автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Методы и средства двухпараметрового резонансного контроля свойств веществ и материалов

На правах рукописи

ЛИСИЧКИН Владимир Георгиевич

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДВУХПАРАМЕТРОВОГО РЕЗОНАНСНОГО КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.11.16- Информационно-измерительные и управляющие системы (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тула 2012

Работа выполнена на кафедре "Робототехника и автоматизация производства" в ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет"

Научный консультант: — доктор технических наук, профессор

ЛАРКИН Евгений Васильевич

Официальные оппоненты: -ЕРЕМЕНКО Владимир Тарасович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс " (г. Орел), заведующий кафедрой "Электроника, вычислительная техника, информационная безопасность"

- ИВАНОВ Юрий Владимирович доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет", профессор кафедры "Приборы управления"

- КУЗИЧКИН Олег Рудольфович доктор технических наук, доцент, Муромский филиал ФГБОУ ВПО "Владимирский государственный университет",

первый заместитель директора

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный

технический университет"

Защита состоится 2.012 г. в " часов на заседании диссертацион-

ного совета Д 212.271.07 при ФГБОУ ВПО "Тульский государственный университет" (300012, г. Тула, проспект Ленина, 92). /Т'Я-

Автореферат разослан " " 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета —---- Ф.А. Данилкин

! I

3 ! л м.

Общая характеристика работы ■ ... .

Актуальность проблемы. Разнообразные системы автоматического контроля технологических процессов применяются на многих этапах промышленного производства различной продукции и в сельском хозяйстве, в частности, для оценки влажности сырья, веществ и материалов. Значительная часть таких систем основана на применении частотных методов измерений и предназначена для резонансного контроля эквивалентных магнитных и электрических параметров веществ и материалов с помощью индуктивных и емкостных измерительных преобразователей. Использование таких методов измерений основано на аналитической или экспериментальной модели взаимодействия исследуемой среды с высокочастотным электромагнитным полем.

Современные частотные методы измерений, основанные на применении высокочастотных сигналов, подаваемых на индуктивные и емкостные измерительные преобразователи с использованием явления резонанса в электрических цепях, занимают значительное место среди других видов измерений. Применение различных емкостных преобразователей позволяет реализовать измерения диэлектрических свойств и влажности сыпучих материалов и различных веществ, а также контроль уровня жидкости и толщины изделий. С помощью вихретоковых и индуктивных преобразователей можно проводить измерения толщины покрытий материалов и изделий, электропроводности и магнитной проницаемости различных сред, реализовать контроль скоростей, угловых и линейных перемещений, выполнять дефектоскопию изделий из металла и других материалов. Пространственная неоднородность магнитных или электрических свойств объектов измерения приводит к пропорциональным изменениям информативных параметров измерительного резонансного преобразователя: амплитуды, частоты и фазы генерируемого высокочастотного сигнала, что позволяет проводить измерения с достаточно высокой точностью. Однако в производственных условиях измерения осуществляются при воздействии множества побочных факторов, большая часть из которых имеет стохастический характер, поэтому неизбежно возникают погрешности различного рода, что порождает проблему обеспечения гарантированно высокой точности функционирования информационно-измерительных систем, в широком диапазоне значений климатических факторов. Решение проблемы сводится к учету особенностей взаимодействия высокочастотного электромагнитного поля со средой распространения при проектировании информационно-измерительных систем и зависит от состояния теории и измерительных систем с индуктивными и емкостными резонансными преобразователями и методологии их проектирования.

Один из основных побочных факторов - активная проводимость контролируемого материала, существенно снижающая точность измерений. Известные подходы к моделированию резонансного контроля основаны на определении значения резонансной частоты измерительного преобразователя, в котором скрыта информация о контролируемой величине, по максимальному значению резонансной кривой, а это приводит в условиях активных потерь к появлению методической погрешности измерений, которая возрастает при увеличении потерь в контролируемом материале. Компенсация этой погрешности возможна при использовании двухпараметровых методов, когда кроме измерения основного параметра — резонансной частоты, измеряются значения амплитуды или начальной фазы высокочастотного сигнала на вы-

'.к.'Я: |;1 I и ¡ля |!

ходе измерительного преобразователя, которые используются для компенсации. Кроме этого, в существующих измерительно-информационных системах (ИИС) с развертывающим частотным преобразованием не учитывается дополнительная погрешность измерений резонансной частоты, возникающая из-за инерционности измерительных преобразователей.

Все вышеперечисленное, а именно потребности в повышении точности и расширении диапазона контроля и отсутствие общей теории расчета параметров и анализа эффективности ИИС указанного типа, объясняет, необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертационной работе.

Таким образом, объектом исследования в работе является класс информационно-измерительных систем с развертывающим частотным преобразованием, позволяющих осуществлять частотный резонансный контроль параметров различных веществ и материалов с помощью индуктивных и емкостных датчиков в широком диапазоне контролируемых параметров и побочных воздействий.

Важным требованием, предъявляемым к комплексам исследуемого класса, является обеспечение высокой точности измерений контролируемых параметров, что особенно актуально в условиях воздействия побочных факторов.

Предмет исследования - показатели эффективности ИИС резонансного контроля свойств среды, веществ и материалов, а также методы целенаправленного изменения указанных показателей за счет структурных технических решений, закладываемых на этапе проектирования и реализуемых на этапе производства и/или эксплуатации ИИС.

Необходимым при создании эффективной системы резонансного контроля является этап формирования и исследования таких моделей, которые адекватно отражали бы релевантные аспекты ее функционирования. В силу того, что ИИС описывается в виде структуры, состоящей из взаимодействующих элементов, функционирующих в условиях воздействия побочных факторов, релевантная модель эффективности должна учитывать стохастический характер влияния этих факторов.

Подходов к моделированию эффективных систем резонансного контроля, в равной мере учитывающих все перечисленные аспекты, в настоящее время не существует, поэтому диссертация опирается на подход, связанный с аналитическими методами математического моделирования. При решении диссертационных задач использовался комплексный метод исследования, который характеризуется применением методов общей теории систем, теории случайных процессов, теории функций комплексного переменного, теории измерений.

Методология, разработанная в диссертации, может быть применена для обеспечения эффективного функционирования измерительно-информационных комплексов систем различного назначения, например, систем контроля влажности различных объектов, систем вихретокового контроля, различного рода охранных систем, следовательно, объект исследования может быть расширен до класса объектов.

Диссертационная работа является дальнейшим развитием методологии исследования эффективности резонансного контроля, у истоков которой стояли такие видные ученые, как М. А. Берлинер., П. В. Новицкий, Э. С. Арш, Е. С. Кричевский, Г. С. Самойлович, В. В. Клюев, К. С. Полулях, Ж. Аш, К. Б. Клаассен и др.

Целью диссертационной работы является разработка методологии резонансного контроля, направленной на повышение точности информационно-

измерительных систем при измерениях параметров веществ и материалов в условиях воздействия побочных факторов.

Основные задачи исследований:

1. Анализ особенностей существующих методов и средств резонансного контроля, которые влияют на показатели эффективности информационно-измерительных систем, выявление теоретических предпосылок и способов повышения точности при измерениях параметров различных сред с помощью электромагнитных измерительных преобразователей.

2. Разработка концепции аналитического моделирования процессов резонансного контроля свойств веществ и материалов в условия воздействия побочных факторов.

3. Разработка методологии осуществления резонансного контроля и оценки показателей его эффективности в комплексах исследуемого класса.

4. Построение обобщенной аналитической модели процесса генерации электромагнитного излучения с использованием принципа резонанса при взаимодействии с объектом измерения и разработка методов получения из обобщенной модели частных моделей конкретных измерительно-вычислительных комплексов, основанных на этом принципе.

5. Развитие на основании разработанных моделей теории функционирования измерительных генераторов в условиях воздействия сопутствующих измерениям внешних факторов и случайных помех.

6. Исследование возможностей и путей совершенствования резонансного контроля за счет применения двухпараметровых методов измерений, линейной параметрической модуляции и аддитивной коррекции фазовых погрешностей для расширения диапазона и повышения точности измерений в условиях воздействия мешающих факторов.

7 Оценка методических и инструментальных погрешностей разработанных методов и предложение мер по их снижению.

8. Разработка структур модернизированных информационно-измерительных систем и методов работы с ними.

9. Разработка и обоснование структур и алгоритмов функционирования измерительных средств и систем, обеспечивающих снижение инструментальной погрешности преобразования и расширение динамического диапазона при резонансных измерениях параметров различных веществ и материалов в условиях их повышенной электропроводности.

10. Экспериментальная проверка разработанных способов и структурных схем приборов резонансного контроля и моделирование процессов контроля с оценкой погрешностей преобразований.

11. Формулировка общего принципа аппаратной реализации методов повышения точности измерений при резонансном контроле параметров среды и материалов.

12. Обобщение результатов и развитие теории оценки эффективности резонансного контроля, разработка методологии анализа достоверности результатов измерений в условиях случайного воздействия помех.

Научная новизна работы:

1. Создана концепция резонансного контроля и разработана аналитическая модель функционирования системы резонансного контроля, основанная на представлении любого состояния контролируемой среды как многомерного стохастиче-

ского пространства параметров и признаков с заданной на нем вероятностной мерой —лектор-функцией байесовских апостериорных вероятностей, позволяющей отнести это состояние к одному из заданных классов.

2. Предложен принцип конструирования информационно-измерительной системы и разработана методология повышения достоверности контроля свойств веществ и материалов за счет применения многопараметровых частотных методов, аддитивной коррекции погрешностей измерений и параметрической модуляции для инвариантности к мешающим воздействиям и расширения диапазона контроля.

3. На основе концепции разработаны двухпараметровые методы резонансного контроля свойств веществ и материалов, отличающиеся использованием при контроле нескольких параметров измерительного сигнала, линейного развертывающего частотного преобразования, аддитивной коррекции фазовых погрешностей и применением двухконтурных измерительных систем с высокой фазовой чувствительностью, что позволяет уменьшить погрешность и расширить диапазон измерений при повышенной активной проводимости контролируемых материалов.

4. Разработаны алгоритмы обработки измерительной информации, позволяющие повысить достоверность резонансного контроля различных параметров веществ и материалов за счет реализации квазиоптимальных методов обработки данных и использования двухтактного режима развертки возбуждающего сигнала с изменением скорости и направления развертки в каждом такте преобразования.

5. На основе разработанных моделей предложена методология оценки эффективности контроля свойств веществ и материалов в условиях случайного воздействия побочных факторов с помощью системы иерархически взаимосвязанных показателей.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные в диссертации модели и методы являются базой для проектирования и модернизации информационно-измерительных систем резонансного контроля, позволяющих повысить точность измерений параметров различных сред, веществ и материалов с помощью емкостных и индуктивных преобразователей, а также сократить длительность цикла испытаний информационно-измерительных систем в процессе их производства и наладки.

Разработаны новые схемы приборов и алгоритмы их работы, предназначенные для измерения амплитуды, частоты и фазы выходного сигнала измерительного преобразователя, позволяющие повысить достоверность резонансного контроля различных параметров веществ и материалов.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается корректным применением методов теории вероятностей и случайных процессов, математического и схемотехнического моделирования и математической статистики при получении конечных зависимостей, характеризующих процессы двухпараметрового резонансного контроля, и экспериментальными исследованиями разработанных приборов контроля, а также результатами апробации разработанных методов при решении практических задач создания и внедрения информационно-измерительных систем с развертывающим частотным преобразованием.

Положения, выносимые на защиту:

1. Концепция резонансного контроля и модель функционирования системы контроля, основанные на представлении любого состояния контролируемой среды как многомерного стохастического пространства параметров и признаков с заданной

на нем вероятностной мерой — вектор-функцией байесовских апостериорных вероятностей, позволяющей отнести это состояние к одному из заданных классов.

2. Методология конструирования информационно-измерительной системы с развертывающим частотным преобразованием с повышенной точностью измерений и расширением диапазона контроля различных свойств веществ и материалов за счет применения многопараметровых методов, аддитивной коррекции погрешностей измерений и параметрической модуляции для инвариантности к мешающим воздействиям.

3. Двухпараметровые методы резонансного контроля свойств веществ и материалов, позволяющие повысить точность измерений в условиях повышенной активной проводимости контролируемых материалов и расширить диапазон контроля за счет учета при осуществлении измерений нескольких параметров измерительного сигнала, использования двухконтурных измерительных систем с высокой фазовой чувствительностью, линейной частотной модуляции возбуждающего сигнала, а также применения аддитивной коррекции фазовых погрешностей.

4. Алгоритмы обработки сигналов в измерительных системах, позволяющие повысить точность оценки параметров веществ и материалов на основе применения квазиоптимальных методов обработки данных и использования двухтактного режима развертывающего частотного преобразования с изменением скорости и направления развертки в каждом такте.

5. Методология оценки эффективности контроля свойств веществ и материалов в условиях случайного воздействия побочных факторов с помощью системы иерархически взаимосвязанных показателей.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены при разработке перспективных образцов радиоэлектронной аппаратуры в концерне "Созвездие" (г. Воронеж), при создании цифровых приборов автоматического контроля влажности почвы в СКБ "Научприбор" (г. Орел), при контроле качества высушивания газопроводов в ДОАО "Газпроекгинжи-ниринг" (г. Воронеж), при ремонте радиоэлектронной аппаратуры в ОАО "Техноторговый центр "Орбита-сервис" (г. Воронеж), при контроле качества продуктов нефтепереработки в ООО "НТЦ Космос-Нефть-Газ" (г. Воронеж), что отражено в соответствующих актах внедрения.

Ряд теоретических положений внедрен в учебный процесс Академии ФСО России (г. Орел) при проведении занятий по дисциплинам "Теория электрических цепей" и "Электроника и схемотехника", в ходе дипломного проектирования и при выполнении научно-исследовательских работ, а также в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре "Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: "Теория автоматического управления", "Основы информационных устройств роботов", "Математические основы теории систем".

