автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Исследование и разработка многофункциональной диэлькометрической информационно-измерительной системы

На правах рукописи

ЧИКУРОВ Тимофей Георгиевич

УДК 621.317.335

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Специальность:

05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (промышленность, научные исследования)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск, 2004

Работа выполнена в Сарапульском политехническом институте (филиале) ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет».

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Подкин Ю.Г. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Куликов В.А. доктор технических наук, профессор Шелковников Ю.К.

Ведущее предприятие: Физико-технический институт УРО РАН

(г.Ижевск)

Защита состоится 5 марта 2004г. в 16 часов

на заседании диссертационного совета Д212.065.04

в ИжГТУ по адресу: 426069, г.Ижевск, ул. Студенческая, 7, корпус 1.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим высылать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «ИжГТУ» Автореферат разослан 5 февраля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совет доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Объектом исследования являются методы и средства измерения диэлектрических характеристик гетерогенных диссипативных диэлектриков.

Предметом исследования является изучение методов формирования измерительной информации при контроле физических и технологических характеристик дисперсных систем и разработка на этой основе многофункциональных диэлькометрических средств.

Актуальность темы. Производство современных высококачественных материалов невозможно без совершенствования технологии. Для этого в технологических процессах стремятся повысить достоверность контроля и увеличить число контролируемых свойств продукта. Так, в ходе производства многокомпонентных материалов, наиболее полная характеристика объекта достигается при контроле концентрации составляющих, характеристик, отражающих динамику процессов массопереноса и особенностей химического взаимодействия компонентов, дефектов структуры и других параметров. Применение экстенсивного подхода, при котором для измерения каждого из параметров используются отдельные специализированные средства, нерационально. Более эффективно, применение "интенсивных" автоматизированных методов, основанных на способах наиболее полного использования получаемой информации, что требует принципиально новых подходов к её получению.

Учитывая тот факт, что результат каждого измерительного преобразования обусловлен совокупностью факторов - свойств объекта, рационально для построения систем технологического контроля использовать многофункциональные измерительные системы.

В многофункциональной системе информационный поток содержит сведения о нескольких контролируемых технологических параметрах. В итоге количество подсистем в такой системе контроля значительно снижено, но их информационная насыщенность повышена. Для выделения в информационном потоке составляющей, обусловленной мешающими факторами, и получения в чистом виде полезной информации, позволяющей принимать верные решения, применяются интеллектуальные системы обработки данных.

Особенно важно для контроля состава и свойств гетерогенных материалов обеспечить применение многофункциональных диэлькометрических систем, базирующихся на измерении составляющих комплексной диэлектрической проницаемости. Принципиально их использование для контроля параметров такого класса материалов, как дисперсные системы, широко распространенных в агропромышленном комплексе, химической индустрии, легкой промышленности и т.д. При этом многофункциональная диэлькомет-

РОС^НАЦИОНАЛЬНА* БИБЛИОТЕКА

рия обеспечивает неразрушающий анализ, что позволяет встраивать измерительные модули на её основе непосредственно в технологический процесс и, при непрерывном контроле продукции, оперативно корректировать его параметры.

Физический принцип диэлькометрического преобразования обеспечивает высокую чувствительность к различным факторам микро- и макроструктуры. Его применение для контроля объектов органической природы, обладающих спектром неоднородностей и, являющихся в этом плане высокоинформативными объектами, наиболее эффективно. В этом случае системы контроля на основе многофункционального диэлькометрического преобразования, за счет совместной обработки информации с нескольких измерительных каналов, позволяют, из комплексного воздействия на диэлектрические характеристики, выделить влияние отдельных компонентов и свойств объекта.

Однако внедрение многофункциональных диэлькометрических систем контроля тормозится отсутствием единого подхода к их созданию и организации. Поэтому задача разработки многофункциональных диэлькометрических методов и средств контроля дисперсных систем в целом и объектов органической природы, в частности, весьма актуальна.

Исследования выполнены в соответствии с планом обучения в аспирантуре по теме "Исследование и разработка многофункциональной диэлько-метрической системы", в течение 3-х лет с 1997г. по 2000г., а также научным планом работы кафедры КиПР СПИ с 1997 по 2003 г "Разработка анализаторов состава и свойств гетерогенных материалов".

Цель работы — исследование способов формирования измерительной информации при диэлькометрии дисперсных систем и разработка многофункциональных диэлькометрических средств контроля органических материалов.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

1. Теоретическое исследование феноменологии проявлений физических и физико-химических факторов и свойств объектов живой природы в их макроскопических электрофизических параметрах. .

2. Исследование процессов формирования измерительной информации при диэлькометрическом контроле биологических объектов.

3. Исследование и разработка способов реализации измерительных цепей для многофункциональной диэлькометрической системы.-

4. Создание методологии проектирования и метрологического обеспечения многофункциональных диэлькометрических систем.

5. Разработка структурных и алгоритмических методов выделения информации о параметрах объектов живой природы при многофункциональном преобразовании.

Методы исследований. В работе использовались: методы теории информации для исследования процессов формирования информационных потоков, методы корреляционного анализа для выявления возможности построения многофункциональных систем, методы математического моделирования эквивалентных CG-двухполюсников, как средство повышения разрешающей способности традиционных средств измерений, экспериментальные исследования модельных систем и оптимизация на их основе алгоритма обработки измерительной информации, методы проектирования средств многофункционального диэлькометрического контроля.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждена использованием современных научно-обоснованных методов обработки информации, применением калибровочных образцов и эталонов, поверенных средств измерений, независимой экспертизой и апробацией основных материалов исследования на производстве и в учебной практике.

На защиту выносятся результаты исследований по созданию многофункциональной диэлькометрической системы, включающие следующее:

1. Теоретическое решение задачи по определению способа оценки информативности диэлькометрии;

2. Способ обеспечения информативности диэлькометрической системы путем замены сканирующих широкополосных устройств несколькими узкополосными, выбираемых путем оценки их корреляционных свойств в разных частотных диапазонах;

3. Способ повышения помехоустойчивости системы за счет применения измерительных цепей, совмещающих функции измерительного преобразования и формирования частотного или импульсного выходного сигнала;

4. Способ построения высокочастотного диэлькометрического параметрического автоматического измерительного модуля на основе автогенератора с источником переменного тока;

5. Способ построения низкочастотного диэлькометрического параметрического автоматического измерительного модуля на основе измерения времени релаксации;

6. Способ выбора частот и числа измерительных каналов в структуре многофункциональной диэлькометрической системы, основанный на оценке степени корреляции диэлектрических спектров;

7. Алгоритм метрологического обеспечения многофункциональной ди-элькометрической системы, обеспечивающий учет ненормированной на разных частотах индуктивности первичного преобразователя;

8. Алгоритмы обработки результатов измерений, обеспечивающие повышение их точности и выделение дополнительной измерительной

информации об объекте, основанные на последовательном учете модулирующих и аддитивных факторов в результатах измерений и корреляционном анализе измеряемых характеристик и свойств материала;

9. Экспериментальные данные о диэлектрических свойствах материал лов органического происхождения, в частности свежих и после года хранения сушеных хлебопекарных дрожжей.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты

1. Разработан способ определения информативности диэлькометрии, дана её* оценка и определены пути еб повышения.

2. Показана возможность замены непрерывной частотной развертки диэлькометрических характеристик сканированием по ограниченному числу точек.

3. Разработаны системо- и схемотехнические аспекты построения измерительных цепей, реализующих диэлькометрическое параметрическое автоматическое измерительное преобразование и обеспечивающих инвариантное преобразование параметров CG двухполюсников в сигналы, легко преобразуемые в цифровую форму.

4. Разработан способ выбора оптимальных частот и числа измерительных каналов.

5. Созданы научные основы проектирования диэлькометрических многофункциональных анализаторов с каналами измерений на дискретных частотах.

6. Разработаны алгоритмы, обеспечивающие повышение точности измерительного преобразования и выделение измерительной информации о параметрах материала.

7. Получены диэлектрические спектры и предложена физическая модель сушеных хлебопекарных дрожжей.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты исследований использовались при создании диэлькометрической установки нового поколения, отличающейся от известных тем, что широкополосное непрерывно сканирующее преобразование заменено несколькими узкополосными, оптимально разнесенными по частоте.

На основе предложенного принципа построения узкополосных автоматически перестраиваемых диэлькометрических измерительных преобразователей созданы практические конструкции измерительных модулей для разных частотных диапазонов.

Созданные средства измерения позволяют контролировать влажность, подъемную силу и степень деградации сушеных хлебопекарных дрожжей. У

нефтепродуктов - влажность и динамические характеристики структуры: расслоение и седиментацию.

Предложенные алгоритмические способы снижения влияния неинформативных фоновых факторов позволили снизить погрешность измерения исследованных органических материалов до уровня, соответствующего стандартам.

Результаты экспериментальных исследований позволяют формировать градуировочные характеристики технологических средств измерений, которые могут быть использованы разработчиками при опытно-конструкторской разработке и серийном производстве комплекса измерительных средств.

Разработана многофункциональная система измерения влажности и подъемной силы сушеных хлебопекарных дрожжей с учетом неравномерности заполнения объема измерительного преобразователя, а также отклонений в химическом составе материала. Разработки внедрены на Сарапульском дрожжепивоваренном заводе.

