным : признакам: по характеру проявления и причине возникновения.

Были получены аналитические выражения составляющих основной и дополнительной погрешностей и даны рекомендации по методам их компенсации.

Установлено, что методическими источниками основной погрешности ВОН МП являются: влияние температуры на диамагнитное ОВ; влияние сторонних источников излучения.

К инструментальным источникам погрешности ВОПМП относятся: неоднородность среды ОВ; нестабильность коэффициента передачи ВОПМП.

Наиболее существенной из них является неоднородность среды ОВ.

При этом изменение разности показателей преломления сердцевины и оболочки ОВ Ап, (Ап-пг -/)„, где пс - показатель преломления сердцевины ОВ; п„ - показатель преломления оболочки ОВ) приводит к изменению постоянной Верде, что в свою очередь приводит к погрешности угла поворота &</>,. плоскости поляризации света в ОВ.

На рис. 6 представлена зависимость абсолютной погрешности угла поворота Лр,, от разности показателей преломления Ли, при различных значениях <ру.

Погрешность Лу>(1. уменьшается с ростом угла поворота плоскости поляризации <рь и уменьшением Ли. Она имеет наименьшую величину Л (.г. 0,02' при ^ = 1,36° и Ап-> 0. Для минимизации погрешности, связанной с показателем преломления сердцевины и оболочки в оптическом волокне, необходимо для разработанного ВОПМП использовать ОВ с малым двулучепреломлепием типа 1.13 (1о\у-ЫгеШгщепсе).

Рис. 6 Зависимость погрешности угла поворота А<р,- от разности показателей преломления Ап

Оптическое волокно типа ЬВ должно работать в одномодовом режиме, так как наличие пространственных мод сильно деполяризует излучение на выходе и приводит к росту погрешности.

1С внутренним источникам дополнительной погрешности ВОГ1МП относится погрешность, связанная с нестабильностью источника питания. К внешним источникам дополнительной погрешности ВОПМП относится влияние климатических факторов.

Часть погрешностей может быть снижена в процессе сборки ВОПМП точными настройками элементов конструкции. Многие погрешности носят систематический характер, поэтому могу т быть учтены.

В четвертой главе проведено экспериментальное исследование ВОПМП, разработана методика проектирования и произведен расчет оптимальных конструктивных и рабочих параметров ВОПМП.

Установлено, что выходное напряжение на выходе усилителя и„ш прямо пропорционально напряженности внешнего магнитного поля Н со степенью нелинейности статической характеристики ста 0,7 %. При

проведении экспериментального исследования выполнен ряд измерений, построена экспериментальная зависимость Ц1Ш = f(H). На рис. 7 приведены теоретическая и экспериментальная характеристики ВОПМП.

На основании анализа полученных результатов (рис. 7), максимальное расхождение теоретических и экспериментальных данных не превышает 12%, что соответствует правильности теоретических предположений, со

х 250 2 ш О

20С 150100 50 0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Н, А/М

Рис. 7. Статическая характеристика ВОПМП: ,„ 1 - теоретическая; 2 - экспериментальная.

Установлен диапазон контроля напряженности .магнитного поля Н=0,5-500 А/м; чувствительность S= 0,000012 (Вхм)/А.

По результатам статистической обработки прямых измерений определены номинальная характеристика преобразования (масштабы погрешностей увеличены в 10 раз) и границы доверительного интервала с доверительной вероятностью Р=0,9 для числа измерений N=10 (рис. 8).

ш

Н, А/м

Рис. 8. Экспериментальная номинальная характеристика и полоса погрешностей ВОПМП

На основе предложенной методики проектирования был разработан программный продукт, позволяющий при определенных входных параметрах получить конструктивные и рабочие параметры ВОПМП.

В условиях перехода к рыночной экономике и глобального экономического кризиса разработан программный продукт позволяющий оценить эффективность ВОПМП, для искро-, взрывобезопасной ИИС

В заключении приводятся основные результаты и выводы по диссертационной работе.

В приложении приведены акты внедрения результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

1. Показана перспективность ИИС с ВОПМП для управления технологическими процессами, что приводит к повышению эффективности ИИС. В результате анализа систематизированы принципы построения ВОПМП, позволяющие создавать ИИС, обеспечивающие повышенную безопасность.

2. Предложено новое техническое решение по созданию информационно - измерительного устройства контроля электрического тока и магнитного поля (патент на полезную модель №62712), обладающее высокой точностью измерения для ИИС.

3. В результате исследования физических процессов, происходящих в чувствительном элементе ВОПМП, была получена; аналитическая зависимости интенсивности светового излучения, от напряженности внешнего магнитного поля, расстояния до проводника,- ослабляющих свойств и параметров материала ОВ,

4. В результате моделирования выявлено, что наибольшее влияние на величину интенсивности излучения оказывают такие параметры оптического волокна, как числовая апертура (N4) и число витков (/V). Установлено, что чувствительность ВОПМП увеличивается с ростом числовой апертуры и напряженности магнитного поля.

5. Исследованы источники погрешностей ВОПМП для ИИС, что позволило увеличить эффективность ИИС. Показано, что наиболее существенной из них является неоднородность среды ОВ. Она имеет наименьшую величину Д^=0,02° при <р,..= 1,36° , а ОВ должно работать в одномодовом режиме, так как' наличие пространственных мод сильно деполяризует излучение. Выявлено, что часть погрешностей может быть снижена в процессе сборки ВОПМП точными настройками элементов конструкции. Многие погрешности носят систематический характер, поэтому могут быть учтены.

6. Создан экспериментальный образец ВОПМП и проведены опытные исследования, на основе которых установлена правильность основных теоретических положений. Максимальное расхождение теоретических и экспериментальных данных не превысило 12%, что свидетельствует об адекватности математической модели реальному объекту. Установлен диапазон контроля напряженности магнитного поля Н=0,5-500 А/м при чувствительности 5= 0,000012 (В*м)/А. По результатам статистической

обработки прямых измерений определены номинальная характеристика преобразования и границы доверительного интервала с доверительной вероятностью Р=0,9 для числа измерений N=10.