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии (г. С-Петербург, 1995), на международной научно-технической конференции "Цифровая обработка сигналов и ее применение" (г. Москва, 2007), на XII, XIII, XV Всероссийских научно-технических конференциях "Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании" (г. Рязань, 2007, 2008, 2010), на Всероссийской научно-технической конференции " Интеллектуаль-

ные и информационные системы", на XXIX Научной сессии, посвященной Дню радио (г. Тула, 2011), на I Всероссийской научно-технической конференции "Современные информационные технологии в деятельности органов государственной власти "ИНФОРМТЕХ-2008" (г. Курск, 2008), на 33 Всероссийской научно-технической конференции "Сети, системы связи и телекоммуникации. Деятельность ВУЗа при переходе на ФГОС 3-го поколения" (г. Рязань, 2008), на 3, 4 межвузовских научно-практических конференциях ГПИ ФСБ России "Перспективы развития средств связи в силовых структурах, обеспечение информационной безопасности в системах связи", часть 1 (г. Голицино, 2007, 2008), на 45 Всероссийской научно-технической конференции ЛЭИС им. Бонч-Бруевича (г. С-Петербург, 1992).

Публикации. По материалам исследований имеется более 40 печатных работ, в том числе 1 монография. Основные материалы работы опубликованы в одной научной монографии, 14 статьях в реферируемых журналах, 4 статьях в сборниках, тезисах 17 докладов на 12 Всероссийских, межвузовских, межведомственных и международных конференциях, симпозиумах и совещаниях, двух патентах на изобретение и трех патентах на полезные модели.

Вклад автора заключается в развитии теории функционирования измерительных генераторов за счет создания концепции и принципа конструирования измерительно-вычислительного комплекса резонансного контроля, уточнении теории параметрической модуляции, проведении теоретических и экспериментальных исследований в области обеспечения высокой точности измерений при проведении резонансного контроля, а также в реализации байесовского подхода при анализе и оценке достоверности результатов резонансного контроля.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения, изложенных на 259 страницах машинописного текста и включающих 50 рисунков и 3 таблицы; приложений на 14 страницах и списка использованной литературы из 231 наименований.

Основное содержание работы

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы, обоснована ее актуальность, определены цель и задачи, показаны направления исследований, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведена характеристика основных свойств объекта измерений и определены проблемы, возникающие при измерении физических и химических свойств веществ при наличии существенного влияния побочных факторов.

Выполнен аналитический обзор и проведена классификация существующих информационно-измерительных систем резонансного типа, проведен анализ и обобщение существующих методов и подходов к моделированию резонансного контроля, определены их существенные признаки и на этой основе поставлена задача на исследование ИИС, включающая разработку концепции резонансного контроля и методологию обработки измерительной информации с принятием оптимальных решений.

Показано, что объектом измерений в информационно-измерительных системах исследуемого класса являются физико-химические и физико-механические свойства различных сред, которые зависят от электрических и магнитных параметров веществ и материалов, составляющих контролируемую среду. Выделен класс

объектов, в которых информационными являются диэлектрические и магнитные параметры веществ и материалов. Показано, что измерение таких параметров происходит в условиях воздействия различных мешающих факторов, неизбежно сопутствующих измерениям и снижающих достоверность контроля.

Проведена классификация информационно-измерительных систем: по виду, количеству и характеру входных величин (активные и пассивные, непрерывные и дискретные, одномерные и многомерные, постоянные и изменяющиеся), по виду модуляции (амплитудные, частотные и фазовые), по физической природе датчиков (электромагнитные и неэлектромагнитные), по механизму преобразования входных величин (резонансные и нерезонансные), по виду колебаний (свободные, вынужденные и автоколебания), по количеству измеряемых параметров (однопараметро-вые и многопараметровые), по виду преобразования входных величин (на фиксированных частотах и с линейной разверткой частоты).

Предложена укрупненная классификация ИИС, предназначенных для контроля диэлектрических и магнитных параметров различных сред, в которой выделены три большие группы систем, характеризующиеся принципиально разными подходами к осуществлению измерений.

Первую группу составляют ИИС, реализующие прямые методы измерений. Типичным примером является метод высушивания при измерениях влажности. Эти методы обладают достаточно высокой точностью, но обладают рядом недостатков, затрудняющих применение их в производственных условиях: низким быстродействием, требуют больших материальных затрат из-за уникальности используемого оборудования, поэтому используются, в основном, в лабораторных условиях.

Вторую группу составляют ИИС, реализующие методы зондирования контролируемой среды высокочастотным электромагнитным полем. Такие методы обладают достаточной точностью, но требуют дорогостоящего и громоздкого оборудования, энергоемки и сложны в обслуживании.

В третью группу входят ИИС, работа которых основана на взаимодействии контролируемой среды с высокочастотным электромагнитным полем. Такие системы обладают большим многообразием, достаточно универсальны, просты и недороги в обслуживании, могут обеспечивать автоматическую обработку измерений с хорошей точностью и в широком диапазоне контроля. Наибольший интерес в этом классе ИИС вызывают резонансные многопараметровые измерительные системы с развертывающим частотным преобразованием.

В общем случае каждый из элементов, входящих в ИИС, рассматривается как определенный физический блок, на выходе которого формируется некоторая функция

У = Р(Х,о,Е) (1)

от вектора входных сигналов X, вектора О параметрйв самого блока и вектора побочных факторов Е. Суммарная точность измерений ИИС определяется точностью реализации соответствующих функций каждым из блоков.

Обобщенная структурная схема ИИС, реализующей высокочастотные методы контроля и основанные на взаимодействии электромагнитного поля с контролируемой средой, показана на рисунке 1.

Генератор в представленной схеме включает в себя первичный измерительный преобразователь, изменяющий свои параметры под влиянием меняющихся магнит-

ных и диэлектрических свойств контролируемой среды. Кроме этого, генератор содержит источник переменного электромагнитного поля, взаимодействующего с объектом измерений; а также ряд функциональных устройств, участвующих в преобразовании вектора входных величин X в значения измеряемых в измерительном

устройстве параметров Уп / = 1,2.....к. Функция 2 = ^(У, О, Н) - значения сигналов

на выходе измерительного устройства.

Генератор

5) - - - Ук=^{х1,хъ...,хп\ О;а)

Излгеригельное Z=F(7, 0,5}

устройство

Рис. 1. Обобщенная схема ИИС

Измерительное устройство предназначено для получения вектора параметров генерируемого сигнала 2 = Г(У, О, Н), в которых скрыта информация о значениях контролируемых величин, и включает функциональные блоки, предназначенные для измерения амплитуды, частоты и фазы высокочастотного сигнала, изменившихся после взаимодействия возбуждающего электромагнитного поля с контролируемой средой.

Показано, что каждый этап обработки информации в информационно-измерительных системах исследуемого класса сводится к физической реализации некоторой статической или динамической характеристики. Статической характеристикой является простая функция вида (1), в которой X имеет вид вектора текущих значений аргументов (х1,х2,.:,хп,с), а У — текущее значение функции. Динамиче-

ская характеристика принимает вид Г

. Для исследования ста-

тических характеристик элементов ИИС используются математические соотношения, вытекающие из особенностей схемных решений исследуемых элементов. Исследование временной динамики этапов преобразований в информационно-измерительной системе связано с решением дифференциальных уравнений вида

А'Л2

= 0.

Реальные измерения контролируемых параметров происходят в условиях воздействия различных помех и шумов Н = которые имеют случайный характер и ухудшают точность и стабильность измерений. Задача оценки параметров в этих условиях имеет стохастический характер и может быть сформулирована

следующим образом. Плотность вероятностей значений измеряемого процесса F(/) в некоторой точке t в общем случае содержит п неизвестных параметров X = (х1,х2,..;хп), подлежащих оценке. На основе наблюдения и анализа контролируемой реализации Z(t) = Y(t, Х) + Е(/) случайного процесса V{t,X) необходимо выработать оценку искомого многомерного вектора X. Наиболее полные сведения о возможных значениях контролируемых параметров X даются апостериорной плотностью вероятностей Wps (х) = W {Х / Z(t)}:

w^ (х)=wpr{x)w(z/х)/ \wpr{x)w{z/x)dx,

Э'

где Wpr{x) - априорная плотность вероятностей оцениваемого параметра; W{ZIX)

- функция правдоподобия; ©' - область всех возможных значений контролируемого параметра.

Сформулирована оптимизационная задача проектирования ИИС. Определение выходного сигнала информационно-измерительной системы представлено как выбор такого преобразования G' над результатом измерений Z(t), чтобы минимизировать погрешность у(G',U') между измеренным значением контролируемого параметра G'{Z(t)} и истинным его значением U'{Y(t,X)}, где U' - вьнислительная функция некоего гипотетического функционального блока (прибора) с идеализированной характеристикой вычислений:

y(G',U')= sup M{G'[z{t)} - U'\Y(t> X)]}2 => min, (2)

y(i.x)

где M {•} - математическое ожидание.

Решение этой задачи, то есть нахождение оператора G', на котором достигается min у (С, U'), существует не при всяких U' и X. Множество тех U', при которых у (С, U') < ос, можно назвать областью синтеза вычислительных приборов U', при этом выходной сигнал функционального преобразователя G'{z(t)} представляет собой выходной сигнал U'{Y(t, Х)} виртуального прибора U', сопровождаемый шумом g'{e(/)}.

Предложена концепция проектирования ИИС резонансного типа, основанная на байесовском подходе к решению задачи (2). Эта концепция позволяет определить методологию повышения эффективности функционирования системы, основываясь на получении оценок контролируемых параметров, позволяющих минимизировать средний риск R'[x') принятия решения в пользу оценки X*:

Д'М= \w(z) !С'(х\ x)vps{x)dx z L®'

где С'{х*, А') - функция потерь от принятия решения.

Данный критерий позволяет получать наилучшие оценки с точки зрения минимизации погрешности измерений, однако его применение связано с необходимостью иметь полную априорную информацию о контролируемом процессе, что в большинстве практических случаев затруднительно. Для преодоления таких трудностей предложено использовать наименее предпочтительный вариант в виде равномерного априорного распределения оцениваемого параметра и простую функцию

dZ=> min, х'

потерь С'[х\ х)=\-ь(х* -х), где б{-} - импульсная функция Дирака. В этом случае средний риск записывается в виде Я'[х*)= 1 - №р,(х) и задача минимизации среднего риска формулируется как задача максимизации апостериорной плотности вероятностей измеряемого параметра:

^(х)=РУрг(Хр-(7/Х)/ ¡Я-рЛхМг/Х^^тах (3)

0' А'*

Оценка X' вычисляется на основе решения уравнения [<Н¥р1(Х)/¿Х\х, =0 при \с!2№р:.(х)/(1Х2\у. <0, предполагая, что плотность вероятностей (3) непрерывна и дифференцируема по параметру X.

Применение байесовского подхода при получении оценок контролируемых величин позволит повысить точность измерений за счет реализации двухпараметро-вого метода резонансного контроля, когда значения контролируемой величины, измеренные с использованием одного параметра высокочастотного сигнала генератора на рисунке 1 (например, амплитуды), используются для получения априорного распределения этой величины. Это дает возможность уточнить апостериорную вероятность контролируемой величины за счет измерения второго параметра сигнала генератора (фазы или частоты) и увеличить достоверность резонансного контроля с использованием критерия (3).

Во второй главе приведены общие принципы и модели генерации измерительных сигналов, исследовано влияние элементов генератора на формируемые сигналы, предложена обобщенная математическая модель информационно-измерительной системы и выполнена оценка параметрической точности процесса измерений, предложены многопараметровая модель контроля и методы оптимальной оценки измеряемых параметров.

Предложена структурная схема измерительного генератора (рис. 2) в виде нелинейной замкнутой системы. В структуру входят: измерительный преобразователь (ИП), линейные устройства с операторными передаточными функциями резонансного усилителя Нл(р) и цепи положительной обратной связи Нт(р), а также нелинейное звено Г(у).

Рис. 2. Обобщенная схема измерительного генератора

После проведения анализа этой замкнутой системы методом гармонической линеаризации получены соотношения, связывающие выходную координату У с воздействием X. При произвольном виде нелинейности нестационарный периодический режим генератора представлен в виде 7 = У(Х, О, Н^т^Л", О, Н), где ам-

плитуда V и частота m определяются соотношениями dV(X, О, Z)/dt = к&'(Х, О, S); dV{X, О, S)/di = <o(X, О, 3). В предположении, что

коэффициент затухания 5'(х, О, з) и частота О, Н) являются медленно меняющимися величинами, нелинейная функция F(y) заменяется эквивалентной комплексной функцией q(V, X, О, S)V, где коэффициент усиления q(V, X, О, З) опре-

1 2п

деляеггся в виде q(V, X,0,Z)=-fFfTsinyjsin^W.

nV 0

Показано, что в общем виде измерительный генератор задается операторной передаточной функцией Н(р) = М'(р)/N'(р), где М'(р) и N'(р) - полиномы соответственно т-то и я-го порядков, р - оператор Лапласа. Функционирование генератора в этом случае описывается дифференциальным уравнением

Л^)К-<#,*,0,3)М'0>)К = 0, (4)

а значения 5'(Л', О, з) и а{Х, О, Н) определяются путем нахождения комплексных корней характеристического уравнения N'{p) - q(V, X, О, Е)М'(р) = 0. Уравнение (4) записывается в виде

N'(p)+ {dN'/dp)8'{Х, 0,3)- [M'{p)+{dM'/dp)5'{Х, О, S)}q(V, X, О, 3)= О, решение которого относительно О, 3) получено в следующем виде:

s'(jr,o,3)=-, 0.5) (5)

V ' {dM'/dp)-(dM'/dp)q(V, X,0,Z)

Из передаточной функции генератора в виде Н(р) = Хк0рТ'(Х, 0,3)/{р2Ц{Х, О, з)7"(Л\ 0,3)+ рТ'(Х, 0,3) +1), где к0 - коэффициент передачи линейных звеньев генератора; T¿(X, 0,3) и Т'(X, 0,3) - постоянные времени резонансной системы, после замены р на y'cù выражение (5) записывается в виде

у/Г о 0.5)- !]■ [l + <ù2Ti(X, О, Е)Г'{Х, О, S)1 |

Т'(Х, 0,3) ■ (xk0q{V, Х,0,3)-1]2 + [2соГ0'(ДГ, 0,3)]2 ) , Т'(Х, О, E)-[Xkaq(V, X, 0,3)-1]2 - 2Т'(Х, 0,3)-[l-ш2Г0'(Л% 0,5)Г'(Х, О,5)]

Т'(Х, О, з)- \xkaq{V, X, 0,3) -1]2 + [2тГ0' (X, О, З)]2 j получены выражения для вещественных значений коэффициента затухания и частоты автоколебаний генератора:

8'{У, X, 0,3) = [Xk0q{V, X, 0,3)- 1]/2Г0'(Х, 0,3);

m(V, X, 0,з) = cD0(Jf, 0,3X/l-2[5'(K,*,0,3)p , где ш0(А', О, з) = Л/1/Г0'(Лг, 0,3)Т'(Х, 0,3) - собственная частота резонансной системы.