Теоретические результаты работы используются в учебном процессе Сарапульского политехнического института по специальностям "Конструирование и производство радиоаппаратуры", "Вычислительные системы, сети и комплексы".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на конференциях: XXXI научно-техническая конференция Ижевск, ИжГТУ, 1998 г.; вторая международная научно-техническая конференция Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук РФ, Екатеринбург, УГТУ, 2000 г.; Шестая Международная Научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Москва, МЭИ, 2000 г.; Ш международная научно-техническая конференция, Ижевск, ИжГТУ, 2001 г.; IV Международная научно-практическая конференция, Москва, МГАПИ, 2001 г.; V Международная научно-практическая конференция, Москва, МГАПИ, 2002 г. IV международная научно-техническая конференция, Ижевск, ИжГТУ, 2003 г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 10 научных публикациях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, 4 главы и заключение на 132 страницах машинописного текста. В работу включены 43 рисунка, 3 таблицы, список литературы из 121 наименования и приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы объект и предмет исследования, показана актуальность разработки многофункциональных диэлькометрических методов и средств контроля, определены цели и задачи работы

Первая глава посвящена исследованию феноменологии взаимодействий между макро- и микро проявлениями в материале и частотными диэлектрическими характеристиками. Рассмотрены теоретические и практические способы учета свойств материалов в измеряемых диэлектрических параметрах. Проведен анализ методов и средств измерений, применяемых в диэль-кометрии.

На основе анализа источников установлено, что для проектирования многофункциональных диэлькометрических средств измерений в качестве принципиальной основы следует использовать раздельное измерение составляющих комплексной диэлектрической проницаемости в широком интервале частот с заменой непрерывной развертки сканированием по оптимальному числу точек. Поэтому измерительные цепи многофункциональной диэлько-метрии должны обеспечивать инвариантное измерение параметров емкости (С) и проводимости в выбранном частотном диапазоне и формирование выходного сигнала удобного для последующей цифровой обработки, что требует разработки их конструкции и метрологического обеспечения.

Построение рабочих средств измерения параметров органических материалов при многофункциональном преобразовании должно базироваться на разработке как структурных, так и алгоритмических методов выделения информации о параметрах объектов живой природы. Поэтому для сохранения высокой достоверности информации, при переходе от непрерывной оценки диэлектрических спектров к дискретным каналам, необходимо оптимизировать алгоритмы обработки информационных потоков.

Метрологическое обеспечение систем многофункционального контроля существенно отличается от известных структур тем, что работа ведется на нескольких каналах, разнесенных по частоте, поэтому требует специальной разработки.

Во второй главе дана информационная оценка диэлькометрического преобразования, рассмотрены способы оптимизации и повышения информативности диэлькометрической измерительной системы. Разрабатываются принципы построения измерительных цепей, адаптированных к использованию в многофункциональных системах, и их электрические схемы для работы в разных частотных диапазонах. Приведены результаты метрологической поверки разработанных узкополосных параметрических диэлькометрических автоматических измерительных модулей.

Рост информативности измерительного преобразования требует увеличения числа измерительных каналов. Одновременное измерение диэлектрической проницаемости и коэффициента потерь в системном плане эквивалентно двум ортогональным потокам измерительной информации, обусловленным различием физической природы величин При отсут-

ствии влияющих воздействий и помех в канале преобразования, их дифференциальные энтропии И(е) и \г(£") определяются плотностями вероятности

и каждой из составляющих. Максимум информативности дости-

гается при полной статистической независимости функций е' и е", т.е. при И(е"£)=к(е)+И(е'), когда совместная энтропия равна сумме энтропии каждого канала измерения.

При исследовании стационарных, квазистационарных и нестационарных сред максимальная информативность обеспечивается при инвариантном преобразовании частотных характеристик в'((о) и £"(а}) в их сигналы при непрерывном частотном сканировании. Однако сложность построения широкодиапазонных измерителей, с линейной передаточной функцией во всем сканируемом диапазоне, а также трудоемкость последующей интерпретации диэлектрических спектров резко снижают эффективность метода. Нелинейность и нестационарность дисперсных систем ограничивает применение Фурье-спектроскопии решением узкого класса задач из-за неадекватности временного и частотного разложения функций комплексной диэлектрической проницаемости. Поэтому более рационален переход к системе дискретных каналов разделенных по частоте.

Результаты теоретических исследований показали, что информативность системы дискретных каналов измерения определяется их корреляционными функциями. Поэтому для выбора рабочих частот по каждому из информационных потоков нужно задать пороговое значение коэффициента корреляции и сканировать те частоты, на которых его текущее значение превышает порог. Для определения оптимальной численности каналов измерения введен информационно-стоимостный критерий эффективности, основанный на отношении получаемого от каналов количества информации к их стоимости. Его максимальное значение достигается при числе каналов измерений от трех до пяти. При этом информативность такой системы близка к информативности системы на основе непрерывной частотной развертки, а стоимость незначительно отличается от стоимости одноканального преобразования.

Для минимизации уровня инструментальной погрешности измерительных средств многофункциональной диэлькометрии предложено совместить в измерительной цепи измерительное преобразование и формирование выходного сигнала, совместимого или легко преобразуемого в цифровую форму. Полученные таким образом измерительные устройства - диэлькометриче-

ские параметрические измерительные модули, в качестве выходного параметра используют частоту / или период 7, длительность импульса т„ или скважность 8=Т/т„, либо кодовую последовательность. Поэтому для формирования структуры такого диэлькометрического измерительного преобразователя предложено использовать элементы схемотехники автогенераторов.

Типовая структура диэлькометрического параметрического измерительного модуля, (рис.1), содержит усилитель с цепью селективной положительной обратной связи (ОС) через измерительный четырехполюсник. Для диэлькометрических схем пригодны только такие четырехполюсники ОС, которые обеспечивают инвариантное преобразование параметров С и G и для которых параллельный двухполюсник CG может являться естественной дополняющей структурой. Кроме того, цепь ОС должна быть селективной и описываться уравнением второго и выше порядка, что обеспечивает более точное преобразование "параметр цепи - частота".

Проведенное исследование условий возбуждения и функционирования такого преобразователя позволило создать методику расчета параметрических измерительных модулей. Так для сканирования радиочастотного диапазона спроектирован высокочастотный (ВЧ) измерительный модуль, базирующийся на схемотехнике генератора тока, нагруженного на параллельный резонансный контур для работы в частотном диапазоне 1-10 МГц. При коэффициенте усиления по току - не менее 102, входном сопротивлении - порядка 1 МОм, выходной проводимости - порядка 10"5 См, он обеспечивает инвариантное преобразование емкости (С) в частоту (¥), рис.2а, и проводимости в напряжение (V), рис.2.б, при tg5 до 5-ти, что достаточно для измерения параметров биологических объектов.

Зависимость частоты выходного сигнала от емкости ПИП уверенно описывается выражением При этом погрешность

инвариантного преобразования не более 1,5% в диапазоне измеряемых величин Спип=0>1"*"350 пФ, и обеспечении суммарной емкости контура

Для инвариантного преобразования проводимости применяется уравнение пересчета выходного напряжения контура

ос

Рис.1. Типовая структура параметрического модуля.

1/к =1т1 ёк,' где ^ит - ток источника тока, питающего контур, £к - суммарная проводимость контура на данной частоте, определяемая из выражения О,/... и п > где е - проводимость контура без преобразователя, б/ -

проводимость, вносимая преобразователем,, к\ И ¿2-коэффициенты.

Г|* 33 10»

Г'* 3 10* Г,,

•V» U10* F«

~ 110* а-Ез

¿.««»m'.JlO1

lio"" 1-й*" 110*'° 1-10*' о но"'" aio"" lio"1" 4-И)"10

a) 6)

Рис.2. Зависимость выходных параметров разработанного ВЧ диэлькометриче-ского параметрического модуля: а) частоты выходного сигнала FNK в Гц от изменений емкости Ск в пФ; б) напряжения на контуре U^g в Вольтах, от изменений емкости Ск в пФ; при значениях проводимости GN 1)110,7 мкСм, 2) 67,7 мкСм, 3)30,2 мкСм 4) 19,9 мкСм, 5) 10,1 мкСм 6) 5,0 мкСм.

В диапазоне низких частот (НЧ) предложено использовать релаксационные диэлькометрические измерительные модули. Методика их проектирования базируется на принципе выделения из релаксационной кривой участка, соответствующего вкладу i-того поляризационного фактора, обусловленного свойством структуры. При этом, путем подбора элементов цепей положительной ОС и интегрирования, точка пересечения, изменяющихся навстречу друг другу релаксационной кривой и кривой заряда конденсатора интегрирующей цепи, смещается на выбранный участок, и частота выходного сигнала несет информацию о спектральной составляющей.

На основе методики создан измерительный преобразователь (рис.3,в) с диапазоном измерения времен релаксации от 10-1 до 10-5 с (рис.4). Именно в этом диапазоне времен релаксации наиболее интенсивны процессы структурной поляризации, поэтому сканирование этого диапазона позволяет исследовать органические материалы в широком диапазоне условий существования.