7. Разработан программный продукт для ЭВМ, позволяющий сократить временные затраты на проектирование ВОПМП в ИИС.

8. Разработан программный продукт для ЭВМ, позволяющий рассчитать экономическую эффективность инвестиций от внедрения ВОПМП, для искро-, взрывобезопасной ИИС

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Научные статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Ураксеев М.А. Волоконно-оптические датчики магнитного поля и электрического тока [Текст] / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика - 2007. -№9.- С 42-45.

2. Ураксеев М.А. Волоконно-оптические датчики электрического тока и магнитного поля как средства повышения уровня безопасности, объектов нефтегазового комплекса [Текст] / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Экологические системы и приборы - 2008. -№3. -С 8-12.

3. Ураксеев М.А. Исторические аспекты создания магнитооптических преобразователей с использованием волоконного световода и принципы их построения [Текст] / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина II История науки и техники - 2009. -№2. -С 15-19.

Публикации в сборниках научных трудов, материалы конференций и патенты

4. Ураксеев М.А. Применение датчиков на основе оптического волокна [Текст]: / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Инновации и перспективы сервиса: сб. науч. ст. / Уфимская государственная академия экономики и сервиса. Уфа, 2006. -С 50-53.

5. Ураксеев М.А. Новые волоконно - оптические измерительные устройства М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2007»: материалы

Всероссийской научной конференции 17-22 апреля 2007 г. / Астрахань.: Издат. дом «Астраханский университет», 2007. 4.2. -С. 63-66.

6. Ураксеев М.А. Магнитооптические эффекты и измерительные системы на их основе [Текст]: / М.А. Ураксеев, Т.М! Левина // Инновации и перспективы сервиса: сб. науч. ст. / Уфимская государственная академия экономики и сервиса. Уфа, 2007. С 243-247.

7. Ураксеев М.А. Информационно - измерительные: системы электрического тока и магнитного поля как средства повышения уровня безопасности объектов нефтегазового комплекса [Текст]: / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Инновации и перспективы сервиса: сб. науч. ст. / Уфимская государственная академия экономики и сервиса. Уфа, 2007. С 247-254.

8. Ураксеев М.А. Современные магнитооптические датчики токовой диагностики [Текст]: / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Электротехнические комплексы и системы: сб. науч. ст. / Уфимский государственный авиационный технический университет. Уфа, 2007. С. 18-22.

9. Левина Т.М. Волоконно - оптические измерительные системы в современном приборостроении [Текст]:/ Левина Т.М. Научные горизонты экономики и сервиса: сб. материалов открытого конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов по естественным, техническим и гуманитарным наукам. / Уфа.: Уфимская государственная академия экономики и сервиса 2008 С. 37-40.

10. Боровиков С.А. Новые волоконно — оптические датчики на промышленных предприятиях [Текст]: / Баширов М.Г., Левина Т.М. Материалы докладов III молодежной Международной научной конференции «Тенчуринские чтения» посвященной 40-летию КГЭУ / Казанский государственный энергетический университет, 2008. - С. 103-104.

11. Ураксеев М.А. Применение магнитооптического элемента Фарадея в информационно - измерительных системах контроля магнитного поля и электрического тока [Текст]: / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина //

Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии н.т.ж./ Астрахань.: Издат. дом «Астраханский университет», 2008. - С. 24-31.

12. Ураксеев М.А. Магнитооптические преобразователи информацирнно - измерительных систем контроля электрического тока и магнитного, поля [Текст]: / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина, H.A. Авдонина // Каспийский инновационный форум. Конференция молодых ученых и инноваторов «Инно-Каспий». материалы выступлений 8-10 февраля 2009 г., / Астрахань.: Из^ат. дом «Астраханский университет», 2009. - С 174-177.

13. Патент РФ №62712 на полезную модель МПК G01R29/00 Информационно - измерительное устройство контроля электрического тока и магнитного поля [Текст]: / Ураксеев М.А., Левина Т.М., Гатауллин И.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Уфимский гос. авиационный тех. ун-т; заявл. 11.12.2006 г; опубл. 27.04.2007 г. Бюл. №12.

14. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ ФИПС №2009611618 «Расчет оптимальных конструктивных и рабочих параметров магнитооптических преобразователей» / Ураксеев М.А., Левина Т.М., Акчулпанов В.Г.- Зарегистрировано 26.03. 2009 г.

15. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ ФИПС № 2009614444 «Расчет эффективности инвестиционных проектов» / Лунева H.H., Левина Т.М. - Зарегистрировано 21. 09. 2009 г.

Заказ № ^^РПодписано в печат Усл.пес.л.1.0. Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Печать офсетная. Типография ИП Сергеев С.А. Республики Башкортостан, г. Сапават, ул. Ленина, 5/11

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ.

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ.

1.1. Информационно-измерительные системы.

1.2. Сравнительный анализ методов и средств измерения магнитного поля и классификация известных преобразователей магнитного поля.

1.2.1. Магнитооптические преобразователи.

1.3. Сопоставительная оценка магнитных преобразователей.

1.4. Принципы построения волоконно-оптических преобразователей магнитного поля.

1.4.1. Поворот плоскости поляризации света в витке оптического волокна.

1.4.2. Разделение луча света с выхода витка оптического волокна на два луча.

1.4.3. Переплетение входных и выходных световодов витка оптического волокна.

1.4.4. Последовательное соединение между собой (п-1) чувствительных элементов световода.

1.4.5. Последовательное соединение оптического волокна с зеркальной пьезокерамической мембраной.

1.4.6. Использование двух световодов, охватывающих токопровод и соединенных поляризационно-нечувствительным соединителем.

1.4.7. Введение магнитооптических пленок между оптическим волокном и модовым фильтром.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

Глава II. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (ВОПМП) ДЛЯ

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (ИИС) ПОВЫШЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.

2.1 Физическая модель ВОПМП.

2.2 Математическая модель В ОПМП.

2.2.1. Определение основных параметров, характеризующих величину магнитного поля.

2.2.2. Распространение оптического излучения в веществе.