С учетом полученных соотношений выражение У = V(V, X, О, S^inTfJT, 0,3) представляется в виде:

dV(X, 0,3)/dt = V(X, 0,3)-ш0(Х, 0,3)-[Xk0q{V,X, 0,3)-1]/2Q(X,0,3); (6)

d¥(X, 0,3)/ Л = ш0 (х, О, SX/1 - [Хк^У, X, О, S) -1]2 / 2g2 {Х, О, з), (7)

где <2(Х, О, =)=^{Х,0,Е)/Т'{Х,0,Е) = <в„(Х, О, Е)гЦХ, О, Н) - добротность резонансной системы.

Показано (7), что частота колебаний измерительного генератора всегда меньше собственной частоты контура вне зависимости от знака возмущения X, а поправка на частоту резонанса уменьшается при увеличении добротности резонансной системы. При этом резонансная частота генератора зависит от входных сигналов X, параметров функциональных блоков ИИС О и побочных факторов Н, сопутствующих измерениям.

Для оценки влияния параметров О предложена обобщенная математическая модель в виде

У = 5(ЛЛ,Оном + ДО)= р(х,оном1 + До,.....оному + Доу.....+ онош„ + Дой1), (8)

где У — измеренный выходной сигнал ИИС, отличающийся от его истинного значения У; Оном - номинальное значение вектора параметров функциональных блоков ИИС; ДО - отклонение вектора параметров О от номинального значения вследствие различных производственных факторов. Основными из таких факторов могут быть неоднородность физико-механических свойств исходных материалов; погрешность контрольно-измерительных приборов; различные технологические погрешности механической и другой обработки и т.п. При эксплуатации ИИС возникают дополнительные погрешности вектора параметров, которые также будут влиять на точность измерений.

Из (1) получено выражение для определения относительной погрешности выполнения функционального преобразования уг (X), имеющее вид

(9)

7 = 1

где о'у{х) - относительный коэффициент чувствительности; уоу - относительная

/1Л У(Х)-Г(Х)

погрешность параметра х.; уг(Л )= ——---—';

у -Г ■

шах л тш

- />\ Ol.--.Oy.....О,л) Ао

итк-Лй.Я0/ О/

Если функциональная зависимость принимает вид вложенных функций Г = о1)....дгА,оА))> где хк = ..., хк1(к),..., хкп^) - вектор аргументов, добавляющихся на к- м шаге вложения; ок = \рк^к),..„ ок ¿(к>.....Ок,т(к)) ~ вектор параметров, добавляющихся на

к-м шаге вложения; Ек - к-я вложенная функция; ¿(к) - индекс для обозначения элементов вектора аргументов на к-м этапе вложения; п(к) - размерность вектора аргументов на к-м этапе вложения; у(А) - индекс для обозначения элементов вектора дополнительных параметров на к-м этапе вложения; т(к) — размерность вектора дополнительных параметров на к-м этапе вложения; 1 < к < К, то зависимость для относительной погрешности примет вид:

, .К Ш(к)

.....Ч.....хк)=И X сг'о ,к,Як){хк.....хК)-уоХГк), (11)

к=У(к)=\(к)

где ^'0 к,](к){хк.....хк) - относительный коэффициент чувствительности; 1а.к,!(к)~

__! \ У(ххг)-у(х,,...,хг)

относительная погрешность ок уг\х\-->хк) =-—-—-—;

^гпак — ^пип

а' (х х Пп 8Гк °к',(к> — 1 • у . Аок.<Ск)

ао,кМк)\хк- — хК)- 11 --Т--77Г---V --- Уо.к,1(к)~-•

/=К дРк док1(к) (Гтах-7тш) дРК ок,(к)

Предлагается подход к исследованию влияния параметров на точность измерений, заключающийся в следующем:

- получение выражений для относительных коэффициентов чувствительности а'о,к,1(к)(хк> хк) Для каждого значения хк ^ку,

- составление системы уравнений вида °-к-Кк> (>=<)(}, о'0^ ;Г^Д>=<)0,

¿К дхк,<(к)

д2а'

-(>=<)0, где (>=<) - один из приведенных в скобках знаков, для всех эле-

дх!

ментов вектора X;

- решение системы и определение оптимальных значений относительных коэффициентов чувствительности о'* о,к,/(к)',

- выбор способа суммирования относительных погрешностей параметров в

К т(к)

виде модуля Ук = X X РоА ¡(кА'Ьок ¡(к)\ или евклидова расстояния

___к=1/(кМ(к/ 1

\к=1](к)=\(к>

- оценка суммарной погрешности выходной величины функционального преобразователя по выбранной зависимости.

Показано, что в общем случае один и тот же мешающий фактор оказывает влияние на несколько параметров измеряемого высокочастотного сигнала. Это позволяет считать основными направлениями повышения точности ИИС в широком динамическом диапазоне и в условиях воздействия мешающих факторов использование многопараметровых методов контроля и получение оптимальных оценок измеряемых параметров.

Показано, что применяя измерительные устройства, основанные на разных методах, или выполняя измерения одним методом, но при нескольких значениях параметра разделения (амплитуды, частоты или фазы выходного сигнала измерительного преобразователя), можно разделить полезные и мешающие факторы при резонансных измерениях и повысить таким образом достоверность контроля.

Для практической реализации многопараметровых методов необходимо, во-первых, оптимизировать набор измеряемых параметров, сочетание которых позволит обеспечить максимальную точность определения контролируемых величин. Во-вторых, нужно повышать точность измерения амплитуды, частоты и фазы высокочастотного сигнала, взаимодействующего с контролируемой средой.

Предложен подход к оптимальной оценке измеряемого параметра, основанный на общем соотношении (3). Задача получения оценки х* контролируемого па-

рамегра х, состоит в том, что по наблюдаемой реализации случайного процесса 2 (г), являющейся смесью полезного сигнала У {с, и шума Н(г) необходимо определить наилучшим образом (в смысле выбранного критерия), какое конкретное значение принял измеряемый параметр х, в этой реализации на интервале наблюдения (О, Т), при этом данная оценка должна быть несмещенной и эффективной:

м{х]7х,.}=0, о(х;/лг,)=>шт, (12)

где М{-} и £){■} - это математическое ожидание и дисперсия получаемой оценки соответственно. Предложено сформулировать эту задачу в виде классической задачи распознавания. В зависимости от конкретного значения вектора параметров X = (х1,х2,..;хп) контролируемая среда находится в одном из множества классов состояний 5 = (5,, 52,..., . Контроль любого состояния будет заключаться в измерении всей совокупности параметров Л', сопоставлении результатов измерений У(х) с областью допустимых значений и принятии решения о принадлежности контролируемого состояния к одному из заданных классов.

Предложен подход к решению такой задачи в виде концепции представления результатов измерений контролируемых параметров 2 как вектор-функции байесовских апостериорных вероятностей /2, (/)}]. Данные вероятности характеризуют степень принадлежности любого результата измерений 21 (г) к каждому из множества заданных классов:

, /=1,и;Л = 1,и, (13)

х^Ф*}-^)/^}]

где Р{5к} — априорная вероятность к-го класса состояний; Р{21(1)/Бк} - условная по к-му классу априорная вероятность г-той реализации 2.

Сформулировано решающее правило объективного распознавания: любой измеряемой реализации 2^) приписывается принадлежность к тому классу, апостериорная вероятность которого в соответствующей точке пространства максимальна: V 2, е принять решение:

при Р{5к121} = тгхР{8]121), (14)

г, <£$к при Р{Бк121}фтъхР{8]12,), / = 1Г«".

Это правило принятия решения (критерий идеального наблюдателя) является оптимальным в том смысле, что в данном случае суммарная по всему пространству 2 вероятность ошибки является минимально возможной для любых разбиений пространства на классы по этому правилу и принципиально не уменьшаемой при распознавании состояний среды по единичной реализации измерений.

Если упростить задачу оптимальной оценки состояния среды и свести ее к одномерной, то критерий идеального наблюдателя изменится:

(и)

Получение оптимальной оценки по данному критерию связано с необходимостью знать всю априорную информацию о контролируемом процессе. Это функции плотности вероятности измеряемого параметра и реализации случайного процесса

^(х,), ^[гДг)], а также условная плотность вероятности ¡У^^/х^. В большинстве практических случаев это является затруднительным, поэтому предложено рассматривать самый неблагоприятный вариант равновероятного распределения ^(х,) и IV[-,(>)]. В этом случае оценка по критерию максимума апостериорной вероятности заменяется оценкой по критерию максимального правдоподобия:

£'(х,-) = »г[г/<;/*,-]=> шах, 1 = Гп. (16)

В третьей главе на основе разработанного обобщенного подхода предложена модель многопараметровой ИИС резонансного типа с развертывающим частотным преобразованием, разработаны методы двухпараметрового резонансного контроля на фиксированных частотах, с линейной частотной модуляцией, а также с повышенной фазовой чувствительностью и аддитивной коррекцией фазовых погрешностей.

Для реализации концепции резонансного контроля предложена общая схема резонансных измерений (рис. 3) с возможностью осуществления параметрической модуляции в виде развертывающего частотного преобразования.

Резонансный измерительный преобразователь, показанный на рисунке 3, подвергается высокочастотному зондированию сигналом возбуждения Кв с выхода управляемого генератора импульсов изменяющейся частоты /в. При этом возмущение электромагнитного поля датчика, связанное с влиянием электрических и магнитных параметров е, g, /см, ц контролируемого объекта, приводит к изменению индуктивности или емкости Сх датчика, входящего в состав измерительного преобразователя. Это, в свою очередь, приводит к пропорциональному изменению резонансной частоты /р, амплитуды Ут и начальной фазы фр колебаний на выходе

измерительного преобразователя, которые оцениваются в блоке обработки и управления.

Рис. 3. Общая схема резонансных измерений

Динамической характеристикой ИИС с одноконтурным измерительным преобразователем, соответствующей общему описанию (1), служит дифференциальное уравнение второго порядка:

А1[42у/л'1) + А2 (¿7 /Ж) + А3У = Х, (17)

где Ах = Ф[(X, О, Е), А2 =Ф2(Х, О, Е) и А3 = Ф3(X, О, Е) - параметры резонансной системы, зависят в общем случае от входных воздействий А', характеристик измерительной системы О и побочных факторов Е; 7 - выходной сигнал измерительного преобразователя.

На основе уравнения (17) получены соотношения, показывающие частотные зависимости изменений амплитуды Ут, резонансной частоты шр = 2л/р и начальной

фазы фр сигнала на выходе измерительного преобразователя при возбуждении его сигналом изменяющейся частоты:

(со) = 1 /У[1 - (со/ш0)2 ]2 + 4(5')2 (со/со0 )2 ; (18)

сор =(»0Л/1- 2(5')2 ; (19)

Фр (со) = -агс1ё{ 2б'/(ш0 / оз) [ 1 - (со / ш0 )2 ] ] , (20)

где оо0 = ^з / А ~ частота резонанса системы без учета потерь; 5' = Аг / 2^А3А1 -коэффициент затухания.

Анализ выражений (18) - (20) позволяет сделать следующие выводы. При значениях 0 < 8' < а/2 функция Ут (со) имеет максимум на частоте сор. Величина этого максимума

(^)та>) = 1/5'>-2(5')2 (21)

уменьшается при увеличении коэффициента затухания, при этом абсцисса максимума смещается влево от значения резонансной частоты со0 по закону (19). Фазовая характеристика имеет постоянное значение на частоте резонанса со0 независимо от затухания, величина коэффициента затухания влияет только на крутизну этой характеристики вблизи резонансной частоты: чем меньше 6', тем выше скорость изменения фазы в окрестностях со0.

На рисунке 4 показаны зависимости относительного смещения абсциссы точки максимума функции (18) Дсо/а>0 = (®о -^рУ^о и изменения величины этого

максимума (У,„)тах от значения коэффициента затухания 5'.

Из графиков на рисунке 4 видно, что при увеличении коэффициента затухания 5' от значения 0,05 до 0,5 происходит смещение абсциссы максимума характеристики (18) относительно со0 почти на 30% с одновременным уменьшением амплитуды этого максимума более чем на 17 дБ. Это означает, что измерение контролируемого параметра, величина которого является известной функцией от частоты резонанса измерительного преобразователя со0, по максимуму резонансной кривой (что реализуется в большинстве существующих ИИС резонансного типа), осуществляется с погрешностью, которая растет с увеличением потерь в контролируемом материале и может достигать существенных значений.