За основу релаксационного диэлькометрического параметрического измерительного модуля (рис.3.в) взята схема релаксационного мультивибрато-

pa (рис.3 л) на основе операционного усилителя. Она используется как базовый модуль преобразования, модифицируется для расширения функциональных возможностей. Для этого в цепь положительной обратной связи (ПОС) мультивибратора вносится сложный фазовращатель (рис.3.6), состоящий из параллельных Св-двухполюсников Г"1<71. (71(72. Операторный коэффициент передачи этой цепи при С1 + С2 ^ ^ ^ СХ + С2 ^ ^ _-

Ы

в 1 + С2

С1+С2

т2 а г, 'а+в! сти, а Т| и Т2 - постоянные времени,-равен

К(Р) = ~--71— + С--.

г, р +1/ г2 Р + 1/т2

откуда выходное напряжение схемы равно

_ где С и g- нормированные значения емкости и проводимо-

(1)

(2)

Цвых

С1

уг

01

■ &±| ■II >

а)

б)

Р(т»,Бх)

Рис.3. Цепи релаксационного преобразователя: а) схема релаксационного мультивибратора б) цепь фазовращателя, образованная параллельными CG двухполюсниками в) релаксационный измерительный преобразователь

Замена фиксированных порогов ±Цп на инвертирующем входе базового модуля изменяющимся напряжением с выхода интегрирующей цепи дает напряжение

ад=(я+№М1-«Р(-'/г.))-Ы!, (3)

где ги=С„/Сн. При равенстве С/и, наступающем при ^=772, проис-

ходит автоматическое переключение схемы в инверсное состояние, откуда

,(С-&)-ехр{-Г/2-(1/га + 1/г.)) + 1 (4)

Г = 2-т„-1п-

1-8

Показано, что в предельных случаях из решения этого трансцендентного уравнения следует:

1.При и фиксированных т„ и 0\ цепь ПОС работает в режиме интегратора и период определяется лишь проводимостью 01

Г = 2 • г1( • 1п(1 + 61 / . (5)

При включении вместо С202 емкостного ПИП реализуется логарифмическое преобразование относительного сопротивления Кх/Я\=0у02 в период, -обеспечивая широкий динамический диапазон кондуктометрии.

2.При (С-я)®р[-Г/2-(1/^-1/^;)} »1 реализуется интегродифференцирующий режим цепи ПОС. Период преобразования определяется, в основном, постоянной времени исследуемого образца Т=Я2С2=ЯХСХ,

Т=2-ти-№С1-т-С2-№)-Ы{т-(С[+С2)}). (6)

Хотя, для расшифровки такой функции приходится использовать специальную программу, динамические возможности преобразователя расширяются, и фактически возникает качественно новый тип преобразователя.

ГШ

1 ю"* 1 ю"5 I ю"* 1 ю-* от 01 1 сек,

Рис.4. Зависимость частоты сигнала на выходе релаксационного ди-элькометрического параметрического модуля от времени релаксации Тцк=СуС»»дг

Для проверки точности преобразования проводимости и времени релаксации, рис.4, разработана методика калибровки с использованием образцовых двухполюсников. Они спроектированы на основе безындуктивных емкостей и проводимостей и позволяют имитировать эквивалентные параметры биологических образцов. На их основе исследована погрешность определения диэлектрических и релаксационных характеристик биологических объектов, связанная с девиацией частоты измерительного преобразования. Показано, что относительное отклонение частоты при измерении не превышает 5% от ширины дисперсионной кривой, что приводит к погрешности измерения не более 1%.

Третья глава посвящена разработке способа информационной оценки диэлькометрической системы, исследованию диэлектрических спектров сушеных хлебопекарных дрожжей, определению оптимального числа каналов измерения и их частотного разноса.

Замена частотного сканирования диэлектрических характеристик дискретными выборками позволяет заменить широкополосные преобразователи набором селективных, что облегчает проектирование и реализацию системы. При этом, такие блоки диэлькометра, в сочетании с повышенной устойчивостью по отношению к возмущающим факторам, позволяют формировать сетку измерительных сигналов в широком диапазоне частот. Для разработки оптимальной структуры системы необходимо выбрать частоты каналов измерений, обеспечивающих наибольшую информативность.

Информативность многоканальной диэлькометрической системы определяется корреляционными функциями каналов измерений. Снижение корреляции между выбранными каналами по мешающим факторам сужает область пересечения наблюдаемых множеств, что повышает избирательность контроля и точность при единичных многоканальных измерениях. Для моделирования корреляционных функций используется нормирование свертки

2

спектра со смещенным спектром на среднюю мощность спектра о О! П!

= [ае(сог)а£((со+0)г))\ , ^X ~~ \<гх(а>т)-(Гх((&+П)т))] .(7)

где со - нижнее опорное значение частоты, а текущий и фиксирован-

ный частотные разносы между низкочастотным и высокочастотным измерительными каналами. Функции б (<0т) и % (от) моделируются, например, на основе максвелл-вагнеровских представлений диэлектрических спектров.

Практический вид выражений (7) для определения автокорреляционной функции, например, по описанию Максвелла-Вагнера для составляющей е'

га

Ве'^ = \У(&,])-г{с>Х№со»

о (У)

« УМ^+^Ру гМЛ.^Х^а'^У'' ГДС ^ задан 1 + («У-Гу)г 1 + [(<ц-П4)-гД - задан-

ное у-ое время релаксации, со и й1-текущее и фиксированное значения частоты.

Значения дисперсий в знаменателе выражения (8) будут

йеЧ, = |к(й>,у)V®» Ое'2к] = \2{т,к,Л)г(10)

Теоретические расчеты с использованием методики оценки информативности на базе корреляционной функции для материалов с диэлектрическими характеристиками, описываемыми уравнениями Максвелла-Вагнера показывают, что частотный разнос каналов уже на 2 декады дает снижение уровня корреляции в 10 раз. Наибольший эффект наблюдается при работе на низких частотах, где проявления структуры и взаимодействия частиц особенно сильны.

Абсолютные значения частоты определяются исходя из частотных диэлектрических характеристик для конкретных материалов, поведение которых, в свою очередь, обусловлено факторами структуры и физико-химическими свойствами. Так анализ зависимостей, полученных экспериментально частотных зависимостей сушеных хлебопекарных дрожжей, представленных на рис.5, показал, что существуют две области частотной дисперсии диэлектрических характеристик. Первая - на частотах ниже 100 Гц, вторая - в области высоких частот (выше 107 Гц). При этом, амплитудно - фазовый анализ с использованием диаграмм Коул-Коула показал, что каждая область дисперсии обусловлена спектром времен релаксации.

а) б)

Рис.5. Спектры а) действительной и б) мнимой составляющих комплексной диэлектрической проницаемости сушеных дрожжей с влажностями 1)1,8%, 2)6,89%, 3)7,9%, 4)8,9%, 5)9,9%.

Степень состояния поверхности (рыхлая или плотная,.гладкая или неровная) при уплотнении дает соответствующий прирост ДП, что также рас-

ширяет функциональные возможности диэлькометрии. Групповое время релаксации зависит от влажности, состояния поверхности и характеристик зарождения и отмирания клеток. Это позволяет по динамике группового времени релаксации исследовать кинетику формирования биологической структуры дрожжей и создавать системы управления производством продуктов.

Для идентификации интенсивности поляризационных факторов диэль-ковлажностные характеристики сушеных дрожжей сравнивались с влажно-стной характеристикой модельной кварцевой суспензии. Выявлен аномальный рост диэлектрической проницаемости в низкой области частот согласующийся с теорией гигантской низкочастотной дисперсии Духина - Шилова. Он определяется величиной дипольных сил притяжения (как собственных, так и индуцированных), интенсивность проявления которых обусловлена долей полярных веществ в составе объекта.

Анализ исследованных образцов после годичного хранения показал, что процессы деградации, связанные с отмиранием клеток и изменением влаго-содержания привели к сдвигу частотных дисперсионных областей. Близкие по характеру проявления изменений диэлектрических характеристик наблюдаются и в эмульсиях типа вода в мазуте при расслоении этой системы. Это позволяет предполагать, что в обоих случаях кинетические характеристики процессов в значительной степени изменяют наблюдаемые величины.

Физическая интерпретация области высокочастотной дисперсии основана на соотношении длины волны воздействующего поля и размеров релаксаторов. Так наличие дисперсии на частотах свыше 107 Гц говорит о наличии воды в материале. Поэтому качественный анализ в отношении иных составляющих смеси, входящих в неё на молекулярном уровне, возможен при формировании измерительных каналов на частотах ОВЧ и СВЧ диапазонов.

С целью выявления оптимальных частот измерительного преобразования дан анализ чувствительности и проведена информационная оценка полученных диэлектрических спектров. Для оценки информативности дополнительного вводимого канала оценивается, например, степень взаимной корреляции результатов измерений диэлектрических величин на каждой частоте

К1к = , ЬМ) • (И)

При рассмотрении частотных характеристик, описываемых совокупностью дискретных значений, корреляционный интеграл в числителе заменяется суммой произведений сдвинутых по частоте значений диэлектрических ве-

где / - индекс, определяющий образцы с различной влажностью; п - индекс, устанавливающий частоты измерений; к - индекс, указывающий частоты

сдвига; т - индекс, определяющий частоты, относительно которых производится сдвиг.