2.2.3. Движение световой волны в оптической системе чувствительного элемента ВОПМП.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II.

Глава III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИЕТЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.

3.1 Точность ВОПМП и методы ее нормирования.

3.2 Классификация погрешностей ВОПМП.

3.3. Методические источники основной погрешности ВОПМП.

3.3.1. Влияние температуры на диамагнитное оптическое волокно.

3.3.3. Влияние сторонних источников излучения.

3.4 Инструментальные источники основной погрешности.

3.4.1 Влияние погрешности неоднородности среды ВОПМП.

3.4.2 Нестабильность коэффициента передачи схемы.

3.5. Внутренние источники дополнительной погрешности ВОПМП.

3.5.1 Питание от источников вторичного электропитания.

3.5.2 Питание измерительной цепи от автономного источника.

3.6 Внешние источники дополнительной погрешности ВОПМП.

3.6.1. Влияние климатических факторов.

3.6. Построение модели погрешности ВОПМП для ИИС.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III.

Глава IV. РАЗРБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.

4.1. Методика проведения эксперимента.

4.2. Результаты проведения эксперимента.

4.3. Основы проектирования ВОПМП.

4.3.1. Методика проектирования и расчет оптимальных конструктивных и рабочих параметров ВОПМП.

4.4. Экономическая эффективность инвестиций в ИИС С ВОПМП.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV.

Актуальность темы. Современные предприятия нефтепереработки и нефтехимии представляют собой сложные комплексы, состоящие из технологических установок, предназначенных для выполнения конкретных технологических операций.

В качестве сырья, продуктов и полуфабрикатов установок нефтепереработки выступают смеси углеводородов, которые обладают взрывопожароопасными свойствами. Взрывоопасность установок нефтепереработки определяется не только физико-химическими свойствами углеводородов и их смесей, но также и параметрами технологического процесса.

По данным Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны, ежегодно в мире на нефтеперерабатывающих предприятиях происходит до 1500 аварий, большая часть которых приводит к пожару и уносит значительное число человеческих жизней, а материальный ущерб составляет более 100 миллионов долларов в год, причем сохраняется четкая тенденция к увеличению этих показателей.

Повышение уровня пожарной опасности в значительной степени определяется дефектами электрооборудования

Решение проблемы обеспечения пожарной безопасности предприятий нефтеперерабатывающей отрасли, неразрывно связано с построением современных информационно-измерительных систем (ИИС) для управления технологическими процессами, отвечающих требованиям искро-, взрывобезопасности и работоспособности в сложных производственных условиях. ИИС на основе волоконной оптики, в отличие от традиционных ИИС, позволяют решать эти задачи.

Качество любой ИИС зависит от характеристик ее компонентов и, в первую очередь, от характеристик первичных измерительных преобразователей (ИП) физических величин. 6

При этом также очень важны такие характеристики ИП, как точность, быстродействие, малые габариты, надежность, чувствительность и другие.

В общем комплексе ИП для напряженности магнитного поля, основанных на различных физических принципах, в последние годы получили широкое развитие волоконно-оптические преобразователи магнитного поля (ВОПМП) в силу ряда присущих им преимуществ: высокое быстродействие (10"9 с), точность (погрешность до 0,1%), надежность и т.д. Особое место среди них занимают ВОПМП, основанные на магнитооптическом эффекте Фарадея в оптическом волокне, т.к. их применение, взамен магнитных преобразователей на эффекте Холла, позволяет резко уменьшить габариты и массу преобразователей в десятки раз.

Современные ИИС с ВОПМП должны определять техническое состояние электрооборудования, предупреждать аварии, повышать эффективность внеплановых и уменьшать число необоснованных планово-предупредительных ремонтов электрооборудования, а также оценивать остаточный ресурс в первую очередь того электрооборудования, которое отработало свой нормативный срок.

Вопросам теории, расчета и конструирования ВОПМП для ИИС посвящены труды отечественных и зарубежных ученых: Бусурина В. И., Буркова В.Д., Вицинского С.А., Исакова В.Н., Казачкова Ю.П., Кирина И.Г., Кузнецовой В. И., Ловчего И.Л., Пименова A.B., Williams Р, Rose A, Day G, Milner Т, Deeter M. и других.

Однако в этих работах не в полной мере приведены исследования, включающие принципы построения, математическое моделирование, основные и метрологические характеристики, методику проведения экспериментов и разработку основ проектирования ВОПМП для ИИС управления технологическими процессами повышенной безопасности.

Эти исследования особенно необходимы для создания и исследования ИИС с ВОПМП, отвечающей требованиям абсолютной искро-, 7 взрывобезопасности, с улучшенными характеристиками (высокая точность, быстродействие, чувствительность). Поэтому тема данной диссертационной работы, посвященной разработке ИИС с ВОПМП, обладающей улучшенными характеристиками, является актуальной научно- технической задачей, решение которой позволяет повысить качество функционирования и технико-экономические показатели ИИС, в которых они используются.

Основание для выполнения работы. Исследования в рамках диссертационной работы проводились в соответствии с:

1.Планами научно исследовательской раоботы Уфимской государственной академии экономики и сервиса по теме: Создание датчиков для измерения физических величин.

2.Двумя международными проектами по программе Европейского союза «ТЕМПУС-ТАСИС».

Цель диссертации: Создание и исследование информационно -измерительной системы с волоконно - оптическим преобразователем магнитного поля, обладающей улучшенными характеристиками и отвечающей требованиям искро-, взрывобезопасности.

Основные задачи, которые потребовалось решить для достижения поставленной цели:

1. Провести сопоставительный анализ известных методов и средств контроля напряженности магнитного поля для ИИС управления технологическими процессами и выявить наиболее перспективные из них.

2. Разработать математическую модель ВОПМП, позволяющую определить увеличения интенсивности светового излучения на выходе чувствительного элемента ВОПМП для ИИС.

3. Исследовать основные характеристики ВОПМП и дать рекомендации по путям их улучшения для использования в ИИС повышенной безопасности.