Рис. 4. Графики зависимости резонансной частоты и амплитуды от затухания

Предложен двухпараметровый метод контроля, отличающийся тем, что принятие решения о значении измеряемой величины основано на измерении двух параметров - резонансной частоты и амплитуды сигнала на выходе измерительного преобразователя. Поскольку от коэффициента затухания резонансной системы зависит максимальное значение амплитуды колебаний на выходе измерительного преобразователя, то по изменению амплитуды определяется значение коэффициента затухания и, соответственно, величина активных потерь в контролируемом материале. Это используется при обработке результатов в блоке обработки и управления (рис. 3) для автоматической компенсации погрешности при оценке измеряемого параметра -частоты резонанса. При этом частота резонанса выделяется не по максимальному значению амплитуды колебаний на выходе измерительного преобразователя, а с помощью фазовой характеристики, которая принимает постоянное значение на частоте со = со0 независимо от величины потерь.

Для расширения диапазона измерений и повышения универсальности систем резонансного контроля используется метод параметрической модуляции, основанный на линейном изменении частоты высокочастотного сигнала, возбуждающего измерительный преобразователь. При реализации данного метода в существующих измерительных системах не учитывается дополнительная методическая погрешность, возникающая из-за отклонения измеряемого значения резонансной частоты от ее истинного значения. Это отклонение возникает при быстрой перестройке частоты по причине инерционности резонансной системы. Величина этой погрешности растет с увеличением скорости развертки частоты и уменьшением активных потерь (ростом добротности резонансной системы).

Проведен анализ процессов, происходящих в резонансной системе, при воздействии на нее высокочастотного сигнала х(t) с линейно изменяющейся частотой

ш(0=

©(/) = ©! x(t)=Xmcos(calt + vy/2)npn t>0, (22)

где V^ — скорость изменения частоты. Получено выражение для выходного сигнала №

y(t) = У (г)cos (çv + К*2 f 2 + Ф(0)> (И)

где огибающая амплитуд /(/), мгновенная частота и фаза зависят от параметров измерительного двухполюсника и от скорости изменения частоты У^.

На рисунке 5 приведены графики изменения огибающей амплитуд при линейном возрастании частоты, полученные для различных значений отношения Дш/^. По оси абсцисс отложена величина а(е)=(? ■ Дсо(г)/со0, где Дш - отклонение текущего значения частоты от резонансной.

Анализ графиков на рисунке 5 показывает, что при развертке частоты максимальное значение огибающей амплитуд выходного сигнала не совпадает с резонансной частотой (так называемый "снос" резонансной частоты), причем расхождение увеличивается с ростом скорости перестройки частоты и при повышении добротности Q. При этом наблюдается уменьшение максимального значения огибающей, резонансная кривая "размывается" и становится несимметричной, что повышает погрешность измерений.

Рис. 5. Графики изменения огибающей амплитуд

С целью подтверждения полученных результатов проведена их экспериментальная проверка с помощью моделирования. При входном сигнале, представленном в виде

*(f) = A'0sin(a>,/ + Дш2 /2т)= Jr0sin(co,i' + (Дш/со,Хау)2/27ш,), (24) частота которого изменяется по линейному закону, результаты моделирования представлены на рисунках 6, а, б, в.

На этих графиках показаны зависимости мгновенных значений выходного сигнала У от мгновенной фазы ш.

2.5 -ю' 2.61 -.10* 2.72 -10* 253 10* 2.94 10* 3.05 10* 3.16 10* 327 10* 3 38 10* 3.49 -10* 3.6 10*

а) У/= 50 кГц/мс

ияи^

2 I

,<!> 0 3 о

-0.5

-1 -1.5 -2

шш

Г 1 ■■

шн 1 ■1

Шi мв — >

■■

■■■ ■ь

к л

1Н ■1

1.210 12710 134-10 1.41 -10 1.48 -10 1.55-11

I41.55-104 1.62 10* 1.69-10* 1.76 -10* 1ЯЗ -104 1 у(о>

б) ^=100 кГц/мс

9840 1.06-10 1.13-10 1.2-10

12000

Рис. 6. Диаграммы изменения выходного сигнала при различных значениях скорости перестройки частоты

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы. Во-первых, максимум огибающей выходного сигнала (амплитудный резонанс) не совпадает с частотой нуля фазовой характеристики колебательного контура (фазовый резонанс), и оба резонанса не совпадают с частотой собственных колебаний резонансной системы, которая зависит только от значений параметров реактивных элементов. Во-вторых, наблюдается уменьшение максимального значения огибающей амплитуды колебаний, которое практически может ограничить диапазон измерения контролируемого параметра.

На рисунке 7 приведены графики зависимости относительной величины "сноса" резонансной частоты А/^ //от скорости перестройки частоты при различных значениях добротности Q и рабочей частоты/ Анализ этих графиков позволяет сделать вывод, что при определенных условиях величина "сноса" частоты может достигать существенных значений.

При использовании цифровых методов обработки данных важно рассмотреть особенности явлений "сноса", происходящих в резонансной системе (17) при ее возбуждении цифровым сигналом с линейной частотно-импульсной модуляцией (ЛЧИМ). Основу модели такого сигнала составляет периодическая последовательность однополярных прямоугольных импульсов 5,'(г) заданных частоты /, = 1 /Г, единичной амплитуды и длительности т = Т / 2, а частотная модуляция осуществляется путем умножения длительности импульса т на некоторый постоянный коэффициент а < 1, величина которого зависит от скорости перестройки частоты в процессе осуществления модуляции.

А/я//.%

О 50 100 200

0 50 100 200

500

V'j, кГцшс

500

Vj, кГц/мс

а) ' б)

Рис. 7. Графики зависимости величины "сноса" частоты от скорости V'¡ и добротности Q на рабочих частотах 1000 кГц (а) и 500 кГц (б)

ЛЧИМ-сигнал представлен следующим образом:

5Í4M(0 = ir=orect([í-2t(a' - l)/(a - 1)]/а'т}, (25)

где rect([f-2т[а' -1 )/(д- 1)]/а'т}=

1, t е |2т(а' -1 ){а -1), 2т(я'' - l)/(a -1) + а'т];

0, 2т[а' - l)/(o -1)+ а'х < t < 2т(а'+1 -1 )/(а -1), i = 0,1,2,...

Для упрощения анализа временное описание ЛЧИМ-сигнала представлено в виде суперпозиции двух функций Хевисайда r|(í), сдвинутых во времени на величину а'х:

s'14M(thZ%0i(t, ¿)=zr=oh(í - ü-n('-OL (26)

где (¡ ¡ = 2т(а' -1 )/(а -1); t-ei = 2т(а1 -1 )/(а -1) + я'т - временное положение начала и окончания каждого z'-го импульса (í = 0, 1, 2,...).

В этом случае получено выражение для выходного сигнала измерительного преобразователя, возбуждаемого ЛЧИМ-сигнапом:

^2ЧМ (О= (в| / Ш|) 1-0 [ехР(- Ь1 (' -'ш)/ 2>тю, (/ - )] -

" /®|)1Г=оМ- - 0/2>тсо,(г - ги■)]= (27)

-ЕГ-о^О+ГГ-о^М.

где /) = (а,/<о,)ехр[-Ь^-^)/2>тсо, (/ -*„■);

0 = ~{а\ /в>|>хр[- А|(/ -гю)/2>!псо,(/-гш).

Анализ полученного выражения позволяет сделать вывод, что при увеличении скорости перестройки частоты максимум сигнала (27) смещается, частоты амплитудного и фазового резонанса не совпадают, причем расхождение резонансных частот растет с увеличением скорости перестройки.

На основании проведенных экспериментов сделан общий вывод. При осуществлении линейной развертки частоты в ИИС резонансного типа возникает дополнительная погрешность измерений за счет "сноса" резонансной частоты, величина которой зависит от параметров резонансной системы и скорости перестройки частоты и может достигать существенных значений, поэтому необходима компенсация этой погрешности.

Предложен способ преодоления этих негативных явлений - применение двухтактной развертки частоты возбуждающего сигнала с изменением направления и скорости развертки во втором такте преобразования; использование генератора импульсов тока в качестве источника возбуждающего сигнала и стабилизация амплитуды выходных колебаний измерительного преобразователя во всем диапазоне контроля.

Модель двухтактной развертки частоты представлена в следующем виде. В первом такте развертки длительностью Д/( частота сигнала, возбуждающего измерительный преобразователь, увеличивается по закону <о(г) = со, + У(а1 до момента наступления первого резонанса:

<ор1 = + У^М, = <а0 + Дшр1,

где До)р| - погрешность от "сноса" резонансной частоты, определяемая скоростью развертки У(а. Во втором такте направление развертки меняется на противоположное с одновременным уменьшением скорости изменения частоты: <в(г)=сор1 - У2а( ■ Через промежуток времени Д/2 наступает второй резонанс:

ШР2 = тР1 - = ©о - ДсйР2 •

Поскольку «> т0 выполняется неравенство Д<вр2 «Дсор] и погрешность измерений от "сноса" существенно уменьшается.

Для увеличения чувствительности ИИС к изменениям контролируемого параметра и снижения влияния побочных факторов предложена модель измерений на основе двухконтурной резонансной системы. Структура такой ИИС такая же, как на рисунке 3, только резонансный измерительный преобразователь выполнен с помощью двух одиночных взаимосвязанных колебательных контуров. Один из этих контуров является эталонным с фиксированными параметрами Ь0,С0, другой - рабочий, включающий емкостный или индуктивный датчик с параметрами Сх или Ьх, которые зависят от контролируемых величин. Динамической характеристикой такой

системы служит дифференциальное уравнение четвертого порядка, при этом частотные свойства описываются передаточной функцией следующего вида:

Я (/®) =-^Ц-> (28)

о-а+к2-с2

где К = к/28' = к(2 - так называемый фактор связи, пропорциональный добротности контуров; к — коэффициент связи между двумя контурами; C> = Q(a/a0—(й0/co) — обобщенная расстройка; б - проводимость потерь в контуре; _/

Показано, что особый интерес представляет так называемый критический режим работы двухкошурной системы. В этом режиме величина коэффициента связи выбирается такой величины, чтобы фактор связи К = 1. Для этого случая получены выражения, показывающие частотные зависимости изменения амплитуды и начальной фазы сигнала на выходе измерительного преобразователя при возбуждении его высокочастотным сигналом изменяющейся частоты с выхода управляемого генератора импульсов (рис. 3):

Ут{ш)= 2/^4 + [(ш/со0 -со0/®)/28']4 = 2/^4 + ^ ; (29)

Фр(о)) = агс1Е[2С/(2-;2)] + я/2. (30)

Анализ этих выражений позволил сделать ряд выводов. Во-первых, увеличивается крутизна фазочастотной характеристики (30) вблизи резонанса. Установлено, что при изменении обобщенной расстройки в интервале £ е [— 1; 1] отношение Дфр/Дсо возрастает более чем на 40% по сравнению с аналогичной характеристикой (20) одноконтурной ИИС. При этом относительная чувствительность частоты резонанса (д<юр /озр ]/(дС;г /С)= (Дсор /шр)/(А1с /¿) к изменению емкости Сх или индуктивности Ьх датчика, в которых скрыты значения контролируемых величин, не уменьшается. Во-вторых, резонансная кривая (29) становится более плоской вблизи резонансной частоты по сравнению с аналогичной характеристикой одиночного контура (18). Использование этих свойств двухконтурной избирательной системы позволяет повысить точность измерения фазовых параметров при резонансном контроле за счет увеличения фазовой чувствительности и постоянства амплитуды измерительного сигнала.

Для уменьшения инструментальной погрешности измерения фазы Дф предложено использовать принцип аддитивной коррекции, который реализуется разделением измерительного цикла на два такта. В первом такте измеряют разность фаз Дф! =фв1 - Фвых1 + Деф| между возбуждающим Ув и выходным Увых сигналами измерительного преобразователя с фазовой погрешностью Деф1. Во втором такте переключают измерительные каналы и измеряют разность фаз -Дф2 = Фвых2 — Фв2 + ЛеФ2 между выходным Увых и возбуждающим Кв сигналами со второй фазовой погрешностью Де92 . Затем вычитают эти данные и получают разностный результат измерения без аддитивной составляющей фазовой погрешности в следующем виде:

Дф = Дф] - (- Лф2) = фЕ! - фвык1 + Деф1 - Фвых2 + Фв2-Д£ф, ~ 2(фв1 - Фвых1).

Показано, что при выполнении аддитивной коррекции обеспечивается полная компенсация фазовой погрешности Л£ф = Лгф1 — Деф2 «0 в конце второго такта преобразования.

На основании проведенных исследований сделан вывод, что предложенный двухпараметровый метод контроля позволяет увеличить точность измерения резонансной частоты в условиях активных потерь, при этом линейное изменение частоты сигнала, возбуждающего измерительный преобразователь, расширяет диапазон и повышает универсальность резонансного контроля. Возникающая в этом случае методическая погрешность от "сноса" компенсируется двухтактным режимом развертки с изменением скорости и направления развертки частоты. Использование в ИИС двухконтурного измерительного преобразователя в сочетании с аддитивной коррекцией фазовых погрешностей повышает точность измерения фазы измерительного сигнала, а это важно, поскольку отсчет резонансной частоты, в которой скрыто значение контролируемого параметра, производится в момент достижения фазовой характеристикой постоянного значения, которое надо измерить с максимальной точностью.

В четвертой главе разработана модель функционирования резонансной информационно-измерительной системы, алгоритм обработки измерительной информации и предложена методология оценки эффективности резонансного контроля.

Показателем эффективности выбрана достоверность контроля £>' = F{Г;M'';П}, зависящая от ошибок измерений Г, методических погрешностей М" и полноты контроля П .