Значения дисперсий и, определяются

п/ Гс' г>Д2 - УР" (13)

п-1 п=1

Анализ чувствительности диэлектрических характеристик к изменению влажности показал, что наиболее выгодно с позиции инструментальной погрешности и чувствительности вводить каналы измерений на частотах сотни Гц - единицы кГц. Однако анализ взаимной коррелированности диэлектрических характеристик показал, что введение каналов по обеим составляющим в этом частотном диапазоне невыгодно, а более оптимально использование канала измерений по величинам, отражающим одновременно обе со-ставляюгцие, т.е. времени релаксации (т) или тангенса угла диэлектрических потерь

На высоких частотах каналы измерений выбираются исходя из частотного разноса на 4-6 декад относительно частоты низкочастотного канала. Соответственно при выборе канала на низкой частоте сотни Гц на высоких частотах требуется частоты единицы - десятки МГц. В то же время анализ чувствительности показал, что наиболее выгодно использовать диапазон частот сотни кГц — десятки МГц. Поэтому вводим каналы измерений по обеим составляющим комплексной диэлектрической проницаемости на частотах порядка единиц МГц и на частотах порядка сотен Гц комбинированный по времени релаксации.

Четвертая глава посвящена разработке структуры многофункциональной диэлькометрической системы (анализатора сушеных дрожжей), разработке алгоритмов и уравнений совместной обработки результатов многоканальных измерений с целью повышения точности измерений, градуировке системы в единицах влажности и подъемной силы сушеных хлебопекарных дрожжей.

В качестве альтернативы широкополосному измерительному преобразованию, предложена минимальная структура диэлькометрической ИИС, (рис.6), для контроля сыпучих биологических продуктов. Она содержит два канала по составляющим комплексной диэлектрической проницаемости на частоте 2,5 МГц и один комбинированный, измеряющий время релаксации, на частоте 250 Гц.

Разработанная система контроля сыпучих биологических продуктов (рис.6), состоит из плоскопараллельного дифференциального емкостного первичного измерительного преобразователя (ПИП) - 1, источника тока высокой частоты - 2, ВЧ измерителей диэлектрической проницаемости е'-4и коэффициента потерь е" - 5 и НЧ преобразователя - 6. Микроконтроллер (МК)- 7 управляет измерительными блоками 4, 5, 6 и периодически череду-

ет ВЧ и НЧ режимы с помощью электронного коммутатора - 3. Кроме того, МК обрабатывает сигналы и выводит на цифровой дисплей - 8 поочередно

4 7 ■

Рис.6. Минимальная структура многофункциональной диэлькометрической системы. 1 - емкостный ПИП, 2 - ВЧ источник тока, 3 - коммутатор, 4,5,6 - измерительные преобразователи е', е", т, 7 - микроконтроллер, 8 - дисплей.

Строгое математическое моделирование в многоканальных информационно-измерительных системах сопряжено с гипертрофированным ростом объема вычислительных операций, не оправдывающим достигаемое повышение точности. Поэтому алгоритмы обработки результатов многоканальных измерений и регулировки многоканальных систем сложны и, зачастую, опираются на чистую эмпирику. Их существенное упрощение достигается при использовании метода физических итераций, основанного на выделении в измерительном преобразовании рангов факторов и их поэтапном моделировании.

В системах технологического контроля, например влагометрии, чаще всего, влияющие факторы проявляются как модулирующие воздействия, сопровождаемые аддитивным сдвигом. Причем в производственных условиях, обычно, доминируют модулирующие воздействия: влияние неравномерности заполнения измерительного преобразователя сыпучим материалом (фактор порозности), контактные явления, когезия и адгезия образца в преобразователе и др. В этом случае алгоритм физической итерации будет следующий:

1. Провести статистическую обработку и нормировку показаний каналов измерения, унифицирующую вид функций преобразований для каждого типа канала, но сохраняющую различия в весовых коэффициентах.

2. Представить воздействия влияющих факторов в функции преобразования каждого канала.

3. Провести совместный анализ полученных выражений.

В соответствии с конфигурацией системы (рис.6) обозначим: два ВЧ канала, раздельно преобразующие в нормализованные выходные сигна-

лы, как каналы - Г И С/, а НЧ канал, преобразующий время релаксации Т в нормализованный сигнал, как канал О.

В разработанной системе контроля сыпучих материалов функции преобразования для каналов и и Ж относительно например, влажности будут

и=т-[(1-а-1У) + Ь-1Г2], (14)

Р=Р1-[1-(с-1У + с1-№г)\, (15)

где а, Ь, с и (1 - весовые коэффициенты; IV - контролируемый параметр (влажность); С/1, /Л - начальные значения шкалы каждого измеряемого параметра. Тогда производная по W от таких выражений характеризует чувствительность каждого канала измерения, снижающуюся с уменьшением влажности.

Влияние модулирующих воздействий можно представить весовым коэффициентом типа (1+к-р), где к - коэффициент вариации влияющего фактора, а р - его некоторое нормированное значение. Тогда выражения (14) и (15) для каналов преобразуются в выражения вида

и = т-(\ + к-р)\\-а-Ш+Ь-\Уг], (16)

К=Л-(1+*-р)-[1-(с-И'+</.»'1)]- (17)

Совместный анализ уравнений (16) и (17) показывает, что их отношение полностью выключает влияющие факторы и может рассматриваться как дополнительный канал измерения. Кроме того, при низких значениях влажности чувствительность такого канала отношений возрастает, а шкала линеаризуется.

е-э

«я

...

<< 3* ф-" X

8 10 а1

«и

«и В-В от»

о„

о-о

- -

8 10 да, .та.

Рис.7. Отклонения расчетных значений влажности \У (а) и нормированных показаний комбинированного канала С' (б), при различных влажностях W, для разных партий дрожжей.

В реальных условиях, на модуляционную характеристику накладываются аддитивные сдвиги, спровоцированные изменением условий существования и роста живых организмов. Использование результатов измерений канала О позволяет частично устранить аддитивную составляющую, за счет наличия связи между отклонениями его показаний и функции преобразования по № от среднего (рис.7). В этом случае алгоритм обработки результатов измерений, для устранения аддитивной погрешности, дополняется этапом сравнения результатов измерений по влажности, полученных от высокочастотных каналов и низкочастотного. Так как функция преобразования низкочастотного канала, как правило, нелинейная, то весь диапазон изменений канала О от влажности (№) разбивается на несколько поддиапазонов. В каждом поддиапазоне показания сравниваются и, в случае несоответствия показаний низкочастотного канала полученному значению измеряемого параметра, производится грубая корректировка влажности путем прибавления или вычитания постоянной составляющей в конечном результате.

Применение показаний канала О в качестве тестовых не позволяет вносить оперативные изменения в программное обеспечение, т.к. требует набора базы данных для описания функций влажности и канала О в нормальных условиях. Более удобно использовать уравнения, при введении в которые показаний канала в проводится аддитивный сдвиг числителя и мультипликативный сдвиг знаменателя, а из показаний самого низкочастотного канала извлекается постоянная составляющая.

Проверка этого алгоритма проведена при разработке математического обеспечения анализаторов сушеных дрожжей АСД1 и его модификации АСД2. При этом получены следующие эмпирические уравнения, снижающие разброс показаний влагосодержания

где 1 - порядковый номер измерения.

Эксперименты по определению влажности сушеных дрожжей с использованием разработанной установки показали, что при частотном разносе в 45 декад взаимная межканальная корреляция снижается до 0,6, и применение уравнений (18-20) позволяет снизить случайную погрешность одновременного воздействия модулирующей и аддитивной составляющих, с ±2,0% до ±1,5% по абсолютной величине. При оценке погрешности только от модулирующих воздействий, проведенных для сушеных дрожжей, относящихся к одной партии, отмечено, что в диапазоне от 4% до 10,5% измеряемой влажности погрешность от модулирующих воздействий снижается с ±0,6 до

(18)

Щ =

Щ = (и,/Р,- 0,019) • С, -20,66 / и,, / У, + (в, - 4150) / 70) - 52,3 в,! 700 -9,36

-2,6'

(19)

(20)

±0,2%, по абсолютной величине, при использовании выражения (18). В диапазоне от 10,5% до 12% достижение того же уровня погрешности обеспечивается выражением (19). Для выражения (20) модулирующие воздействия дают соответственно погрешность измерения влажности ±0,3% в диапазоне влажностей от 4% до 12%.

В ходе работы проведена градуировка многофункциональной системы в отношении подъемной силы сушеных хлебопекарных дрожжей на основе оценки степени корреляции измеряемого параметра и измеряемых характеристик (С/, Р И О). Наибольшую коррелированность (до 75%) и стабильность обнаружил канал G, показания которого и были приняты за основу градуировочной кривой по подъемной силе.

Для поверки разработанной многоканальной системы предложено использовать одновременно образцовые электрорадиоэлементы, образцы-имитаторы и натуральные образцы. Поверка системы проводится по частям и включает в себя этапы: поблочной поверки для оценки передаточной функции, поверки системы относительно измеряемых параметров с применением образцовых электрорадиоэлементов, поверки системы относительно измеряемых физических величин с применением образцов-имитаторов и окончательной поверки относительно измеряемых свойств с помощью натуральных образцов.

Некоторые трудности при аттестации вносит проявление распределенных параметров ПИП, из-за того, что каналы измерений разнесены по частоте. Поэтому разработана методика, основанная на учете свойств заполненного и пустого преобразователя, позволяющая учесть влияние индуктивных свойств ПИП.