4. Исследовать источники погрешностей и разработать методы повышения точности ВОПМП для ИИС. 8

5. Разработать основы проектирования ВОПМП для ИИС, обеспечивающих искро-, взрывобезопасность, создать ВОПМП, провести его экспериментальное исследование и обработку результатов эксперимента.

Методы исследований. Представленные в диссертационной работе научные положения обоснованы теоретическими и экспериментальными исследованиями с применением теоретических основ электротехники, электроники, волновой и геометрической оптики, законов поляризационного излучения. При выполнении исследований широко использовались программные пакеты Microsoft Office, Sigma Plot, Компас, Mat Lab, Visual Basic и др.

На защиту выносятся:

1. Принципы построения ВОПМП для ИИС, обладающей повышенной безопасностью, сформулированные на основе сопоставительной оценки преобразователей магнитного поля.

2. Математическая модель ВОПМП, описывающая основные закономерности процессов функционирования преобразователя для ИИС.

3. Результаты исследования основных характеристик ВОПМП и методы их улучшения для обеспечения эффективности ИИС управления технологическими процессами повышенной безопасности.

4. Методика проектирования ВОПМП для ИИС и результаты экспериментальных исследований.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Систематизированы принципы построения ВОПМП и дан их анализ, позволяющий создавать искро-, взрывобезопасные ИИС.

2. Впервые разработана математическая модель ВОПМП для ИИС в виде аналитической зависимости напряжения на выходе усилителя от напряженности внешнего магнитного поля.

3. На основании исследования основных характеристик разработаны способы улучшения эксплуатационных характеристик ВОПМП, обеспечивающие эффективность функционирования ИИС. 9

4. Разработана методика расчета ВОПМП с улучшенными характеристиками, позволяющая ускорить проектирование ВОПМП.

Практическая значимость и внедрение результатов работы.

1. Проанализированы принципы построения ВОПМП для искро-, взрывобезопасных ИИС.

2. Предложена оригинальная конструкция ВОПМП, имеющая повышенную точность и помехоустойчивость, что обеспечит увеличение эффективности функционирования ИИС.

3. Впервые предложена математическая модель ВОПМП для ИИС, позволяющая выявить способы улучшения основных характеристик ВОПМП.

4. Проведен комплекс экспериментальных исследований для практического использования ВОПМП для ИИС

5. Разработана программа «Расчет оптимальных конструктивных и рабочих параметров магнитооптических преобразователей» позволяющая сократить время при проектировании ВОПМП, для ИИС повышенной искро-, взрывобезопасности

6. Разработана программа «Расчет эффективности инвестиционных проектов», оценивающая эффективность инвестиций ИИС с ВОПМП.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: II - ой, III - ей, IV - ой Международной научно - технической конференции «Инновации и перспективы сервиса» (г. Уфа, 2006, 2007 гг.); Всероссийской научной конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности» (г. Астрахань, 2007, 2008 гг.); Научно - технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Образование. Наука. Технология. Производство», (г. Салават, 2007 г.), посвященной 450-летию добровольного вхождения Башкирии в состав России (работа отмечена грамотой конференции); Конкурсе на лучшую научную работу студентов и аспирантов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в Уфимской государственной академии экономики и сервиса, (работа отмечена дипломом 2 — ой степени в секции «Механика и технология сервиса») (г. Уфа, 2007 г.); Конференции молодых ученых и инноваторов «Инно - Каспий», (г. Астрахань 2009 г.)

Автором выигран грант по программе «У.М.Н.И.К.» на проект «Магнитооптические преобразователи информационно — измерительных систем контроля электрического тока и магнитного поля», подготовленный на основе исследований, выполненных в данной диссертационной работе.

Основные результаты диссертационной работы внедрены: производственный процесс на ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», (г. Салават); учебный процесс в Филиале ГОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет в г. Салават.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 1 патент на полезную модель, 2 свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ и 3 статьи в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Основная часть диссертационной работы состоит из 143 страниц машинописного текста, содержит 42 рисунка и 13. таблиц.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ IV

1. Проведено экспериментальное исследование выходной характеристики ВОПМП для ИИС. Установлено, что коэффициентом, характеризующим степень отклонения реальной статической характеристики от заданной, является степень нелинейности статической характеристики преобразователя.

2. Показано, что при Н= 0,5 А/м напряжение на выходе ВОПМП ивых— 107,4 Вт/м , а при дальнейшем его увеличении зависимость 11вых = /(Н) имеет практически линейный характер. При этом максимум степени нелинейности статической характеристики составляет 8тах=0,7 %. На основании анализа полученных результатов сделан вывод о правильности теоретических предположений. Максимальное расхождение теоретической и экспериментальной характеристик не превышает 12%.

3. Проведено экспериментальное определение погрешности измерений. По результатам статистической обработки результатов прямых измерений определены номинальная характеристика преобразования и границы доверительного интервала с заданной доверительной вероятностью Р=0,9.

4. Согласно ГОСТ 8.401-80 установлен класс точности ВОПМП для искро-, взрывобезопасных ИИС ук 2,670 х1(Г5 /о ~ 1,003x10~3' [%]•

5. Создан программный продукт для ЭВМ (свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2009611618), позволяющий сократить временные затраты на проектирование ВОПМП для ИИС обладающих повышенной безопасностью.

6. Создан программный продукт для ЭВМ (свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2009614444), позволяющий рассчитать экономическую эффективность инвестиций ВОПМП для ИИС.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Показана перспективность ИИС с ВОПМП для управления технологическими процессами, что приводит к повышению эффективности ИИС. В результате анализа систематизированы принципы построения ВОПМП, позволяющие создавать ИИС, повышенной безопасности.

2. Предложено новое техническое решение по созданию информационно — измерительного устройства контроля электрического тока и магнитного поля (патент на полезную модель №62712), обладающее высокой точностью измерения для ИИС.

3.В результате исследования физических процессов, происходящих в чувствительном элементе ВОПМП, была получена аналитическая зависимость интенсивности светового излучения от напряженности внешнего магнитного поля, расстояния до проводника, ослабляющих свойств и параметров материала ОВ.