Обобщенная модель функционирования системы контроля предложена в виде дерева исходов при двухальтернативном контроле, при этом состояние среды может принадлежать одному из двух классов: когда в контролируемой среде отсутствуют отклонения от норм, и 52 при наличии хотя бы одного отклонения. Оценка состояния контролируемой среды производится на основе байесовского подхода в соответствии с соотношением (13) для вектор-функции апостериорных вероятностей )}],<', к = 1,2. Решающее правило объективного распознавания (14) в этом случае записывается в виде

Ф, /г,(1)} : Р^/гМ / = 1,2. (31)

В силу случайного разброса значений параметров и погрешностей измерений при осуществлении контроля, а также из-за различных факторов, имеющих методический характер (неполнота контроля, невозможность учета взаимозависимости параметров и сопутствующих влияний, несовершенство выбранных метода, критериев и способов обработки данных измерений) результаты контроля 2 имеют четыре исхода с вероятностями:

= p{sl}.p{22^f))sx}Л{S2}.p{22^f)lS2Y

P/7 (Л\-Р* Р{8{}-Р{2Л)15{}

{ " 2Ш - Р{8Х}-Р{22{1)181) + Р{82}-Р{2^)182У

PÍC /7(Л\-Р* P{S2)-P{Zx(t)lS2)

Ph /7 P{S2}-P{Z2(í)/S2}

При контроле одиночного параметра вероятность отсутствия или наличия отклонения по любому параметру х с плотностью распределения W¡(x) определяется выражениями

Рь = ¡y^Jdx; P(S2)= PH = l-P6= \a_JVx(x)dx + J^^jA,

где а = xm¡n, b = xmax - нижняя и верхняя допустимые границы изменения х.

Если случайные погрешности измерений имеют плотность распределения W2 (е') и не зависят от измеряемых параметров, то априорные условные и безусловные вероятности правильных P¿/¿, , , Рц , а также ошибочных P¡/¿ , P¡¿ , P¿/¡ , /'¿i заключений о состоянии среды записываются в виде:

Рц P{Zi (t)/S{} = f>i (x)(fV2 (z')dz'\lx;

Pm -P{Z^)lSy}=P^bW{{x)dxY' Pü = P{S2}-P{Z2(t)/S2} =

Pí/i = P{Z2(t)lS2}= P[{ (l-¿Щ{х)с1хУ-Р& =P{S2}-P{Zx[í)lS2} = = tW\ ('feo W2 (е'>&' + 1Г ^2 (е'И ^ í ^áí =P{51}-P{Z2(r)/51} =

= ^íá (f>l(^КГ = a; Pá/í = />{z2 (í)/^} = Pái (l - \bWx(x)^)"1 = p, (32) где P^jg = a - ошибка первого рода, связанная с ложным выявлением отклонения от нормы, а Pq/h = р - ошибка второго рода (пропуск имеющегося отклонения). Для оценки эффективности контроля предложено использовать два вида показателей: D[ = 1 - a - Р, если все ошибки одинаково важны, и D'2 = 1 - р, максимально учитывающий вероятность ошибки второго рода, при этом ошибка первого рода ограничивается в допустимых пределах: a <А.

В работе выполнен расчет и приведены графические зависимости вероятностей ошибок первого и второго рода от среднеквадратических отклонений измеряемого параметра ох и погрешности его измерения ае>, а также от. величины допуска на контролируемый параметр dx =|*шах -*min|- Эта зависимости рассчитаны для нормального и равномерного законов распределений Щ(х), IV2(e'), поэтому позволяют оценить диапазон значений достоверности контроля параметров: ошибки измерений будут максимальны для равномерного и минимальны для нормального законов распределения.

Выражения (32) справедливы в условиях измерения контролируемых параметров по единственной реализации случайного процесса. Если при контроле изме-

рения повторяются / раз, то новые значения получаемых ошибок аир можно определить по формулам

' . . I . . ,

а= Р = 1- £С/( 1-р);р'-у,

У=ш0 ]=тй

где то - число положительных результатов контроля при его неоднократном повторении I раз, причем 1 < т0 < I.

Анализ данных выражений показывает, что многократное измерение параметра х в процессе контроля позволяет увеличить вероятность ошибки первого рода а и одновременно уменьшить вероятность ошибки второго рода р. Это свойство практически можно использовать для изменения соотношения между исследуемыми параметрами или характеристиками объектов контроля, определяющими достоверность полученных результатов, в зависимости от наличия мешающих факторов.

Для оценки достоверности результатов, полученных после проведения контроля, служат апостериорные вероятности правильных Р^; и ошибочных

Руа = а*'; = р* заключений о состоянии контролируемой среды, которые обычно принимаются по совокупности значений измеренных параметров.

Связь между априорными и апостериорными условными вероятностями определяется выражениями:

Р*к =Р4(1-а) + Р(1-Р4); Р* = Рн(1 - Р) + а(1 -Рн); (33)

Ре,6 = Р6 (I - а) /[/>6 (1 - а) + р(1 - Р6)]; Р^н =РН{ 1 - Р) ![Р„ (1 - р) + а(1 -/>„)];

Р6;Н =а/>6/[аР6 +(1_р)(1_р6)]; р;б =рРн/[рРн+(1-а)(1-Рн)]. (34)

Показатели (33), (34) связаны с вероятностями ошибок по параметрам а и Р, а через них - с характеристиками рассеивания параметров ах и погрешностей измерений СТе'.

4с *

Зависимости Ру& и от ¿х/ох и /ах при нормальных законах распределения параметров и погрешностей измерений показаны на рисунке 8.

Для оценки эффективности предложенных решений с помощью введенных показателей достоверности необходимо прежде всего определить повышение точности измерений за счет применения двухпараметровых методов резонансного контроля.

В качестве основного фактора, влияющего на точность резонансных измерений, выбран коэффициент затухания 5', определяемый активными потерями в контролируемой среде. Для этого случая, в соответствии с предложенным выше подходом к оценке параметрической точности, получены выражения для относительных коэффициентов чувствительности, соответствующие динамическим характеристикам (18), (20):

^ (ш)=_-8(5У(ш/со0)2 ,

2{[1-(а>/ш0)2]2 + 4(5')2(со/ш0)2-(ш/ш0)2]2 + 4(5')2(со/ш0)2 '

а'фр(й>)=2(сй0/©)[1-(©/ш0)2]/|[1-(сй/со0)2]2-4(5')2К/ш)2 J .

а) б)

Рис. 8. Графики апостериорных условных вероятностей ошибок первого (а) и второго (б) родов

Анализ полученных выражений позволяет сделать вывод, что вблизи резонанса (со =о)0) функция а'ут (ш) растет с увеличением потерь, в то время как чувствительность фазовой характеристики близка к нулю:

lim ст'фа(со)=0. а>-»ю0

Расчеты по оценке точности, выполненные в соответствии с приведенными функциями чувствительности, показывают, что использование фазовой характеристики измерительного преобразователя в схеме на рисунке 3 для принятия решения о наступлении резонанса позволяет существенным образом (более 30% в условиях повышенных потерь) уменьшить погрешность резонансных измерений. Это эквивалентно пропорциональному уменьшению соотношения стЕ>/ах и снижению вероятностей ошибок контроля (рис. 8).

С учетом уменьшения ае-/ах выполнен расчет относительного увеличения достоверности резонансного контроля за счет применения двухпараметрового метода. На рисунках 9, а, 6 приведены графики зависимости ЫУ/ D' для двух показателей достоверности: D[ = 1 - а - ß, если последствия ошибок первого и второго рода равноценны, и D'2 = 1 - ß, а < Л, когда потери от ошибки второго рода более значительны. Анализ полученных зависимостей позволяет сделать вывод, что наибольшая эффективность двухпараметрового метода резонансного контроля достигается в условиях повышенной активной проводимости контролируемого материала, когда

оценка резонансной частоты по амплитудной характеристике дает максимальную погрешность измерений.

Щ/Г){, °/о

д££/£>5,%; а й 0,1

10

/

¿х/с "7 /

/ 2

1

0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 б' 0,05 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 б' а) б)

Рис. 9. Графики изменения достоверности (а), В'2 (б) двухпараметрового резонансного контроля

Достоверность контроля совокупности параметров зависит от ошибок измерений одиночных параметров а;, р,, / = 1,2,..., т, а также от числа контролируемых параметров т и полноты контроля П. Вероятности ошибок контроля, в предположении независимости контролируемых параметров, можно определить следующим образом:

а' =1-(1-а<)ш; (35)

•и (1 - а/) + (1 - Ры )Р, Г-[^(1-а,)Г1

Р1 =(!-<*,)'"--п

1 -Р1

(36)

Данные выражения позволяют оценить условные вероятности ошибок и достоверность контроля в зависимости от его полноты, характеристик контролируемой среды и средств контроля.

С учетом полученных результатов предложен следующий алгоритм обработки измерительной информации. По амплитудной характеристике измерительной системы производится предварительная оценка контролируемого параметра и определяется априорная вероятность его значения. С помощью фазовой характеристики рассчитываются апостериорные вероятности различных оценок измеряемого параметра, после чего из множества апостериорных значений выбирается наиболее вероятное, что и будет наиболее достоверным результатом контроля.

В пятой главе, на основе байесовского подхода к получению оптимальных оценок измеряемых параметров и минимизации функций чувствительности измерительной системы к воздействующим факторам, разработана методика оптимального проектирования ИИС, предложены структуры технических средств и алгоритмы их работы, позволяющие реализовать двухпараметровые методы с развертывающим частотным преобразованием и повысить достоверность резонансного контроля.

Сформулирована задача построения оптимального измерительного устройства, выполняющего измерение параметра х, с минимально возможной погрешно-

стью в соответствии с критерием (16). В соответствии с центральной предельной теоремой при большом количестве независимых побочных факторов их суммарное распределение стремится к нормальному закону, поэтому функционал (11) запишется в виде 2(с) = *,-)+ «(г), где и(г) - белый шум с нулевым математическим ожи-

2 2 2

данием и спектральной плотностью мощности Ыг = а0 / А/7; о0 - мощность шума; АР ~ ширина спектра частот измеряемого сигнала. В этом случае критерий максимального правдоподобия будет представлен в виде

1пЬ'(х,) = —1— \[2(1) - У {и X,)]2Л=>тах. (37)

К 0

Эквивалентные преобразования позволяют перейти к более удобным для последующей реализации выражениям функции правдоподобия. Перепишем выражение (37) в виде

1п £'(*,-) = —/[г2(г) - 22(()У^ XI) + У2 ((, дг,- )}й шах. О

Поскольку первое слагаемое от измеряемого параметра не зависит, его при максимизации можно не учитывать:

1п£'(х,-) = -у ][22(0П1, х,-)- У2(!> х,-)]р => шах. (38)

о

Если речь идет об оценке амплитуды сигнала (х, = Ут1) на выходе резонансного измерительного преобразователя (рис. 3), то в предположении постоянства амплитуды на интервале измерений (0, Т) можно записать: К(г,Уш) = Ут(У(г). При

этом оптимальная оценка амплитуды У*и определяется как решение уравнения с{{\п£'(Ут^)}/с{Ут! = 0 и записывается в следующем виде:

С = Угш)2{г)ё^У2{и |. (39)

Выражение для оценки амплитуды (39) одновременно служит алгоритмом измерений. Эта оценка является несмещенной и имеет дисперсию

Е>уш =N¡/2ТУ2=Р0 /2РЙ = 1/2Й2,

где И2 = Рц/ Рв — отношение мощностей полезного сигнала и шума.

При оптимальной оценке фазы измерительного сигнала: х, = (р^, слагаемое

2

¥ С, Фа, ) в выражении (38) определяет среднюю мощность сигнала и от срд, не зависит, поэтому оптимизационная функция принимает вид

Т

1п1'(<Рв1■) = --^-¡2(()У{ г, Фв,)А => тах. (40)

N1 о

Для получения оптимальной оценки фазы необходимо иметь генератор опорного сигнала У((, ф), который должен перестраиваться по измеряемому параметру ф в интервале времени (0, Т) до тех пор, пока не будет получено максимальное зна-

чение сигнала на выходе интегратора. Значение фазы опорного сигнала К(?,(р) в момент получения максимума будет давать искомую оценку фд,-.

Эта оценка является несмещенной, а дисперсия ошибки, как и при оценке амплитуды, зависит от отношения мощностей сигнал/шум: Оф = 1/2й .

Поскольку синтез схем оптимальных измерителей амплитуды, частоты и фазы требует точного знания множества априорной информации, а устройства, реализующие оптимальную схему, должны быть абсолютно точно выполнены, предложено переходить к синтезу близких к оптимальным измерительных схем, дающих квазиоптимальную оценку. Первый подход при осуществлении синтеза квазиоптимальных устройств — упрощение сложных схем, составляющих оптимальный измеритель, другой подход заключается в использовании схем дискриминаторного типа.

Один из алгоритмов обработки, дающий при контроле влажности материалов близкую к оптимальной оценку измеряемых параметров, реализован в оригинальном двухпараметровом устройстве (рис. 10), запатентованном автором. Данное устройство включает резонансный измерительный преобразователь на базе ЬС-контура; управляемый генератор импульсов (УГИ), интегратор (ИНТ), источник опорного напряжения (ИОН) и аналоговый коммутатор (АК), реализующие сигнал с линейной частотно-импульсной модуляцией; амплитудный детектор (АД) и дифференциальный усилитель (ДУ), предназначенные для выделения амплитуды сигнала; генератор тактовых импульсов (ГТИ), блок обработки данных (БОД) и цифровой интегратор (ЦИ).

В процессе контроля на 1С-контур подаются импульсы возбуждающего тока Iа, а амплитуда выходного сигнала преобразователя IIт сравнивается с пороговым напряжением (Уда . Затем регулируется амплитуда импульсов возбуждающего тока усиленным сигналом разбаланса = Кц(¿У^з ~ит).

Амплитуда сигнала ит выделяется амплитудным детектором АД, а фаза — формирователями импульсов ФИ1, ФИ2 и £)-триггером, выполняющим функцию фазового компаратора. Блок обработки данных БОД управляет аналоговым коммутатором АК, служащим для изменения скорости и направления развертки частоты импульсов.

Рис. 10. Структурная схема прибора двухпараметрового контроля с изменением направления и скорости развертки частоты возбуждающего сигнала

Для повышения точности измерений предложено изменять скорость и направление развертки частоты импульсов возбуждающего тока в двух тактах преобразования, а в качестве второго информативного параметра использовать амплитуду резонансных колебаний.