Таким образом, в результате проведенных исследований было установлено, что дисперсионные характеристики е' И е" позволяют в биологических объектах судить о количественном составе основных компонентов, о состоянии структуры и динамики её перестройки. Из характеристик (рис.5) следует, что весь этот объем информации можно получить при проведении измерений на двух фиксированных или слабо девиирующих частотах. Одна должна быть выбрана порядка единиц МГц, а другая порядка сотен Гц.

Состав исследуемых материалов содержит исходные компоненты и новообразования, возникающие в технологических процессах переработки и транспортировки. Следовательно, по характеристикам, отражающим состав, можно измерять концентрационные параметры биологических объектов.

Процессы, протекающие в исследованных материалах, отражаются скачками диэлектрических характеристик, в основном в низкочастотной области. Следовательно, динамический контроль диэлектрических характеристик позволяет судить о таких процессах, как рождение нового, деградация, расслоение систем, фазовые превращения и т.д.

Средства измерения, обеспечивающие получение статических и динамических характеристик на разнесенных частотах позволяют контролировать перечисленные факты и процессы, т.е. относятся к многофункциональным.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в работе комплексных исследований способов формирования измерительной информации при диэлькометрии дисперсных систем, разработаны технические средства и структура многофункциональной измерительной диэлькометрической системы, а также алгоритмы обработки её результатов. Создан и внедрен в технологический процесс трехканальный диэлькометрический анализатор сушеных хлебопекарных дрожжей, обеспечивающий функции измерения их влажности с повышенной точностью и подъемной силы.

Основные выводы и результаты работы.

1. На основании установленной взаимосвязи между физическими свойствами объекта и процессами формирования измерительной информации при диэлькометрическом контроле дано теоретическое решение задачи по определению способа оценки информативности диэлькометрии, на основе которого проведена оценка информативности диэлькометрического преобразования, а также определены пути её повышения.

2. Теоретически обоснована необходимость перехода в диэлькометрической системе от сканирующих широкополосных устройств к нескольким узкополосным в разных частотных диапазонах. Разработан способ выбора числа и частот каналов измерения, на основе оценки их корреляционных свойств.

3. Разработан способ построения диэлькометрической системы на основе узкополосных автоматически перестраиваемых диэлькометрических измерительных модулей, в которых, для повышения помехоустойчивости преобразования, совмещены функции цепей инвариантного преобразования параметров Св-двухполюсников и формирования частотного выходного сигнала.

4. Разработаны способы построения, электрические схемы и метрологическое обеспечение ВЧ и НЧ автоматически перестраиваемых измерительных модулей, обеспечивающих соответственно в диапазонах 1-10 МГц и 100 Гц-10 кГц инвариантное преобразование емкости С и проводимости в, а также времени релаксации т в частоту, с относительной погрешностью не более 1,5%.

5. Созданы научные основы проектирования диэлькометрических многофункциональных анализаторов, задающие выбор оптимальных частот измерительного преобразования на базе методики оценки корреляционной

связи диэлектрических спектров с применением уравнений Максвелла-Вагнера.

6. Получены диэлектрические спектры и предложена физическая модель сушеных хлебопекарных дрожжей.

7. На основе анализа чувствительности и корреляционного анализа диэлектрических спектров получены частоты для формирования каналов измерений диэлькометрического анализатора сушеных хлебопекарных дрожжей.

8. Разработанные алгоритмы и уравнения обработки измерительных данных обеспечивают снижение случайной погрешности измерения влажности с ±2,0% до ±1,5% по абсолютной величине при однократных измерениях, что позволяет более оперативно и точно контролировать технологический процесс сушки.

9. Предложенный способ выделения измерительной информации о подъемной силе сушеных хлебопекарных дрожжей и градуировки системы,в единицах подъемной силы обеспечивает её измерение с точностью ±15 минут.

10. Разработаны основные принципы метрологического обеспечения многофункциональной диэлькометрической, системы. Предложена методика учета влияния индуктивных свойств ПИП при изменении частоты измерения, основанная на сравнении свойств заполненного и пустого преобразователя..

НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Учет влияющих факторов при диэлькомет-рии нефтяных смесей. Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции ИжГТУ.- Ижевск.: ИжГТУ, 1998, с. 263-264.

2. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Диэлькометрия нестационарных дисперсных систем. Информационные аспекты. Аналитика и контроль, 2000 г. Т.4, №1,с.31-36.

3. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г., Розенталь О.М. Диэлькометрия нестационарных дисперсных систем. Техническое обеспечение. Аналитика и контроль, 2000 г. Т.4, №2, с.157-163.

4. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Повышение точности измерения влажности при многоканальном контроле влажных материалов В кн.: На передовых рубежах науки и инженерного творчества. Труды второй международной науч.-технич. конференции Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук РФ. Екатеринбург, УГТУ, с. 236-238.

5. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Многофункциональность, как метод повышения информативности системы контроля свойств гетерогенных материа-

у-3123

лов. В кн.: На передовых рубежах науки и инженерного творчества. Труды второй международной науч.-технич. конференции Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук РФ. Екатеринбург, УГТУ, с. 238-240.

6. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Повышение достоверности измерительной информации В сб. Информационные технологии в инновационных проектах. Труды 111 международной научно-технической конференции. Часть 1. Ижевск: ИжГТУ, 2001 г., стр. 115-116.

7. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Повышение информативности диэлькометрии дисперсных систем Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Шестая Международная Научно-технич. конф. студентов и аспирантов: Тезисы докладов. М.: Издательство МЭИ, 2000г. Т.1 с. 344.

8. Чикуров Т.Г. Алгоритмы повышения точности при диэлькометрических измерениях./ В сб. Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права. Научные труды IV Международной научно-практической конференции. Кн. «Приборостроение». Москва: МГАПИ, 2001 г., с.188 -192.

9. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Метрологические аспекты многофункциональной диэлькометрии / В сб. Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права. Научные труды V Международной научно-практической конференции. Кн. «Приборостроение». Москва: МГАПИ, 2002 г., с. 155-158.

10. Чикуров Т.Г. Алгоритмы повышения многофункциональности диэлькометрии // Информационные технологии в инновационных проектах: Тр.IV Междунар. Науч.-технич. Конф. - В 4 ч. - Ч. 4. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. -136 с, с.101-102.

Автореферат

Исследование и разработка многофункциональной диэлькометрической информационно-измерительной системы

Подписано в печать 3.02.04. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Усл.-печ. л. 1,40. Уч.-изд. л. 1,82. Тираж 100 экз. Заказ № 24. Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ. Издательство и типография ИжГТУ. 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7

Т.Г. Чикуров

Условные обозначения и сокращения.

Введение.

Глава 1. Методы и средства измерения диэлектрических величин.

1.1. Диэлектрические свойства материалов и отражение макропроявлениями микроструктурных факторов.

1.2. Анализ способов учета микропроявлений в макропараметрах.

1.3. Исследование диэлькометрических методов и средств.

1.4. Выбор методов применимых для решения поставленной задачи.

Выводы.

Глава 2. Исследование информативности диэлькометрического измерительного преобразования и разработка элементов многофункциональных диэлькометрических систем.

2.1. Информационная оценка диэлькометрического измерительного преобразования.

2.2. Анализ методов диэлькометрического преобразования.

2.3. Разработка диэлькометрических узкополосных автоматических измерительных модулей для многофункционального контроля.

2.4. Исследования метрологических характеристик диэлькометрических параметрических измерительных модулей.

Выводы.

Глава 3. Информационная оценка диэлькометрии сушеных хлебопекарных дрожжей.

3.1. Информационная оценка многофункциональной системы.

3.2. Исследование диэлектрических свойств сушеных хлебопекарных дрожжей.

3.3. Анализ диэлектрических спектров сушеных хлебопекарных дрожжей.

3.4. Информационная оценка диэлектрических спектров и выбор частот измерительного преобразования.

Выводы.

Глава 4. Разработка многофункциональной диэлькометрической информационно-измерительной системы.

4.1. Синтез структуры многофункциональной диэлькометрической системы.

4.2. Совмещение каналов и разработка алгоритмов совместной обработки результатов многоканальных измерений.

4.3. Разработка уравнений повышения достоверности результатов многоканальных измерений диэлькометрического анализатора сушеных хлебопекарных дрожжей АСД1.

4.4. Разработка уравнений выделения информации о подъемной силе сушеных хлебопекарных дрожжей из результатов измерений АСД1.

4.5. Разработка способов поверки многофункциональных диэлькометрических систем.

Выводы.

Объектом исследования являются методы и средства измерения диэлектрических характеристик гетерогенных диссипативных диэлектриков.

Предметом исследования является изучение методов формирования измерительной информации при контроле физических и технологических характеристик дисперсных систем и разработка на этой основе многофункциональных диэлькометрических средств.

Актуальность темы. Производство современных высококачественных материалов невозможно без совершенствования технологии. Для этого в современных технологических процессах стремятся повысить достоверность контроля и увеличить число контролируемых свойств продукта. Так, в ходе производства многокомпонентных материалов, наиболее полная характеристика объекта достигается при контроле: концентрации составляющих, характеристик, отражающих динамику процессов массопереноса и особенностей химического взаимодействия компонентов, дефектов структуры и других параметров. Применение экстенсивного подхода, при котором для измерения каждого из параметров используются отдельные специализированные средства, нерационально. Более эффективно, применение интенсивных автоматизированных методов, основанных на способах наиболее полного использования получаемой информации, что требует принципиально новых подходов к её получению.