4. В результате моделирования выявлено, что наибольшее влияние на величину интенсивности излучения оказывают такие параметры оптического волокна, как числовая апертура (А^4) и число витков (Л/). Установлено, что чувствительность ВОПМП увеличивается с ростом числовой апертуры и напряженности магнитного поля.

5. Исследованы источники погрешностей ВОПМП для ИИС, что позволило увеличить эффективность ИИС. Показано, что наиболее существенной из них является неоднородность среды ОВ. Она имеет наименьшую величину А<рР= 0,02° при <рР= 1,36° , а ОВ должно работать в одномодовом режиме, так как наличие пространственных мод сильно деполяризует излучение. Выявлено, что часть погрешностей может быть снижена в процессе сборки ВОПМП точными настройками элементов конструкции. Многие погрешности носят систематический характер, поэтому могут быть учтены.

6. Создан экспериментальный образец ВОПМП и проведены опытные исследования, на основе которых установлена правильность основных теоретических положений. Максимальное расхождение теоретических и экспериментальных данных не превысило 12%, что свидетельствует об

119 адекватности математической модели реальному объекту. Установлен диапазон контроля напряженности магнитного поля Н=0,5-500 А/м при чувствительности Б= 0,000012 (В*м)/А. По результатам статистической обработки прямых измерений определены номинальная характеристика преобразования и границы доверительного интервала с доверительной вероятностью Р=0,9 для числа измерений N=10.

7. Разработан программный продукт для ЭВМ, позволяющий сократить временные затраты на проектирование ВОПМП в ИИС.

8. Разработан программный продукт для ЭВМ, позволяющий рассчитать экономическую эффективность инвестиций от внедрения ВОПМП, для искро-, взрывобезопасной ИИС.

1. A.c. 1574045 СССР, МКИ G01R33/032. Устройство для измерения магнитного поля. Текст.: / В.А. Деревщиков. -№1659929А1; заявл. 13.07.1989, опубл. 30.06.1991; Бюл. №24 -4 с.

2. A.c. 556389 СССР, МПК2 G01R13/40. Ячейка Фарадея для измерения тока. Текст.: / В.В. Васильев. № 2323424/25, заявл. 16.02.1976, опубл. 30.04.197; Бюл. № 16.-8 с.

3. A.C. 1499293 СССР, МПК4 G01R33/032. Способ измерения магнитного поля. Текст.: / В.В. Рандошкин. № 4333056/24-21, заявл. 24.11.1987, опубл. 07.08.1989; Бюл. № 29. - 2 с.

4. A.c. 847248 СССР, МКИ3 G02F1/09. Магнитооптический преобразователь. Текст.: / А.Г. Жучков, В.Д. Мочалов. № 2806243/18-25; заявл. 24.07.1979; опубл. 15.07.1981, Бюл. №26.-2 с.

5. A.c. 1337868 СССР, МКИ4 G02F1/09. Модулятор света. Текст.: / В.Е. Косицын. № 4016412/31-25; заявл. 10.12.1985; опубл. 15.09.1987, Бюл. № 34. - 1 с.

6. Абрамзон Г.В., Индукционные измерительные преобразователи переменных магнитных полей Текст. / Абрамзон Г.В., Обоишев Ю.П. -JL: Электроатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1984. 120 с.

7. Авдеев Б.Я. Основы метрологии и электрические измерения Текст.: / Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин и др.; под ред. Е.М. Душина. Л.: Энергоатомиздат, 1987. — 480 с.

8. Авербух В.Д Интегральные микросхемы: Операционные усилители и компараторы: Справочник Текст.: / В.Д. Авербух, Н.В. Каратаев, A.B. Макашов и др. Т.12.-2-е изд., испр. и доп. 2002. 560 с.

9. Аксененко М.Д., Микроэлектронные фотоприемные устройства. Текст. / М.Д. Аксененко, М.Л. Бараночников, О.В. Смолин М.: Энергоатомиздат, 1984.-208 с.

10. Афанасьев В.В., Трансформаторы тока. Текст.: / В.В. Афанасьев, Н.М,

11. Адоньев, В.М. Кибель и др. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989.-416 с.

12. Баширов М.Г. Диагностика электрических сетей и электрооборудования промышленных предприятий. Текст. / Баширов М.Г. Шикунов В.Н. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2004. 220 с.

13. Балабанов Д.Е., Исследование магнитных полей рассеяния малых линейных размеров магнитооптическими методами Текст. / Д.Е. Балабанов, С.А. Никитов. Физика твердого тела. 2000. - Т.42. - №5. — С. 862-865.

14. Барнс Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами: Текст. / Дж. Барнс. Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 238 с.

15. Богданов Е.А. Основы технической диагностики нефтегазового оборудования Текст. М.:Высш. Шк., 2006. —С. 279.

16. Бриндли К. Измерительные преобразователи Тескт.: Справочное пособие: Пер с анг. / К. Бриндли. -М.: Энергатомиздат, 1991.- 144 с.

17. Бусурин В.И. Волоконно-оптические датчики Текст.: Физические основы, вопросы расчета и применения / В.И. Бусурин, Ю.Г. Носов. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 256 с.

18. Бутусов М.М. Волоконно-оптические датчики в приборостроении Текст.: / Бутусов М.М. Л.: Машиностроение, 1989. — с.

19. Виглеб Г. Датчики. Текст.: / Г. Виглеб. пер. с нем. М.: Мир, 1989. - 196 с.

20. Вейнберг В.Б. Оптика световодов Текст.: / В.Б. Вейберг, Д.К. Сатаров. -Л.: Машиностроение, 1977. 320 с.

21. Вострокнутов Н.Г. Основы информационно-измерительной техники. Текст.: / Н.Г. Вострокнутов М.: 1972.-237 с.

22. Гольцова М. Операционные усилители: В ногу со временем Текст.: М.

23. Гольцова // Электроника: наука, технология, бизнес. Б.м.: - 2004. №1.- С. 28-32.

24. ГОСТ 8.009-84 Нормируемые метрологические характеристики средств измерения. Текст. Введ. 1986-01-01. Переиздание Октябрь 2003 г. М.: Изд-во стандартов, 1985, 27 с.

25. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Государственный комитет стандартов Совета Министров СССР. Текст. Введ. 1977-01-01. Переиздание Апрель 2006 г. М.: Изд-во стандартов, 1976, 10 с.

26. ГОСТ 8.401-80 Классы точности. Средства измерения. Текст. Введ. 1981 — 07-01. М.: Изд-во стандартов, 1980, 15 с.

27. ГОСТ Р ИСО 5725-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Текст. Введ. 2002-11-01 М.: Изд-во стандартов, 2002, 15 с.

28. ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения. Текст. Введ. 2003-03-01 М.: Изд-во стандартов, 2002, 10 с.

29. Гречишников В.М. Метрология и радиоизмерения Текст.: учеб. пособие / В.М. Гречишников. Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм, ун-та, 2007.-160 с.

30. Гроднев И.И. Волоконно-оптические системы передачи и кабели Текст.: Справочник / И.И. Гроднев, А.Г. Мурадян, P.M. Шарафутдинов [и др.] -М.: Радио и связь, 1993. -264 с.

31. Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника Текст.: учеб. для вузов / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2004. - 790 с.

32. Дж. Фрайден Современные датчики Текст.: справочник / Дж. Фрайден. — М.: Техносфера, 2006. 592 с.

33. Джексон, Р. Г. Новейшие датчики Текст. / Р. Г. Джексон; пер. с анг. под ред. В. В. Лучинина. М.: Техносфера, 2007. - 384 с.

34. Егорова С. Д., Колесников В. А. Оптико-электронное цифровоепреобразование изображений Текст.: / С.Д.Егорова, В. А.

35. Колесников. М.: Радио и связь, 1991. - 208 с.

36. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин Текст.: / А.Н. Зайдель. Л.: Наука, 1985. - 112 с.

37. Зарипов М.Ф. Преобразователи с распределенными параметрами для автоматики и информационно-измерительной техники. Текст.: / М.Ф. Зарипов. — М.: Энергия, 1969. 120 с.

38. Иванов B.C. Современные и перспективные метрологические проблемы в области оптико-физических измерений Текст.:/ B.C. Иванов, А.Ф. Котюк, Измерительная техника. 1998. - №11.- С. 14-24.

39. Измерения в промышленности: Справочник Текст.:/ Под ред. проф. докт. П. Профоса / Пер. с нем. М.: Металлургия, 1980. - 648 с.

40. Иоргачев Д.В. Волоконно-оптические кабели и линии связи Текст.: / Д.В. Иоргачев, О.В. Бондаренко. М.: Эко-Трендз, 2002. - 280 с.

41. Интегральные микросхемы: Операционные усилители. Текст.: / Обзор. М.: ДОДЭКА, 1994.-48 с.

42. Интегральные микросхемы: Операционные усилители. Текст.: / Том 1. М.: Физматлит, 1993. - 240 с.

43. Кайдалов С.А. Фоточувствительные приборы и их применение Текст.: справочник / С.А. Кайдалов. М.: Радио и связь, 1995. - 109 с.

44. Калитеевский Н.И. Волновая оптика Текст.: учеб. пособие / Н.И. Калитеевский. 4-е изд., стер. - СПб.: Издательство Лань, 2006. - 480с.

45. Карась В.И. Быстродействие пары фотодиод операционный усилитель Текст.: В.И. Карась, П.А. Торпачев // Измерительная техника. - 1991. -№11.-С. 37-39.

46. Карташев И.И. Управление качеством электроэнергии Тескт.:/ И.И. Карташев, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов и др., под ред. Ю.В. Шарова. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - 320 с.

47. Кириллов А.И., Морсков В.Ф., Устинов М.Д. Дозиметрия лазерного излучения Текст.: / Под. Ред. Н.Д. Устинова. М.: Радио и связь, 1983. -192 с.

48. Кноль М Техническая электроника, т. 1. Физические основы электроники. Вакуумная техника. Текст.: / М. Кноль, И. Эйхмейер. М.: Энергия, 2001.- 136 с.

49. Кобус., Датчики Холла и магниторезисторы. Текст. / А. Кобус, Я. Тушинский. Пер. с польск. В.И. Тихонова, К.Б. Макидонской, под ред. O.K. Хемерики. -М.: «Энегрия», 1971. 352 с.

50. Конюхов Н.Е., Оптоэлектронные контрольно-измерительные устройства. Текст.: / Н.Е. Конюхов, А.А.Плюют, П.И.Марков -М.: Энергоатомиздат, 1985. 152 с.

51. Кремниевые фотодиоды. Справочный листок. Текст.: / М.: Радио. -1998. №2. - С. 65-68.

52. Левшина Е.С. Электрические измерения физических величин Текст.: / Е.С. Левшина, П.В. Новицкий. Л.: Энергоатомиздат, 1983. - 320 с.

53. Легкий В.Н., Малогабаритные генераторы накачки полупроводниковых лазеров. Текст.: / Легкий В.Н., И.Д.Мищенко, Б.В.Галун Томск: Радио и связь, 1990.-216 с.

54. Ленц Дж. Э. Обзор магнитных датчиков. Текст.: / ТИИЭР. 1990. -Т.78. - №6. - С.87-99.

55. Марченко Д.А. Магнитооптические датчики физических величин Текст.: / Интеллектуальные системы управления и обработки информации: Тезисы докладов международной молодежной научно-технической конференции 28-29 сентября 1999 г./УГ АТУ-Уфа, 1999. С. 161.

56. Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники Текст.: /Т.П. Богданов, В. А. Кузнецов, М.А. Лотонов [и др.]; под ред. В.А. Кузнецова. — М.: Радио и связь, 1990.-240 с.

57. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов: учебное пособие для приборостроительных вузов. Текст.: . / М.М. Мирошников; 2-е издание, перераб. и доп. - Спб.: Машиностроение, 20033 - 696 с.

58. Мурга В.В. Оптронная развязка цепей управления в высоковольтных источниках питания лазеров. Текст.: / В.В. Мурга; ПТЭ. 1990. -№3. - С. 204-206.