Для цифрового измерения резонансной частоты /5, выделяемой по нулевой

разности фаз +Д<р при развертке частоты импульсов тока, на блок обработки подаются импульсы высокой частоты /5 от тактового генератора ГТИ. После обработки данных результаты контроля выводятся на цифровой индикатор ЦИ. За счет автоматической регулировки амплитуды импульсов возбуждающего тока в преобразователе напряжения в ток ПНТ стабилизируется амплитуда колебаний на ¿С-контуре, что позволяет уменьшить инструментальные погрешности детектора АД и формирователей импульсов. Применение двухтактного изменения направления и скорости развертки частоты импульсов возбуждающего тока позволяет ослабить эффект "сноса" резонансной частоты /р измерительных 1С-контуров.

На рисунке 11 приведена схема прибора резонансного контроля с повышенной фазовой чувствительностью и аддитивной коррекцией погрешностей. Прибор включает двухконтурный измерительный преобразователь; УГИ, ИОН, реверсивный счетчик импульсов (СТ2) и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), реализующие линейную развертку частоты; формирователи импульсов (ФИ1, ФИ2), О-триггеры и мультиплексор позволяющие осуществить аддитивную коррекцию фазовых погрешностей.

Для повышения фазовой чувствительности в этом устройстве применено двухконтурное включение эталонного и рабочего вихретоковых датчиков. При контроле изделие с образцовым покрытием устанавливается в эталонный преобразователь, подключенный к образцовому ¿оО) -контуру, а контролируемое изделие одинаковой формы размещается в рабочем вихретоковом датчике, подключенном к другому ¿С-контуру.

Рис. 11. Структурная схема прибора с аддитивной коррекцией

При следящем регулировании в цикле контроля непрерывно изменяется направление развертки частоты импульсов возбуждающего тока при каждом изменении знака разности фаз между возбуждающим и выходным сигналами рабочего преобразователя. При этом амплитудный детектор подключается к выходу рабочего преобразователя, а формирователь импульсов ФИ1 — к образцовому вихретоковому преобразователю. Такое разделение измерительных цепей позволяет сочетать высокую фазовую чувствительность с равномерностью амплитудно-частотной характеристики в диапазоне измерений, а за счет применения микропроцессорного блока обработки данных БОД можно линеаризовать характеристику преобразования и выводить результаты контроля на цифровой индикатор непосредственно в единицах измерения толщины покрытия.

При высокой частоте возбуждающего сигнала /р > 30 МГц возможен дополнительный сдвиг фаз между измерительными каналами из-за разброса динамических параметров элементов даже при их одинаковом количестве в каждом канале. Поэтому для реализации таких приборов предложено применять аддитивную коррекцию погрешностей, выполняемую перекрестным переключением каналов преобразования в двух соседних тактах с последующим вычислением полусуммы результатов измерений, получаемых в этих тактах.

В шестой главе представлены результаты экспериментальных исследований по расширению диапазона измерений и повышению точности цифровых приборов резонансного контроля с развертывающим частотным преобразованием возбуждающего сигнала.

При экспериментальных исследованиях разрабатываемых ИИС использовалась программа схемотехнического моделирования Electronics Workbench, позволяющая изучать динамические процессы, протекающие в электронных схемах приборов контроля.

В портативных двухпараметровых приборах контроля влажности предложено использовать универсальную схему автогенераторного емкостного датчика на полевом транзисторе с измерительным LC-контуром (рис. 12, а).

Рис. 12. Принципиальная схема (о) и зависимость напряжения (7Р генераторного датчика влажности от сопротивления материала (б)

В данной схеме полевой транзистор УТ работает в С-режиме и в каждом периоде колебаний открывается только на короткое время, а гармонический выходной сигнал формируется за счет избирательных свойств ¿С-контура. Благодаря высокой

добротности контура обеспечивается стабильность частоты колебаний и нелинейная зависимость падения напряжения I!р на образцовом резисторе от сопротивления Ях материала.

Согласно экспериментально снятой зависимости напряжения (Ур = /пит от тока питания генератора (рис. 12, б), понижение электрического сопротивления контролируемого материала приводит к увеличению напряжения С/р от единиц до сотен милливольт. Это напряжение кодируется с помощью АЦП, входящего в состав микропроцессора влагомера, и совместно с резонансной частотой /Р используется для вычисления и коррекции результатов измерения влажности в зависимости от электрической проводимости материала. Запись значений функции

I + Ь,)- и]

Л = ЛIМ ~ ф--и у в ППЗУ микропроцессора позволяет по измеренным

значениям /х, £/4, напряжению отсечки транзистора и.м и полной емкости датчика С; вычислять влажность материала.

В результате проведенных экспериментальных исследований и статистической обработки результатов измерений влажности получены градуировочные кривые (рис. 13, а, б). Кроме того, составлена таблица поправочных коэффициентов, записанных в блок памяти микропроцессора, которые служат для представления результатов измерений на цифровом индикаторном табло прибора контроля непосредственно в процентах влажности.

Рис. 13. Калибровочные кривые двухпараметрового влагомера (а, б)

и погрешности измерения влажности двух видов песка (в)

Экспериментально установлено, что разброс показаний в диапазоне контроля относительной влажности от 0 до 45% составляет ±(0,1...0,2)%. При этом даже с учетом погрешностей от неравномерного распределения влаги в материале, погрешностей аппроксимации характеристики преобразования и дискретности цифровых измерений максимальная погрешность прибора не превышает значения 0,6 %. (рис. 13, в).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате сравнительного анализа существующих методов и средств резонансного контроля параметров различных сред и материалов выявлены основные пути преодоления противоречий между требованиями к повышению точности измерений и расширению диапазона контроля, с одной стороны, и неспособностью существующих средств и методов измерений адаптивно реагировать на такие требования, с другой.

2. Развита теория формирования измерительной информации при резонансном контроле и методология ее использования для повышения точности измерений различных параметров веществ и материалов частотными методами в условиях мешающих воздействий. При этом решены следующие задачи:

- предложена аналитическая модель функционирования измерительного генератора с индуктивным или емкостным преобразователем, заключающаяся в аналитическом исследовании периодических режимов в замкнутой системе с произвольным видом нелинейности методом гармонической линеаризации в условиях случайного воздействия побочных факторов;

- развита теория резонансных частотных измерений, заключающаяся в использовании двухпараметровых методов и аддитивной коррекции погрешностей, а также параметрической модуляции для инвариантности к мешающим воздействиям, повышения точности и расширения диапазона контроля.

3. Предложены двухпараметровые методы резонансного контроля, позволяющие повысить точность измерений в широком диапазоне при воздействии побочных факторов. При этом решены следующие научные задачи:

- разработан двухпараметровый метод резонансного контроля, позволяющий уменьшить погрешность и расширить диапазон измерений за счет автоматической коррекции амплитуды возбуждающего сигнала, использования линейной частотной модуляции и цифрового измерения резонансной частоты, выделяемой по смене знака фазовой характеристики;

- предложены методы резонансного допускового контроля материалов с увеличенной активной проводимостью, заключающиеся в использовании двухконтур-ных измерительных преобразователей с высокой фазовой чувствительностью и аддитивной коррекции фазовых погрешностей измерительных каналов.

4. Разработаны новые структурные схемы и алгоритмы работы цифровых приборов при измерениях амплитуды, частоты и фазы выходных сигналов измерительных преобразователей, позволяющие повысить достоверность результатов резонансного контроля различных параметров веществ и материалов.

В процессе разработки решены следующие научные задачи:

- разработана теория измерений амплитудных и фазочастотных параметров при резонансном контроле в условиях воздействия побочных факторов, позволяю-

щая за счет применения квазиоптимальных методов обработки получать оценки контролируемых параметров, близкие к оптимальным;

- предложены схема и алгоритм функционирования двухпараметрового резонансного прибора контроля влажности, позволяющие повысить точность и расширить диапазон измерений за счет двухтактной развертки частоты возбуждающего сигнала с изменением скорости и направления развертки в каждом такте преобразования;

- разработаны схемы и алгоритмы работы резонансных измерительных устройств, позволяющие увеличить точность допускового вихретокового контроля толщины немагнитных покрытий за счет применения следящей развертки частоты, автоматической коррекции погрешностей и использования двухконтурной схемы измерительных преобразователей с повышенной фазовой чувствительностью.

5. Разработаны теоретическая модель функционирования системы резонансного контроля и методология оценки эффективности контроля, в рамках которой решены следующие задачи:

- разработана обобщенная модель процесса двухальтернативного контроля, заключающаяся в представлении состояния контролируемой среды точкой в многомерном стохастическом пространстве параметров и признаков с заданной вероятностной мерой - вектор-функцией байесовских апостериорных вероятностей, позволяющей отнести это состояние к одному из заданных классов;

- предложен подход к оценке эффективности контроля в условиях случайного воздействия помех в виде системы иерархически взаимоувязанных методик, позволяющий оценивать достоверность результатов резонансного контроля в зависимости от его полноты и точности измерений параметров.

6. Широкое внедрение результатов работы подтверждает универсальность предложенных моделей и методов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Лисичкин В.Г., Батенков A.A. Применение линейного программирования к оптимизации размещения пунктов контроля // Математическое моделирование систем связи и их элементов. - Л.: ВАС, 1990. - С. 37 - 39.

2. Лисичкин В.Г., Батенков A.A. Алгоритм синтеза локально-оптимальной структуры классификатора видеосигналов // 45 научно-техническая конференция ЛЭИС им. Бонч-Бруевича. Тезисы докладов. - С-Петербург, 1992. - С. 321,

3. Лисичкин В.Г., Батенков A.A. Синтез структуры реверсивного сдвигающего регистра// Сб научных трудов ВИПС, вып. 1. - Орел.: ВИПС, 1994. - С. 69 - 74.

4. Лисичкин В.Г., Богачев Г.В. Синтез структуры синхронного реверсивного двоичного счетчика и оценка сложности вариантов реализации // Сб науч. трудов ВИПС, вып. 1. - Орел.: ВИПС, 1994. - С. 75 - 80.

5. Лисичкин В.Г., Батенков A.A., Глушанков Е.И., Ширко А.И. Обеспечение электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств с помощью оптимизации сигнально — помеховой обстановки // Международный симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии ЭМС и ЭМЭ - 95. Сб. научных докладов. — С-Петербург, Государственный электротехнический университет, 1995.-С. 278-281.

6. Лисичкин В.Г. Повышение точности автогенераторных датчиков // ИЗВЕСТИЯ ОрелГТУ, № 5,2007. - С. 23 - 26.

7. Лисичкин В.Г., Наумов Е.Ю. Анализ способов снижения энергопотребления при автогенераторных измерениях // Вестник РГРТУ. Вып. 22. - Рязань,

2007. - С. 42 - 45.

8. Лисичкин, В.Г. Повышение экономичности автогенераторных датчиков // Метрология, № 10,2007. - С. 37 - 43.

9. Лисичкин В.Г., Наумов Е.Ю. Способ снижения энергетической избыточности аналого-цифровых устройств // Труды РНТОРЭС им. A.C. Попова. Серия: Цифровая обработка сигналов и ее применение. Вып. IX-2. - Москва, 2007. - С. 343 -346.

10. Лисичкин В.Г., Наумов Е.Ю. Основные пути уменьшения мощности потребления измерительными устройствами // Перспективы развития средств связи в силовых струюурах: Материалы 3-й межвузовской научно-практической конференции. В 2-х частях. Часть I. - Голицино: ГПИ ФСБ России, 2007. - С. 9 - 12.

11. Лисичкин В.Г., Наумов Е.Ю. Использование запаса точности измерительных устройств для снижения энергопотребления // Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании: Материалы XII Всероссийской научно-технической конференции. Рязанский государственный радиотехнический университет, 2007. - С. 193 - 195.

12. Лисичкин В.Г., Шведов С.Н. Сравнительный анализ моделей диэлектрических свойств почвы при автогенераторных измерениях влажности // Измерительная техника, № 2,2008. - С. 64 - 67.

13. Лисичкин В.Г. Уменьшение случайных погрешностей автогенераторных датчиков методами цифровой обработки // Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании: Материалы XIII Всероссийской научно-технической конференции. Рязанский государственный радиотехнический университет, 2008. - С. 147 - 149.

14. Лисичкин В.Г. Основные способы линеаризации измерительной характеристики автогенераторного датчика // Современные информационные технологии в деятельности органов государственной власти "ИНФОРМТЕХ —2008". Материалы I Всероссийской научно-технической конференции. — Курск, 2008. — С. 80 — 81.

15. Лисичкин В.Г., Шведов С.Н. Состав основных погрешностей автогенераторного датчика при цифровых измерениях частоты // Современные информационные технологии в деятельности органов государственной власти "ИНФОРМТЕХ — 2008". Материалы I Всероссийской научно - технической конференции. - Курск,

2008.-С 82-83.

16. Лисичкин В.Г. Применение методов ЦОС для совершенствования характеристик автогенераторных датчиков // Сети, системы связи и телекоммуникации. Деятельность ВУЗа при переходе на ФГОС 3-го поколения. Материалы 33-й Всероссийской научно-технической конференции. В двух частях. Часть 1. — Рязань, 2008. — С. 191 -193.

17. Лисичкин В.Г., Наумов Е.Ю. Снижение дрейфовых погрешностей автогенераторных датчиков методами цифровой обработки // Перспективы развития средств связи в силовых структурах, обеспечение информационной безопасности в системах связи: Материалы 4-й межвузовской научно-практической конференции. В 2-х частях. Ч. I. - Голицино: ГПИ ФСБ России, 2008. - С. 11 -14.

18. Лисичкин В.Г. Основные пути уменьшения случайных погрешностей измерительных устройств // Перспективы развития средств связи в силовых структурах, обеспечение информационной безопасности в системах связи: Материалы 4-й межвузовской научно-практической конференции. В 2-х частях. Ч. 1. — Голицино: ГПИ ФСБ России, 2008.-С. 15-18.