Учитывая высокую степень взаимосвязи измеряемых характеристик и контролируемых параметров, рационально для построения систем технологического контроля использовать многофункциональные измерительные системы.

В многофункциональной системе каждый информационный поток содержит сведения о нескольких контролируемых технологических параметрах. В итоге количество подсистем в такой системе контроля значительно снижено, но их информационная насыщенность повышена. Для выделения в информационном потоке составляющей, обусловленной мешающими факторами, и получения в чистом виде полезной информации, обеспечивающей принятие верных решений, применяются интеллектуальные системы обработки данных.

Особенно важно для контроля состава и свойств гетерогенных материалов обеспечить применение многофункциональных диэлькометрических систем, базирующихся на измерении составляющих комплексной диэлектрической проницаемости. Принципиально важно их использование для контроля параметров такого класса материалов, как дисперсные системы, широко распространенных в агропромышленном комплексе, химической индустрии, легкой промышленности и т.д. При этом многофункциональная диэлькометрия обеспечивают неразрушающий анализ, что позволяет встраивать измерительные модули на её основе непосредственно в технологический процесс и, при непрерывном контроле продукции, оперативно корректировать его параметры.

Физический принцип диэлькометрического преобразования обеспечивает высокую чувствительность к различным факторам микро- и макроструктуры. Его применение для контроля объектов органической природы, обладающих спектром неоднородностей и, являющихся в этом плане высокоинформативными объектами, наиболее эффективно. В этом случае системы контроля на основе многофункционального диэлькометрического преобразования, за счет совместной обработки информации с нескольких измерительных каналов, позволяют, из комплексного воздействия на диэлектрические характеристики, выделить влияние отдельных компонентов и свойств объекта.

Однако внедрение многофункциональных диэлькометрических систем контроля тормозится отсутствием единого подхода к их созданию и организации. Поэтому задача разработки многофункциональных диэлькометрических методов и средств контроля дисперсных систем в целом и объектов органической природы, в частности, весьма актуальна.

Исследования выполнены в соответствии с планом обучения в аспирантуре по теме "Исследование и разработка многофункциональной диэлькомет-рической системы", в течение 3-х лет с 1997г. по 2000г., а также научным планом работы кафедры КиПР СПИ с 1997 по 2003 г "Разработка анализаторов состава и свойств гетерогенных материалов".

Цель работы — исследование способов формирования измерительной информации при диэлькометрии дисперсных систем и разработка многофункциональных диэлькометрических средств контроля органических материалов.

Для достижения поставленной цели решались задачи:

1. Теоретическое исследование феноменологии проявлений физических и физико-химических факторов и свойств объектов живой природы в их макроскопических электрофизических параметрах.

2. Исследование процессов формирования измерительной информации при диэлькометрическом контроле биологических объектов.

3. Исследование и разработка способов реализации измерительных цепей для многофункциональной диэлькометрической системы.

4. Создание методологии проектирования и метрологического обеспечения многофункциональных диэлькометрических систем. 5. Разработка структурных и алгоритмических методов выделения информации о параметрах объектов живой природы при многофункциональном преобразовании.

Методы исследований. В работе использовались: методы теории информации для исследования процессов формирования информационных потоков, методы корреляционного анализа для выявления возможности построения многофункциональных систем, методы математического моделирования эквивалентных CG-двухполюсников, как средство повышения разрешающей способности традиционных средств измерений, экспериментальные исследования модельных систем и оптимизация на их основе алгоритма обработки измерительной информации, научные основы проектирования средств многофункционального диэлькометрического контроля.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 10 научных публикациях.

Аннотация диссертационной работы по главам. Диссертационная работа содержит введение, четыре главы и заключение на 132 страницах машинописного текста. В работу включены 43 рисунка, 3 таблицы, библиографический список из 121 наименований и приложение. В первой главе проводится обзор по научным и библиографическим источникам методов и средств многофункциональной диэлькометрии. Во второй главе, дается информационная оценка диэлькометрического измерительного преобразования, осуществляется поиск оптимальных структур диэлькометрических измерительных преобразователей для работы в многофункциональной системе, разрабатываются схемы диэлькометрических параметрических измерительных модулей, обеспечивающих работу системы в различных частотных диапазонах, приводятся их метрологические характеристики. В третьей главе на основе информационной оценки системы разрабатывается методика выбора числа измерительных каналов и их частотного разноса, исследуются частотно-влажностные характеристики сушеных хлебопекарных дрожжей, проводится их феноменологический анализ, на основе анализа чувствительности и корреляционного анализа выявляются оптимальные частоты разноса измерительных каналов. В четвертой главе проводится синтез оптимальной структуры многофункциональной диэлькометрической системы и определяется погрешность одноканального преобразования, разрабатываются алгоритмы совместной обработки измерительных данных, разрабатываются уравнения повышения точности результатов многоканальных измерений, разрабатываются уравнения для выделения информации о подъемной силе сушеных дрожжей, разрабатываются способы метрологической аттестации системы.

Основные выводы и результаты:

1. На основании установленной взаимосвязи между физическими свойствами объекта и процессами формирования измерительной информации при ди-элькометрическом контроле дано теоретическое решение задачи по определению способа оценки информативности диэлькометрии, на основе которого проведена оценка информативности диэлькометрического преобразования, а также определены пути её повышения.

2. Теоретически обоснована необходимость перехода в диэлькометрической системе от сканирующих широкополосных устройств к нескольким узкополосным в разных частотных диапазонах. Разработан способ выбора числа и частот каналов измерения, на основе оценки их корреляционных свойств.

3. Разработан способ построения диэлькометрической системы на основе узкополосных автоматически перестраиваемых диэлькометрических измерительных модулей, в которых, для повышения помехоустойчивости преобразования, совмещены функции цепей инвариантного преобразования параметров CG-двухполюсников и формирования частотного выходного сигнала.

4. Разработаны способы построения, электрические схемы и метрологическое обеспечение ВЧ и НЧ автоматически перестраиваемых измерительных модулей, обеспечивающих соответственно в диапазонах 1-10 МГц и 100 Гц-10 кГц инвариантное преобразование емкости С и проводимости (7, а также времени релаксации т в частоту, с относительной погрешностью не более 1,5%.

5. Созданы научные основы проектирования диэлькометрических многофункциональных анализаторов, задающие выбор оптимальных частот измерительного преобразования на базе методики оценки корреляционной связи диэлектрических спектров с применением уравнений Максвелла-Вагнера.

6. Получены диэлектрические спектры и предложена физическая модель сушеных хлебопекарных дрожжей.

7. На основе анализа чувствительности и корреляционного анализа диэлектрических спектров получены частоты для формирования каналов измерений диэлькометрического анализатора сушеных хлебопекарных дрожжей.

8. Разработанные алгоритмы и уравнения обработки измерительных данных обеспечивают снижение случайной погрешности измерения влажности с ±2,0% до ±1,5% по абсолютной величине при однократных измерениях, что позволяет более оперативно и точно контролировать технологический процесс сушки.

9. Предложенный способ выделения измерительной информации о подъемной силе сушеных хлебопекарных дрожжей и градуировки системы в единицах подъемной силы обеспечивает её измерение с точностью ±15 минут.

Ю.Разработаны основные принципы метрологического обеспечения многофункциональной диэлькометрической системы. Предложена методика учета влияния индуктивных свойств ПИП при изменении частоты измерения, основанная на сравнении свойств заполненного и пустого преобразователя.

Практическая ценность и реализация результатов работы 1. Результаты исследований использовались при создании диэлькометрической установки нового поколения, отличающейся от известных тем, что широкополосное сканирующее преобразование заменено несколькими узкополосными, оптимально разнесенными по частоте.

2. Предложен принцип построения узкополосных автоматически перестраиваемых диэлькометрических измерительных модулей и созданы их практические конструкции для разных частотных диапазонов.

3. Созданные средства измерения позволяют у хлебопекарных дрожжей контролировать влажность, подъемную силу и степень деградации. У нефтепродуктов - влажность и динамические характеристики: расслоение и седиментацию.

4. Предложенные алгоритмические способы снижения влияния неинформативных фоновых факторов позволили снизить погрешность измерения исследованных органических материалов до требуемого уровня. Результаты экспериментальных исследований позволяют формировать градуировочные характеристики технологических средств измерений, которые могут быть использованы разработчиками при опытно-конструкторской разработке и серийном производстве комплекса измерительных средств.