59. Новицкий П.В. Оценка погрешностей результатов измерений Текст.: / П.В. Новицкий, И.А. Зограф. 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоатомиздат, 1991.-304 с.

60. Отт Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах: Пер. с англ. Текст.:/ Г. Отт. под ред. М.В. Гальперина М.: Мир, 1979. - 217 с.

61. Окоси Т. Волоконно-оптические датчики Текст.: / Т. Окоси, М. Оцу, X. Нисихара, К. Хататэ; Под ред. Т. Окоси: Пер. с яп. Л.: Энергоатомиздат. Ленигр. отд.-ние, 1991.-255 с.

62. Пароль Н.В. Фоточувствительные приборы и их применение: Справочник. Текст.: / Н.В. Пароль, С.А. Кайдалов М.: Радио и связь, 1991.- 112 с.

63. Парвулюсов Ю. Б. Проектирование оптико-электронных приборов: Учебник Текст.: / Ю. Б. Парвулюсов, С. А. Родионов, В. П. Солдатов; под ред. Ю. Г. Якушенкова. М.: Логос, 2000. - 488 с.

64. Патент Великобритании № 2269009. Магнитооптический измеритель крутящего момента с температурной компенсацией Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира». — 1995. — № 22. С. 54.

65. Патент Великобритании № 434210. Способ магнитооптического измерения и магнитооптическое токоизмерительное устройство Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира». 1997. -№3. С. 12-14.

66. Патент Германии № 9523977. Измерительная катушка со стабильным двойным лучепреломлением Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира». — 1996. — №15 С.12-13.

67. Патент Германии № 9626452. Способ и устройство для измерения магнитного поля с использованием эффекта Фарадея и компенсацией изменений интенсивности Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира».- 1997.- №17. С.22-23.

68. Патент США 5502373. Магнитооптический измеритель тока Текст.: //Реферативный журнал «Изобретения стран мира». 1997. -№3. С. 14-16.

69. Патент США № 5483161. Датчик магнитного поля на эффекте Фарадея с устройством непрерывной концентрации магнитного потока Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира». 1996. -№22. С. 10-17.

70. Патент США № 5568049. Система и оптоволоконный измерительный преобразователь потока на эффекте Фарадея Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира». 1997. - №19. С. 43-45.

71. Патент Швейцарии № 0684612. Оптический датчик электрического тока Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира». 1996. -№8. С. 13-15.

72. Патент Японии № 5082889. Оптический датчик отражательного типа Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира». 1996. -№13. С.34-35.

73. Патент Японии № 6019383. Оптический измеритель тока Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира». 1996. - №23. С.28-30.

74. Патент Японии № 6070654. Способ и устройство измерения магнитного поля посредством оптических средств Текст.: // Реферативный журнал «Изобретения стран мира». 1997. - №21. С. 33-35.

75. Пат. № 2171996 Российская Федерация. МПК, G01R19/00. Датчик тока. Электронный ресурс. / Кирин И.Г., № 99125305/09; заявл. 02.12.1999, опубл. 10.08.2001. Режим доступа: http//www.fips.ru, свободный. — Заглавие с экрана. Яз. рус.

76. Пат. № 2259571 Российская Федерация. МПК7, G01R33/032. Волоконно-оптический датчик магнитного поля. Текст.: / ЗАО «Центр ВОСПИ»; заявитель и патентообладатель ЗАО «Центр ВОСПИ». № 2003118930/28; заявл. 26.06.2003; опубл. 20.12.2004, Бюл. №24 - 6 с.

77. Пат. № 2255345 Российская Федерация. МПК7, G01R33/032. Волоконно-оптический датчик магнитного поля. Текст.: / ЗАО «Центр ВОСПИ»; заявитель и патентообладатель ЗАО «Центр ВОСПИ». № 2004105983/28; заявл. 02.03.2004; опубл. 27.06.2005, Бюл. № 18 - 5 с.

78. Пат. № 5535046 США, МКИ G02F 1/09. Faraday rotator Текст.: / Kazushi Shirai, Norio Takeda (JP). -№ 299344; Заявл. 1.09.1994; Опубл. 9.07.1996.

79. Пат. № 5568049 США, МКИ2 G01R 33/032. Fiber optic Faraday flux transformer sensor and system Текст.: / Frank Bucholtz (US). № 140389; Заявл. 22.10.1993; Опубл. 22.10.1996.

80. Пат. № 5844710 США, МКИ2 G02F 1/09. Faraday rotator and optical device employing the same Текст.: / Nobuhiro Fukushima (JP). № 803378; Заявл. 20.02.1997; Опубл. 1.12.1998.

81. Пат. № 5736737 США, МКИ2 Н01J 5/16. Concatenated magneto-optic field sensors Текст.: / Jay W. Dawson, Trevor W. (US). № 561810; заявл. 22.11.1995; опубл. 7.04.1998.

82. Пат. № 5463316 США, МКИ2 G01R 33/02. Magnetooptic sensor head / Kazushi Shirai, Toshihiro Shinbo (JP). № 70684; заявл. 2.06.1993; опубл. 31.10.1995.

83. Пат. №4070620 США, МКИ2 G01R31/00. Magneto-optical high-voltage current measuring transducer / Ernst Feldtkeller, Hauke Harms. № 2541072; заявл. 15.09.1975; опубл. 09.09.1976.

84. Пат. № 5451863 США, МКИ6 G01R19/00. Fiber optic probe with a magneto-optic film on an end surface for detecting a current in an integrated circuit / Mark R. Freeman, Yorktown Heights. -№ 968719; заявл. 30.10.1992; опубл. 19.09.1995.

85. Пат. № 3980949 США, МКИ2 G01R19/00. Magneto-optical measuring transducer for very high currents/voltage / Ernst Feldtkeller. № 2346722; заявл. 17.09.1973; опубл. 14.09.1976.

86. Пат. № 4370612 США, МКИ3 G01R19/00/ interferometer optical fober electric current measuring device / Claude Puech, Herve Arditti, Michel Papuchon. №171285; заявл.23.07.1980; опубл. 25.01.1983.