19. Лисичкин В.Г. Повышение точности измерений в приборах контроля влажности // Измерительная техника, № 11, 2009. - С. 65 - 68.

20. Лисичкин В.Г., Иванов Б.Р., Шведов С.Н. Двухпараметрическое устройство контроля влажности // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, ОрелГТУ, № 6/278 (577), 2009. - С. 84 - 88.

21. Лисичкин В.Г., Шведов С.Н. Устройство для контроля влажности с повышенной точностью измерения // Известия ОрелГТУ, № 3—2/275 (561), 2009. - С. 62 - 66.

22. Лисичкин В.Г.. Шведов С.Н. Высокочувствительные двухкоктурные устройства контроля влажности почвы // Известия ОрелГТУ, № 2/274 (560), 2009.-С. 91-97.

23. Пат. на пол. модель 88153 Российская федерация, МПК G 01 N 27/22. Электронный влагомер / В.Г. Лисичкин, С.Н. Шведов. Опубл. 27.10.09.

24. Пат. на пол. модель 87803 Российская федерация, МПК G 01 N 27/22. Устройство измерения влажности / В.Г. Лисичкин, С.Н. Шведов. Опубл. 20.10.09.

25. Пат. на изобретение 2399039 Российская федерация, МПК G 01 N 27/22. Устройство для измерения влажности / Б.Р. Иванов, В.Г. Лисичкин, С.Н. Шведов. Опубл. 10. 09.10.

26. Пат. на пол. модель 99149 Российская федерация, МПК G 01 В 7/06. Двухпараметровое устройство вихретокового контроля / С.П. Богданов, Б.Р. Иванов, В.Г. Лисичкин. Опубл. 10.11.10.

27. Лисичкин В.Г., Богданов С.П., Санников Д.П. Обобщенная модель эффективности системы контроля // Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании НИТ-2010: Материалы XV Всероссийской научно-технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. Рязанский государственный радиотехнический университет, 2010. - С. 62 - 64.

28. Лисичкин В.Г., Богданов С.П., Санников Д.П. Выбор критерия оптимизации прибора резонансного контроля // Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании НИТ-2010: Материалы XV Всероссийской научно- технической конференции студентов, молодых ученых и специалистов. Рязанский государственный радиотехнический университет, 2010. - С. 64 - 66.

29. Лисичкин В.Г. Повышение фазовой чувствительности приборов вихретокового контроля // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, Известия ОрелГТУ, № 4-2 (282), 2010. - С. 112 - 119.

30. Лисичкин В.Г., Богданов С.П., Санников Д.П. Повышение точности измерений фазочастотных параметров при вихретоковом контроле // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, Известия ОрелГТУ, № 4 (282), 2010. - С. 96 - 102.

31. Лисичкин В.Г., Шведов С.Н. Повышение точности многопараметро-вых приборов контроля с резонансным преобразованием // Фундаментальные и

прикладные проблемы техники и технологии, Известия ОрелГТУ, № 1/279 (592), 2010. - С. 12 -15.

32. Лисичкин В.Г. Резонансные измерения параметров окружающей среды : монография. - Орел. : Изд-во Академии ФСО России, 2011. - 286 с.

33. Пат. на изобретение 2416092 Российская федерация, МПК G 01 N 27/22. Способ диэлькометрического контроля влажности материалов / Б.Р. Иванов, В.Г. Лисичкин, С.Н. Шведов. Опубл. 10.04.11.

34. Лисичкин В.Г. Уменьшение потребляемой мощности в резонансных приборах контроля // Приборы и управление. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. - С. 70 - 72.

35. Лисичкин В.Г. Двухпараметровый прибор резонансного контроля влажности с пониженным энергопотреблением // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, ОрелГТУ, № 2 (286), 2011. - С. 134 — 140.

36. Ларкин Е.В., Лисичкин В.Г. Сравнительный анализ схем резонансных измерительных преобразователей // Интеллектуальные и информационные системы. Материалы Всероссийской научно- технической конференции. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011.-С. 102- 104.

37. Лисичкин В.Г. Выбор информативного сигнала для емкостного измерительного преобразователя // Интеллектуальные и информационные системы. Материалы Всероссийской научно-технической конференции. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2011.-С. 104- 106.

38. Ларкин Е.В., Лисичкин В.Г. Оптимизация объема статистики наблюдений при измерении меняющегося параметра // XXIX Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2011. - С. 176 - 178.

39. Лисичкин В.Г. Снижение погрешности фазовых измерений в резонансных приборах контроля // XXIX Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. А.С.Попова, 2011.-С. 178-181.

40. Винокуров М.В., Лисичкин В.Г., Шведов С.Н. Моделирование процессов резонансного контроля с линейной частотной импульсной модуляцией // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, ОрелГТУ, № 1 (291), 2012. - С. 88 - 94.

41. Иванов Б.Р., Лисичкин В.Г. Снижение погрешности измерений и потребляемой мощности в приборах резонансного контроля влажности // Измерительная техника, № 1,2012. - С. 66 - 70.

1 2 - 2 0 6 47

Изд.лиц.ЛР № 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 24.09.2012 г. Формат бумаги 60x84 Vie. Бумага офсетная. Усл.печ. л. 2,3 Уч.изд. л. 2,0 Тираж 100 экз. Заказ 045 Тульский государственный университет. 300012, г. Тула, просп.Ленина, 92. Отпечатано в Издательстве ТулГУ. 300012, г. Тула, просп.Ленина, 95.

2012350586

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 Сравнительный анализ методов и средств резонансного контроля параметров среды и материалов.

1.1 Объекты контроля параметров среды с помощью электромагнитного поля.

1.2 Классификация информационно-измерительных систем и решаемые задачи.

1.3 Аналитический обзор методов резонансного контроля.

1.4. Использование для моделирования ИИС теории резонансных систем и случайных процессов.

1.4.1 Аналитическое описание резонансных систем.

1.4.2 Получение статистической оценки контролируемых параметров.

1.5 Постановка задачи на проектирование ИИС резонансного типа с развертывающим частотным преобразованием.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2 Обобщенная математическая модель информационно-измерительной системы резонансного типа.

2.1 Общие принципы и модели генерации измерительных сигналов.

2.1.1 Основное уравнение измерительного автогенератора.

2.1.2 Анализ работы измерительного генератора в условиях случайного воздействия помех.

2.2 Влияние элементов генератора на формируемые сигналы.

2.3 Параметрическая точность генерации.

2.4 Многопараметровая модель измерений.

2.5 Методы оптимальной оценки измеряемого параметра.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3 Методы и средства двухпараметрового резонансного контроля.

3.1 Общая модель двухпараметровой ИИС резонансного типа с разверткой частоты.

3.2 Метод двухпараметрового резонансного контроля.

3.3 Метод резонансного контроля с линейной разверткой частоты.

3.4 Метод резонансного контроля с повышенной фазовой чувствительностью и аддитивной коррекцией погрешностей.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4 Разработка алгоритмов обработки измерительной информации.

4.1 Модель достоверности результатов контроля.

4.1.1 Обобщенная модель контроля.

4.1.2 Математическая модель контроля одиночного параметра.

4.1.3 Математическая модель контроля совокупности параметров.

4.2 Оценка достоверности резонансного контроля.

Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА 5 Разработка структур технических средств резонансного контроля.

5.1 Уточнение теории измерений амплитудных и фазочастотных параметров при резонансном контроле в условиях воздействия мешающих факторов.

5.1.1 Оптимальная оценка контролируемого параметра.

5.1.2 Квазиоптимальные методы измерений.

5.2 Устройства резонансного контроля, реализующие квазиоптимальные измерения амплитудных и фазочастотных параметров.

5.2.1 Устройство двухпараметрового контроля влажности материалов при постоянной частоте возбуждающего сигнала.

5.2.2 Устройство двухпараметрового контроля влажности с линейным изменением частоты возбуждающего сигнала.

5.3 Устройства резонансного контроля с повышенной фазовой чувствительностью и аддитивной коррекцией погрешностей.

5.3.1 Устройство двухпараметрового контроля толщины немагнитного покрытия со следящей разверткой частоты возбуждающего сигнала.

5.3.2 Высокочастотные приборы контроля влажности с аддитивной коррекцией фазовой погрешности.

5.4 Устройства двухчастотного резонансного контроля.

5.4.1 Особенности двухчастотного резонансного контроля.

5.4.2 Двухчастотный прибор вихретокового контроля толщины немагнитных электропроводящих покрытий.

Выводы по пятой главе.

ГЛАВА 6 Экспериментальные исследования и моделирование процессов резонансного контроля.

6.1 Разработка и исследование функциональных узлов приборов для резонансного контроля параметров среды с помощью емкостных преобразователей.

6.2 Разработка и исследование двухпараметрового прибора резонансного контроля влажности.

6.3 Особенности реализации двухпараметрового устройства резонансного контроля толщины немагнитных покрытий.

6.4 Особенности построения многоканальных приборов резонансного контроля с применением индуктивных и емкостных датчиков.

Выводы по шестой главе.

Актуальность проблемы. Задачи интенсификации производства, стоящие перед промышленностью и наукой нашей страны, требуют создания новых и совершенствования имеющихся технологических процессов и материалов, строгого контроля качества продукции. Ухудшающаяся экологическая обстановка требует постоянного совершенствования методов и средств мониторинга окружающей среды. В этих условиях существенно возрастает значение различного рода измерений, как в научном эксперименте, так и на производстве. Это в полной мере относится к измерениям как электрических, так и неэлектрических параметров, определяющих свойства различных сред, веществ и материалов.

Темпы накопления информации в области разработки и построения информационно-измерительных систем самого разнообразного предназначения чрезвычайно высоки. Это делает абсолютно необходимым постоянную работу над совершенствованием методов и средств измерений, отражающих современные тенденции в науке и технике и имеющих широкую область применения, отличающихся универсальностью, быстродействием, совместимостью с новыми техническими средствами и позволяющими осуществлять оперативный неразрушающий контроль большого числа самых разнообразных параметров с достаточной точностью и небольшими затратами.

Разнообразные системы автоматического контроля технологических процессов применяются на многих этапах промышленного производства различной продукции и в сельском хозяйстве, в частности, для оценки влажности сырья, веществ и материалов. Значительная часть таких систем основана на применении частотных методов измерений и предназначена для резонансного контроля эквивалентных магнитных и электрических параметров веществ и материалов с помощью индуктивных и емкостных измерительных преобразователей. Использование таких методов измерений основано на аналитической или экспериментальной модели взаимодействия исследуемой среды с высокочастотным электромагнитным полем.

Современные частотные методы измерений, основанные на применении высокочастотных сигналов, подаваемых на индуктивные и емкостные измерительные преобразователи с использованием явления резонанса в электрических цепях, занимают значительное место среди других видов измерений. Применение различных емкостных преобразователей позволяет реализовать измерения диэлектрических свойств и влажности сыпучих материалов и различных веществ, а также контроль уровня жидкости и толщины изделий. С помощью вихретоковых и индуктивных преобразователей можно проводить измерения толщины покрытий материалов и изделий, электропроводности и магнитной проницаемости различных сред, реализовать контроль скоростей, угловых и линейных перемещений, выполнять дефектоскопию изделий из металла и других материалов. Пространственная неоднородность магнитных или электрических свойств объектов измерения приводит к пропорциональным изменениям информативных параметров измерительного резонансного преобразователя: амплитуды, частоты и фазы генерируемого высокочастотного сигнала, что позволяет проводить измерения с достаточно высокой точностью. Однако в производственных условиях измерения осуществляются при воздействии множества побочных факторов, большая часть из которых имеет стохастический характер, поэтому неизбежно возникают погрешности различного рода, что порождает проблему обеспечения гарантированно высокой точности функционирования информационно-измерительных систем, в широком диапазоне значений климатических факторов. Решение проблемы сводится к учету особенностей взаимодействия высокочастотного электромагнитного поля со средой распространения при проектировании информационно-измерительных систем и зависит от состояния теории и измерительных систем с индуктивными и емкостными резонансными преобразователями и методологии их проектирования.

Один из основных побочных факторов - активная проводимость контролируемого материала, существенно снижающая точность измерений. Известные подходы к моделированию резонансного контроля основаны на определении значения резонансной частоты измерительного преобразователя, в котором скрыта информация о контролируемой величине, по максимальному значению резонансной кривой, а это приводит в условиях активных потерь к появлению методической погрешности измерений. Суть этой погрешности состоит в отклонении измеряемого значения резонансной частоты от истинного значения, которое является функцией контролируемого параметра. Погрешность возрастает при увеличении потерь в контролируемом материале. Компенсация этой погрешности возможна при использовании двухпарамет-ровых методов, когда кроме измерения основного параметра - резонансной частоты, измеряются значения амплитуды или начальной фазы высокочастотного сигнала на выходе измерительного преобразователя, которые используются для компенсации. Кроме этого, в существующих измерительно-информационных комплексах с развертывающим частотным преобразованием не учитывается дополнительная погрешность измерений резонансной частоты, возникающая из-за инерционности измерительных преобразователей.

Все вышеперечисленное, а именно потребности в повышении точности и расширении диапазона контроля и отсутствие общей теории анализа и расчета эффективности указанных систем, объясняет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертационной работе.

Таким образом, объектом исследования в работе является класс информационно-измерительных систем (ИИС) с развертывающим частотным преобразованием, позволяющих осуществлять частотный резонансный контроль параметров различных веществ и материалов с помощью индуктивных и емкостных датчиков в широком диапазоне контролируемых параметров и побочных воздействий.

Важным требованием, предъявляемым к комплексам исследуемого класса, является обеспечение высокой точности измерений контролируемых параметров, что особенно актуально в условиях воздействия побочных факторов.

Предмет исследования - показатели эффективности ИИС резонансного контроля свойств среды, веществ и материалов, а также методы целенаправленного изменения указанных показателей за счет структурных технических решений, закладываемых на этапе проектирования и реализуемых на этапе производства и/или эксплуатации ИИС.