5. Разработана многофункциональная система измерения влажности и подъемной силы сушеных хлебопекарных дрожжей, обеспечивающая учет неравномерности заполнения объема измерительного преобразователя, а также отклонений в химическом составе материала. Разработки внедрены на Сарапульском дрожжепивоваренном заводе.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждена использованием современных научно-обоснованных методов обработки информации, применением калибровочных образцов и эталонов, поверенных средств измерений; независимой экспертизой и апробацией основных материалов исследования на производстве и в учебной практике. Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на конференциях: XXXI научно-техническая конференция Ижевск, ИжГТУ, 1998 г.; вторая международная научно-техническая конференция Регионального Уральского отделения Академии инженерных наук РФ, Екатеринбург, УГТУ, 2000 г.; Шестая Международная Научно-техническая конференция студентов и аспирантов, Москва, МЭИ, 2000 г.; III международная научно-техническая конференция, Ижевск, ИжГТУ, 2001 г.; IV Международная научно-практическая конференция, Москва, МГАПИ, 2001 г.; V Международная научно-практическая конференция, Москва, МГАПИ, 2002 г; IV Международная научно-техническая конференция, Ижевск, ИжГТУ, 2003 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в работе комплексных исследований способов формирования измерительной информации при диэлькометрии дисперсных систем, разработаны технические средства и структура многофункциональной измерительной диэлькометрической системы, а также алгоритмы обработки её результатов. Создан и внедрен в технологический процесс трехканальный ди-элькометрический анализатор сушеных хлебопекарных дрожжей, обеспечивающий функции измерения их влажности с повышенной точностью и подъемной силы.

1. Ханаи Т. Электрические свойства эмульсий. В кн.: Эмульсии. Л.: 1972, с.363-382.

2. Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область слабых полей). М.:, Л.: Тех-теориздат, 1949.-500с.

3. Хиппель А.Р. Диэлектрики и волны. Перев. с англ., М.: ИЛ, 1960. - 438с.

4. Браун В. Диэлектрики. Перев. с англ., М.: ИЛ, 1961. - 326с.

5. Фрелих Г. Теория диэлектриков. М.: ИЛ, 1960. - 248с.

6. Челидзе Т.Л., Деревянко А.И., Куриленко О.Д. Электрическая спектроскопия гетерогенных систем. Киев: Наукова думка, 1977. - 231с.

7. Богородский Н. П., Волокобинский Ю. М., Воробьев А. А., Тареев Б. М. Теория диэлектриков. М.-Л.: Энергия, 1965.- 237с.

8. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. — М.: Высшая школа, 1977.-352с.г ч

9. Кнеллер В.Ю. Автоматическое измерение составляющих комплексного сопротивления. М.- Л.: Энергия, 1967.- 368с.

10. Кнеллер В.Ю., Боровских Л.П. Определение параметров элементов двухполюсников. М.: Энергоатомиздат, 1986.-143с.

11. П.Губкин А.Н. Физика диэлектриков. Учебн. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1971.-272с.

12. Кричевский Е.С. Высокочастотный контроль влажности при обогащении полезных ископаемых. М.: Недра, 1972.- 216с.

13. Матис И.Г. Электроемкостные преобразователи для неразрушающего контроля. Изд. 2-е, перераб. и доп. Рига: Зинатне, 1982.-304с.

14. Электро-технические измерения при физико-химических исследованиях / В.В. Ветров, Е.Н. Долгов, В.П. Катушкин, А.А. Маркелов. Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1979. - 272с.

15. Ф. Эме. Диэлектрические измерения. Л.: Химия, 1967.-263с.

16. Форейт И. Емкостные датчики неэлектрических величин М.: Энергия, 1966.-122с.

17. Рез И.С., Поплавко Ю.М. Диэлектрики. Основные свойства и применение в электронике. М.: Радио и связь, 1989. - 288с.

18. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М.: Энергия, 1973.328 с.

19. Coll K.S., Coll R.H. Dispersion and Absorbtion in Dielectrics/ J.Chem. Phys., 1941,9, p. 341-351.

20. JIoop Г. П. де. Диэлектрические свойства гетерогенных влагосодержащих смесей. // Приборы и системы управления.-1974. N9,- с. 19-22

21. Подкин Ю.Г. Исследование и разработка диэлькометрических средств оперативного контроля дисперсных систем с повышенной проводимостью. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Свердловск: 1980,210с.

22. Wagner К. W. Erklarung der dielektrishen Nachwirkungsvorgange auf grund Maxwellischer Vorstellungen. Arch-Ebektrotechn., 1914.- B. 2; s. 371-387.

23. Харитонов E.B. Диэлектрические материалы с неоднородной структурой. М.: Радио и связь, 1983, 128 с.

24. Беляков B.JI. Автоматический контроль параметров нефтяных эмульсий: справочное пособие. М.: Недра, 1992.-202с.

25. Дебай П. Полярные молекулы. Пер. с нем. М. JL: Государственное на-учно-техн. издательство, 1931. - 247с.

26. Рез И.С., Поплавко Ю.М. Диэлектрики. Основные свойства и применение в электронике. М.: Радио и связь, 1989. — 288 с.

27. Клугман И.Ю. Факторы, влияющие на диэлектрическую проницаемость эмульсий типа В/М. — Коллоидный журнал, 1974, т.36, вып.6, с. 1062 — 1065.

28. Клугман И.Ю. Влияние флокуляции на диэлектрическую проницаемость эмульсий типа В/М. Коллоидный журнал, 1974, т.36, вып.1, с. 49 - 53.

29. Заринский В.А., Ермаков Е.И. Высокочастотный химический анализ. — М.: Наука, 1970. 200с.

30. Деревянко А.И., Сперкач B.C., Куриленко О.Д. Комплексная диэлектрическая проницаемость матричной дисперсной системы.// Коллоидный журнал.- 1975.- 37, №12, с. 261-266.

31. Тасев Д.К., Фридрихсберг Д.А. О частотной зависимости электропроводности и емкости капилярно пористых тел в растворах электролитов.// Колл.журн., 1976.- 38, № 3, с. 519-523.

32. Casperis G. de и др. Automated electrorotation: Dielectrik characterization of living cell by real time motion /.// Measaasci and technol J. Phys. E. - 1998, 9, №3, c.518 - 529

33. Schwan H.P. etal. On the Low Freguency Dielectric Dispersion of Colloidal Particles in Electrolyte Solition. J. Phys. Chem., 1963.- 66, p. 2626-2636.

34. Сидорова М.П., Тасев Д.К., Фазилова M. Диафрагмы кварцевых нитей. // Колл. журн., 1976.- 38, № 4, с. 801-803.

35. Мецик М.С. Свойства водных пленок. В сб. Физико-химические свойства водных смесей. С-Пб.: Изд. С-Пб университета, 1991.- 189 с.

36. Астафьев М.Г. Релаксационные спектры импеданса электрода // Электрохимия.- 2000 36, №3 с. 294-305.

37. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измере-ниях.Т1. — М.: Мир, 1983.-312с

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

39. Самойлов О. Я. Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов. М.: Изд. АН СССР.- 1957,286с.

40. Усиков С. В. Электрометрия жидкостей. JL: Химия, 1974.- 144с.

41. Wolter F., Thom F. A paralle-plate capacitor used to determine the complex perittivity of supercooled aqueous solutions in the 1MHz range // Meas. Sci. and Technol. J. Phys. E. 1996.7, № 6 - s. 969-975.

42. JIoop Г.П. де. Диэлектрические свойства гетерогенных влагосодержащих смесей. // Приборы и системы управления.-1974, N9.- С. 19-22.

43. Надь Ш.Б. Диэлектрометрия. М.: Энергия, 1976. 200с.

44. Эпштейн С.Л. Измерение характеристик конденсаторов М.-Л.: Энергия, 1965.- 236 с.

45. Емкосины// Ф.Б.Гриневич и др. -Киев: Наукова думка, 1990.-166 с.

46. Грохольский А.Л. Измерители добротности куметры Новосибирск: "Наука", 1966.-95с.

47. Бухгольц В.П., Тисевич Э.Г. Емкостные преобразователи в системах автоматического контроля и управления М.: Энергия, 1972.- 77с.

48. Гриневич Ф.Б., Новик А.И. Измерительные компенсационные устройства с емкостными датчиками. Киев.: Наукова думка, 1987.-1 Юс.

49. Полулях К.С. Резонансные методы измерений.- М.: Энергия, 1980. -120с.

50. Абрамов Ю.А., Крысин Ю.М., Путилов В.Г. Анализ и расчет точностных характеристик преобразователя параметров параллельных RC- цепей// Датчики и сист. 2000, №8.-С. 20-22

51. Волгин Л.И. Аналоговые операционные преобразователи для измерительных приборов и систем. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 208 с.

52. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей / А.И. Мартяшин, К.Л. Куликовский, С.К. Куроедов, Л.В. Орлова; Под ред. А.И. Мартяшина. — М.: Энергоатомиздат, 1990. -216 с.

53. Агамалов Ю.Р., Бобылев Д.А., Кнеллер В.Ю. Измеритель-анализатор параметров комплексных сопротивлений на основе ПЭВМ//Измерительная техника. 1996, №6.- С.56-60.

54. Цапенко М.Г. Измерительные информационные системы. — М.: Энерго-издат, 1985.- 439 с.

55. Цифровые приборы и системы для измерений параметров конденсаторов /С.Л. Эпштейн.-М.: Советское радио, 1978.- 192с.

56. Д.Н. Астров, С.С. Бацанов, Ю.И. Брегадзе и др. Современные метрологические проблемы физико-технических измерений./Под ред. В.К. Коробова. М.: Издательство стандартов, 1988. - 320 с.

57. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. 2-е изд., перераб. и доп. - JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991.-304 с.

58. Семенко Н.Г., Панева В.И., Лахов В.М. Стандартные образцы в системе обеспечения единства измерений/ Под. ред. Н.Г. Семенко. М.: Изд-во стандартов, 1990.- 288с.