87. Пат. № 5463316 США, МКИ2 G01R 33/02. Magnetooptic sensor head / Kazushi Shirai, Toshihiro Shinbo (JP). № 70684; Заявл. 2.06.1993; Опубл. 31.10.1995.

88. Пат. № 5463316 США, МКИ2 G01R 33/02. Magnetooptic sensor head / Kazushi Shirai, Toshihiro Shinbo (JP). № 70684; Заявл. 2.06.1993; Опубл.3110.1995.

89. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ ФИПС № 2009614444 «Расчет эффективности инвестиционных проектов» Текст.: / Лунева H.H., Левина Т.М. Зарегистрировано 21. 09. 2009 г.

90. Современные кремниевые фотодиоды. Справочный листок // Радио. — 2002. №2. С. 47-50.

91. Сурикова Е.И. Погрешности приборов и измерений Текст.: / Е.И. Сурикова. Л.: Издательство Ленинградского университета, 1976. - 158 с.

92. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин Текст.: / A.M. Туричин, П.В. Новицкий и др.; под ред. П.В. Новицкого. Л.: Энергия, 1975.-690 с.

93. Тули М. Карманный справочник по электронике: Пер с англ. — М.: Электроатомиздат, 1993.- 176 с.

94. Тюрин Н.И. Введение в метрологию Текст.: / Н.И. Тюрин. М.: Издательство стандартов, 1985. — 248 с.

95. Ураксеев М.А. Волоконно — оптические датчики магнитного поля и электрического тока Текст. / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика — 2007. -№9.- С 42-45.

96. Ураксеев М.А. Волоконно оптические датчики электрического тока и магнитного поля как средства повышения уровня безопасности, объектов нефтегазового комплекса Текст. / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Экологические системы и приборы — 2008. -№3. С 8-12.

97. Ураксеев М.А. Применение датчиков на основе оптического волокна Текст.: / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Инновации и перспективы сервиса: сб. науч. ст. / Уфимская государственная академия экономики и сервиса. Уфа, 2006. С 50-53.

98. Ураксеев М.А. Новые волоконно — оптические измерительные устройства

99. М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСИНТЕХ-2007»: материалы Всероссийской научной конференции 17-22 апреля 2007 г. / Астрахань.: Издат. дом «Астраханский университет», 2007. 4.2. С 63-66

100. Ураксеев М.А. Магнитооптические эффекты и измерительные системы на их основе Текст.: / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Инновации и перспективы сервиса: сб. науч. ст. / Уфимская государственная академия экономики и сервиса. Уфа, 2007. С 243-247.

101. Ураксеев М.А. Современные магнитооптические датчики токовой диагностики Текст.: / М.А. Ураксеев, Т.М. Левина // Электротехнические комплексы и системы: сб. науч. ст. / Уфимский государственный авиационный технический университет. Уфа, 2007. С. 18-22.

102. Фремке A.B. Электрические измерения. Текст.: A.B. Фремке. Л.: Энергия, 1973. - 253 с.

103. Физический энциклопедический словарь: Репринтное издание 1983 г.

104. Текст.: / Гл. редактор A.M. Прохоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, A.M. Бонч-Бруевич, A.C. Боровик-Романов и др. М.: Сов. Энциклопедия, 1983. 928 с, ил., 2 л. цв. ил. - Статьи «Фотодиод», «Фото ЭДС», «Фотоэффект», «Фотоприемники оптического излучения».

105. Хоровиц П., Искусство схемотехники: В 3-х томах Текст.: П Хоровиц, У. Хилл, Пер. с англ. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Мир, 1993. - 367 с.

106. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование Текст.: Учеб. пособие для вузов. / М.П. Цапенко. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат., 1985. - 439 с.

107. Чео П.К. Волоконная оптика: Приборы и системы Текст.: / П.К. Чео. пер. с япон. М.:Энергоатомиздат, 1988. - 280 с.

108. Электрические конденсаторы и конденсаторные установки: Справочник Текст.: /В.П. Берзан, Б.Ю. Геликман, М.Н. Гураевский и др.: Под ред. Г.С. Кучинского. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 656 с.

109. Электронно-оптические преобразователи. Справочный листок Текст.: // Радио. 2002.-№ 1 .-С.48.

110. Юдин М.Ф. Основные термины в области метрологии Текст.: словарь-справочник / М.Ф. Юдин, М.Н. Селиванов, О.Ф. Тищенко, А.И. Скороходов; под ред. Ю.В. Тарбаева. -М.: Издательство стандартов, 1989. -113 с.

111. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов: Учебник для студ. вузов Текст. / Ю.Г. Якушенков. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Логос, 1999.-480 с.

112. Bosselmann Т. // Proc. 12th Int. Conf. On Optical Fiber Sensor. Williamsburg. Virginia, USA. 1997. p. 111.

113. Borelli N.F.// J. Chem. Phys. 1964. V.41.p. 3289.

114. Robinson C.C.// Apple.Optics. 1964. V.3.№10.p. 1163.

115. Williams O.A., Текст.: Williams O.A., Rose A. H., Dey G.W. et al. //Appl. Optics. 199I.V. 30.№ 10. p.l 176.

116. Rashleigh S.C.// J/ Lightwave Technol.1983. V.l.№2. p.312.

117. Yamagata Y., Oshi Т., Katsukawa H. et al. // IEEE Trans. 1993. V.8. № 3. P.64.

118. Mitsui N., Hosoe K., Usami H., Miyamoto S. // IEEE Trans. 1987. V. PWRD -l.№ l.p.87.

119. Bertranda Ph. Pyrometry applications in thermal plasma processing Текст.: Ph. Bertranda, M. Ignatieva, G. Flamanta, I. Smurov // Vacuum. Vol. 56, Issue 1, January 2000, p.p. 71-76.

120. Bendada A. A new infrared pyrometer for polymer temperature measurement during extrusion moulding Текст.: A. Bendada, M. Lamontagne // Infrared Physics & Technology. Vol. 46, Issues 1-2, December 2004, p. 11-15.