59. Новицкий П.В. Основы информационной теории измерительных устройств Л.: Энергия, 1968. 248с.

60. Дубров Н.С. и др. Многопараметрические влагомеры для сыпучих материалов/ Н.С. Дубров, Е.С. Кричевский, Б.И. Невзлин. М.: Машиностроение, 1980. - 144с.

61. Пустынников В.Г. Общий принцип формирования многомерного сигнала в устройствах для многочастотного контроля. Изв. вузов Электромеханика, 1965 №9, с 1056- 1062.

62. Пустынников В.Г. Способы формирования многомерного сигнала в устройствах для многочастотного контроля. — Изв. вузов Электромеханика, 1966 №7, с 789 796.

63. Амромин С.Д., Некрасов Л.П. Информационно-измерительные системы с частотным развертывающим преобразованием. М.: Энергоатомиздат, 1983.-88 с.

64. Подкин Ю.Г. Оценка потенциальной информативности диэлькометрии дисперсных систем // Информационные технологии в инновационных проектах: Материалы докладов международной конференции/ Под ред. Б.А. Якимовича. Ижевск: ИжГТУ, 1999. с.48-51.

65. Новицкий П.В. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л.: Энергия, Ленинградское отд-ние, 1970.- 423с.

66. Емкостный влагомер. Mousture gauge using capacitor plates.: Пат.588138 Австралия, МКИ4 G01 N 027/22 / Howarth Walter James, Jarvis Lawrence, Pope John; Mineral Control Instrumentation Ltd. N 80030/87; Заявл. 10.10.86; Опубл. 07.09.89

67. Амплитудно фазовый метод измерения влажности материалов органического и неорганического происхождения./ Супоян В.Я., Рудин А.В.; Винницкий политехи, ин-т. Винница, 1993. - 12с. - Библиограф.: 11 назв. -Рус. - Деп. в ГНТБ Украины 18.8.93, 1671-УК93

68. Духин С.С., Шилов В.Н. Диэлектрические явления и двойной слой в дисперсных системах и полиэлектролитах. Киев : Наукова думка, 1972. -271 с.

69. Емкостный датчик влажности.: А.С. 1636756 СССР, МКИ5 G01 N 27/22/ Кудрявцев А.В., Шевченко В.Н., Распопов Б.М.; Ин-т автомат. АН КиргССР-N 4324748/25; Заявл.4.11.87; Опубл. 23.3.91, бюл.№11

70. Кричевский Е.С. Высокочастотный контроль влажности при обогащении полезных ископаемых. М.: Недра, 1972.- 216с.

71. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990. - 544 с.

72. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Диэлькометрия нестационарных дисперсных систем. Информационные аспекты. / Аналитика и контроль, 2000 г.т.4, №1 с.31-36.

73. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г., Розенталь О.М. Диэлькометрия нестационарных дисперсных систем. Техническое обеспечение Аналитика и контроль, 2000 г. Т.4, №2, с.157-163.

74. Купер Дж. Р. Теория решений // Справочник по системотехнике/ Под ред. Р. Макола. М.: Советское радио, 1970.- 677с.

75. Берлинер М.А. Измерения влажности. М.: Энергия, 1973.-256с.

76. Тихонов В.И Статистическая радиотехника. М.: Советское радио, 1986.-419с.

77. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Учет влияющих факторов при диэлькометрии нефтяных смесей. Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции ИжГТУ.- Ижевск.: ИжГТУ, 1998, с. 263-264.

78. Прокунцев А.Ф., Юмаев P.M. Преобразование и обработка информации с датчиков физических величин.- М.: Машиностроение, 1992. 288 с.

79. Арш Э.И. Автогенераторные измерения. М.: Энергия, 1976. 136с.

80. Климкович В.И. Схемы регенераторов для получения отрицательных сопротивлений // Измерительная техника, 1974, №8. с.48 — 50

81. Бенинг Ф. Отрицательные сопротивления в электронных схемах. Берлин, 1971. Пер с нем. Под ред. Линде Д.П., М.: Советское радио, 1975.-288 с.

82. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.

83. Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналого-цифровые преобразователи / Под ред. Г.Д. Бахтиарова. — М.: Советское радио, 1980. — 280 с.

84. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982.-512с.

85. Ehrenberg J. Kesler К. Anwendung der Hohfreqenztechnik zuz Bestimmung des Trockensubstanzgehalts in Losungen und Suspensionen sowie zuz Rege-lyng von Verdampf ungskristallisatoren // Zuckerindustrie. 1997. B. 122, №2. -S. 100-108.

86. Подкин Ю.Г., Розенталь O.M. Радиочастотная диэлькометрия цементных паст. Методическое обеспечение // Колл.журн. 1978 т.40 № 1. С. 162-165.

87. Демешко А.Н., Майоров Б.М. Релаксационная спектрометрия диэлектрических слоев ГИС методом токов ГСД.// Элементы и устройства микроэлектронной аппаратуры./ Воронежский ГТУ, Воронеж, 1997, с. 87-92.

88. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986.-512 с.

89. Киселев В.И., Султанов P.M., Усольцев М.В. Устройство для определения электрических параметров диэлектриков. // ПТЭ №4,1990, с. 136

90. Измеритель влажности водонефтяных эмульсий / Логинов В.И., Бугров А.В., Осетров В.А. //Приборы и системы управления — 1997. №4.-с.39-41

91. Романов В.Г. Поверка влагомеров твердых веществ. М.: Изд-во стандартов, 1983.-с. 176

92. Подкин Ю.Г. Зайцев А.Н., Подузов А.А., Чикуров Т.Г. Способ определения времени релаксации в жидких неполярных диэлектриках / Материалы Международной НТК, посвященной 50-летию ИжГТУ.-Ч.2. Ижевск: Изд.-во ИжГТУ.2002.- С.252-257.

93. Ю1.Брандт АА. Исследование диэлектриков на СВЧ.М.: Физматиздат,1963.-403с.

94. Гвоздев В.И., Криворучко В.И., Тимофеев Л.П. Измерение параметров диэлектрика в миллиметровом диапазоне длин волн // Измерительная техника, 2000, №4.- С. 67-69.

95. ЮЗ.Хи F.,Zhao К./ Lanzhou daxue xuebao//Ziran kxue ban. J. Lanzhou Univ. Natur.Sci.- 1996.-V. 32. №4.-P.65-70.

96. Oakley J.P., Bair M.S./ A mathematical model for the multieltctrode capacitance Sensor // Meas.Sci and Technol.J. Phys.E. -1995.-V. 6,№11, P.1617-1630.

97. Гвоздев В.И. и др. Датчик для измерения диэлектрической проницаемости среды в замкнутых системах// Изм. техн. 1996, №1.-С. 44-45

98. Хакен Г. Синергетика: Иерархия неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М.: Мир, 1985.- 419 с.

99. Ефремов И.Ф. Периодические коллоидные структуры. JL: Химия, 1971, с. 192.

100. Fihtner W., Kaden Н, Schinder W. On-line-Hessung der Eisenschaften von schmierolen for Verbrennungsmotoren mit einen elektrishen Sensor // Techni Mess. 1998. - 65, N 2.P.53-57

101. Зайцев A.H., Подузов А.А., Подкин Ю.Г. Чикуров Т.Г. Способ оценки качества моторных масел в автомобиле/ Материалы Международной НТК, посвященной 50-летию ИжГТУ.-ЧЛ. Ижевск: Изд.-во ИжГТУ.2002.- С. 17-20.

102. Гамкрелидзе С.А. и др. Цифровая обработка информации на основе быстродействующих БИС/Под ред. В.Г. Домрачева. М.: Энергоатомиздат, 1988. 262с.

103. Чикуров Т.Г. Программное обеспечение многофункционального диэль-кометрического преобразования / Труды электронной заочной конферен-ции.-Ижевск: Издательство Удмуртского государственного университета, 2000. с.92-95.

104. Новопашенный Г.Н. Информационно-измерительные системы. Учеб. пособие для специальности "Информационно-измерительная техника" вузов. М.: "Высш. школа", 1977.- 208 с.

105. ПЗ.Апорович А.Ф. Проектирование радиотехнических систем: Учеб.пособие. Мн.: Выш. шк., 1988.-221с.

106. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1991.-608 с.

107. Алгоритмический метод повышения информативности измерений / Нестеров В.Н. // Метрология. 1995. -№1. — с.З -15

108. Подкин Ю.Г., Чикуров Т.Г. Повышение достоверности измерительной информации В сб. Информационные технологии в инновационных проектах. Труды III международной научно-технической конференции. Часть 1. Ижевск: ИжГТУ, 2001 г. стр. 115 116

109. Алиев Т.М. и др. Итерационные методы повышения точности измерений / Т.М. Алиев, А.А. Тер-Хачатуров, A.M. Шекиханов — М.: Энергоатомиз-дат, 1986.-168 е.: ил.

110. Лапшин А. А. Электрические влагомеры. М., 1960. 114 с.

111. Жаботинский А. М. Концентрационные автоколебания. М: Наука, 1974.-198с.

112. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам.- М.: Мир, 1991.-240с.

113. Чикуров Т.Г. Алгоритмы повышения многофункциональности диэлько-метрии // Информационные технологии в инновационных проектах: Tp.IV Междунар. Науч.-технич. Конф. В 4 ч. - Ч. 4. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. - 136 е., с.101-102.