Необходимым при создании эффективной системы резонансного контроля является этап формирования и исследования таких моделей, которые адекватно отражали бы релевантные аспекты ее функционирования. В силу того, что ИИС описывается в виде структуры, состоящей из взаимодействующих элементов, функционирующих в условиях воздействия побочных факторов, релевантная модель эффективности должна учитывать стохастический характер влияния этих факторов.

Подходов к моделированию эффективных систем резонансного контроля, в равной мере учитывающих все перечисленные аспекты, в настоящее время не существует, поэтому диссертация опирается на подход, связанный с аналитическими методами математического моделирования. При решении диссертационных задач использовался комплексный метод исследования, который характеризуется применением методов общей теории систем, теории случайных процессов, теории функций комплексного переменного, теории измерений.

Методология, разработанная в диссертации, может быть применена для обеспечения эффективного функционирования измерительно-информационных комплексов систем различного назначения, например, систем контроля влажности различных объектов, систем вихретокового контроля, различного рода охранных систем, следовательно, объект исследования может быть расширен до класса объектов.

Диссертационная работа является дальнейшим развитием методологии исследования эффективности резонансного контроля, у истоков которой стояли такие видные ученые, как М. А. Берлинер., П. В. Новицкий, Э. С. Арш, Е. С. Кричевский, Г. С. Самойлович, В. В. Клюев, К. С. Полулях, Ж. Аш, К. Б. Клаассен и др.

Целью диссертационной работы является разработка методологии резонансного контроля, направленной на повышение точности информационно-измерительных систем при измерениях параметров веществ и материалов в условиях воздействия побочных факторов.

Основные задачи исследований:

1. Анализ особенностей существующих методов и средств резонансного контроля, которые влияют на показатели эффективности информационно-измерительных систем, выявление теоретических предпосылок и способов повышения точности при измерениях параметров различных сред с помощью электромагнитных измерительных преобразователей.

2. Разработка концепции аналитического моделирования процессов резонансного контроля свойств веществ и материалов в условия воздействия побочных факторов.

3. Разработка методологии осуществления резонансного контроля и оценки показателей его эффективности в комплексах исследуемого класса.

4. Построение обобщенной аналитической модели процесса генерации электромагнитного излучения с использованием принципа резонанса при взаимодействии с объектом измерения и разработка методов получения из обобщенной модели частных моделей конкретных измерительно-вычислительных комплексов, основанных на этом принципе.

5. Развитие на основании разработанных моделей теории функционирования измерительных генераторов в условиях воздействия сопутствующих измерениям внешних факторов и случайных помех.

6. Исследование возможностей и путей совершенствования резонансного контроля за счет применения двухпараметровых методов измерений, линейной параметрической модуляции и аддитивной коррекции фазовых погрешностей для расширения диапазона и повышения точности измерений в условиях воздействия мешающих факторов.

7 Оценка методических и инструментальных погрешностей разработанных методов и предложение мер по их снижению.

8. Разработка структур модернизированных информационно-измерительных систем и методов работы с ними.

9. Разработка и обоснование структур и алгоритмов функционирования измерительных средств и систем, обеспечивающих снижение инструментальной погрешности преобразования и расширение динамического диапазона при резонансных измерениях параметров различных веществ и материалов в условиях их повышенной электропроводности.

10. Экспериментальная проверка разработанных способов и структурных схем приборов резонансного контроля и моделирование процессов контроля с оценкой погрешностей преобразований.

11. Формулировка общего принципа аппаратной реализации методов повышения точности измерений при резонансном контроле параметров среды и материалов.

12. Обобщение результатов и развитие теории оценки эффективности резонансного контроля, разработка методологии анализа достоверности результатов измерений в условиях случайного воздействия помех.

Научная новизна работы:

1. Создана концепция резонансного контроля и разработана аналитическая модель функционирования системы резонансного контроля, основанная на представлении любого состояния контролируемой среды как многомерного стохастического пространства параметров и признаков с заданной на нем вероятностной мерой - вектор-функцией байесовских апостериорных вероятностей, позволяющей отнести это состояние к одному из заданных классов.

2. Предложен принцип конструирования информационно-измерительной системы и разработана методология повышения достоверности контроля свойств веществ и материалов за счет применения многопара-метровых частотных методов, аддитивной коррекции погрешностей измерений и параметрической модуляции для инвариантности к мешающим воздействиям и расширения диапазона контроля.

3. На основе концепции разработаны двухпараметровые методы резонансного контроля свойств веществ и материалов, отличающиеся использованием при контроле нескольких параметров измерительного сигнала, линейного развертывающего частотного преобразования, аддитивной коррекции фазовых погрешностей и применением двухконтурных измерительных систем с высокой фазовой чувствительностью, что позволяет уменьшить погрешность и расширить диапазон измерений при повышенной активной проводимости контролируемых материалов.

4. Разработаны алгоритмы обработки измерительной информации, позволяющие повысить достоверность резонансного контроля различных параметров веществ и материалов за счет реализации квазиоптимальных методов обработки данных и использования двухтактного режима развертки возбуждающего сигнала с изменением скорости и направления развертки в каждом такте преобразования.

5. На основе разработанных моделей предложена методология оценки эффективности контроля свойств веществ и материалов в условиях случайного воздействия побочных факторов с помощью системы иерархически взаимосвязанных показателей.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные в диссертации модели и методы являются базой для проектирования и модернизации информационно-измерительных систем резонансного контроля, позволяющих повысить точность измерений параметров различных сред, веществ и материалов с помощью емкостных и индуктивных преобразователей, а также сократить длительность цикла испытаний информационно-измерительных систем в процессе их производства и наладки.

Разработаны новые схемы приборов и алгоритмы их работы, предназначенные для измерения амплитуды, частоты и фазы выходного сигнала измерительного преобразователя, позволяющие повысить достоверность резонансного контроля различных параметров веществ и материалов.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается корректным применением методов теории вероятностей и случайных процессов, математического и схемотехнического моделирования и математической статистики при получении конечных зависимостей, характеризующих процессы двухпараметрового резонансного контроля, и экспериментальными исследованиями разработанных приборов контроля, а также результатами апробации разработанных методов при решении практических задач создания и внедрения информационно-измерительных систем с развертывающим частотным преобразованием.

Положения, выносимые на защиту.

1. Концепция резонансного контроля и модель функционирования системы контроля, основанные на представлении любого состояния контролируемой среды как многомерного стохастического пространства параметров и признаков с заданной на нем вероятностной мерой - вектор-функцией байесовских апостериорных вероятностей, позволяющей отнести это состояние к одному из заданных классов.

2. Методология конструирования информационно-измерительной системы с развертывающим частотным преобразованием с повышенной точностью измерений и расширением диапазона контроля различных свойств веществ и материалов за счет применения многопараметровых методов, аддитивной коррекции погрешностей измерений и параметрической модуляции для инвариантности к мешающим воздействиям.

3. Двухпараметровые методы резонансного контроля свойств веществ и материалов, позволяющие повысить точность измерений в условиях повышенной активной проводимости контролируемых материалов и расширить диапазон контроля за счет учета при осуществлении измерений нескольких параметров измерительного сигнала, использования двухконтурных измерительных систем с высокой фазовой чувствительностью, линейной частотной модуляции возбуждающего сигнала, а также применения аддитивной коррекции фазовых погрешностей.

4. Алгоритмы обработки сигналов в измерительных системах, позволяющие повысить точность оценки параметров веществ и материалов на основе применения квазиоптимальных методов обработки данных и использования двухтактного режима развертывающего частотного преобразования с изменением скорости и направления развертки в каждом такте.

5. Методология оценки эффективности контроля свойств веществ и материалов в условиях случайного воздействия побочных факторов с помощью системы иерархически взаимосвязанных показателей.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены при разработке перспективных образцов радиоэлектронной аппаратуры в концерне "Созвездие" (г. Воронеж), при создании цифровых приборов автоматического контроля влажности почвы в СКБ "Научприбор" (г. Орел), при контроле качества высушивания газопроводов в ДОАО "Газпроектинжиниринг" (г. Воронеж), при ремонте радиоэлектронной аппаратуры в ОАО "Техно-торговый центр "Орбита-сервис" (г. Воронеж), при контроле качества продуктов нефтепереработки в ООО "НТЦ Космос-Нефть-Газ" (г. Воронеж), что отражено в соответствующих актах внедрения.

Ряд теоретических положений внедрен в учебный процесс Академии ФСО России (г. Орел) при проведении занятий по дисциплинам "Теория электрических цепей" и "Электроника и схемотехника", в ходе дипломного проектирования и при выполнении научно-исследовательских работ, а также в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре "Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: "Теория автоматического управления", "Основы информационных устройств роботов", "Математические основы теории систем".

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии (г. С-Петербург, 1995), на международной научно-технической конференции "Цифровая обработка сигналов и ее применение" (г. Москва, 2007), на XII, XIII, XV Всероссийских научно-технических конференциях "Новые информационные технологии в научных исследованиях и образовании" (г. Рязань, 2007, 2008, 2010), на Всероссийской научно-технической конференции " Интеллектуальные и информационные системы", на XXIX Научной сессии, посвященной Дню радио (г. Тула, 2011), на I Всероссийской научно-технической конференции "Современные информационные технологии в деятельности органов государственной власти "ИНФОРМ-ТЕХ-2008" (г. Курск, 2008), на 33 Всероссийской научно-технической конференции "Сети, системы связи и телекоммуникации. Деятельность ВУЗа при переходе на ФГОС 3-го поколения" (г. Рязань, 2008), на 3, 4 межвузовских научно-практических конференциях ГПИ ФСБ России "Перспективы развития средств связи в силовых структурах, обеспечение информационной безопасности в системах связи", часть 1 (г. Голицино, 2007, 2008), на 45 Всероссийской научно-технической конференции ЛЭИС им. Бонч-Бруевича (г. С-Петербург, 1992).

Публикации. По материалам исследований имеется более 40 печатных работ, в том числе 1 монография. Основные материалы работы опубликованы в одной научной монографии, 14 статьях в реферируемых журналах, 4 статьях в сборниках, тезисах 17 докладов на 12 Всероссийских, межвузовских, межведомственных и международных конференциях, симпозиумах и совещаниях, двух патентах на изобретение и трех патентах на полезные модели.

Вклад автора заключается в развитии теории функционирования измерительных генераторов за счет создания концепции и принципа конструирования измерительно-вычислительного комплекса резонансного контроля, уточнении теории параметрической модуляции, проведении теоретических и экспериментальных исследований в области обеспечения высокой точности измерений при проведении резонансного контроля, а также в реализации байесовского подхода при анализе и оценке достоверности результатов резонансного контроля.

Выводы по шестой главе

Ни образцовый термостатно-весовой метод, ни отдельные технические средства контроля не позволяют получить достоверную и полную информацию о влажности сыпучих материалов и почвы. При этом погрешность калибровки или настройки влагомеров реально ограничивается на уровне ±1,5% из-за среднеквадратической погрешности измерений, присущей термостатно-весовому методу. В диапазоне частот от сотен килогерц до единиц мегагерц на точность измерения влажности влияют одни и те же параметры контролируемого материала: температура, плотность, химический и механический (неоднородный) состав. Это позволяет выбирать частоту сигнала, подаваемого на емкостный резонансный датчик влажности, исходя из конструктивных требований по минимизации массогабаритных показателей и обеспечения стабильности частоты и амплитуды возбуждающего сигнала.

В результате лабораторных исследований характеристик проходных и накладных вихретоковых датчиков, проведенных на разработанной экспериментальной установке, доказана возможность контроля толщины покрытия на малогабаритных деталях резонансным способом, который реализуется при применении датчиков в составе высокодобротных колебательных ЬС-контуров.

Разработаны и исследованы методами схемотехнического и натурного моделирования схемы высокочастотных £С-генераторов импульсов на логических элементах, обеспечивающие хорошую стабильность частоты за счет ограничения питающего тока. Применение таких генераторов позволяет снизить аппаратурные затраты и энергопотребление приборов, служащих для резонансного контроля влажности, а также для выборочного вихретокового контроля толщины немагнитных покрытий на металлической основе.

Применение современной микромощной элементной базы и жидкокристаллических индикаторов позволяет уменьшить потребляемую мощность и габаритные размеры аналоговой и цифровой части приборов. Это дает возможность конструктивно размещать малогабаритные цифровые блоки с автономным питанием непосредственно в рукоятках датчиков и обеспечивать универсальность их применения для контроля влажности различных материалов.

Для калибровки диэлектрических приборов контроля с емкостными датчиками влажности целесообразно использовать наборы образцовых .КС-элементов, позволяющие упростить и сократить процессы периодической проверки линейности характеристики преобразования двухпараметровых влагомеров, и в случае необходимости выполнять регулировку чувствительности приборов.

В результате экспериментальных исследований аналоговых функциональных узлов резонансного влагомера построены зависимости, позволяющие обеспечить контроль влажности сыпучих материалов по результатам измерения резонансной частоты колебаний и тока питания, значения которых прямо пропорциональны относительной диэлектрической проницаемости и электрической проводимости исследуемого материала или среды.

На основании экспериментальных исследований обоснована перспективность применения дифференциального способа в приборах допускового контроля толщины немагнитного покрытия малогабаритных деталей разного типа, позволяющего в десятки раз повысить относительную чувствительность при сравнительно низких аппаратурных затратах и энергопотреблении и реализовать простые приборы контроля с автономным напряжением питания.

Исследовано влияние частоты возбуждающего сигнала и неравномерности электромагнитного поля в рабочей зоне контроля на чувствительность и погрешность преобразования вихретоковых датчиков, результаты которого учтены при разработке конструкций датчиков накладного и проходного типа, применяемых для контроля толщины покрытия малогабаритных полупроводниковых приборов.

Проведено исследование характеристик приборов двухпараметрового контроля влажности различных сыпучих материалов, а также толщины немагнитных покрытий, в которых использовано кодирование амплитудно-частотных параметров выходных сигналов преобразователей, обеспечивающее требуемую точность измерений за счет цифрового функционального преобразования в 11113У.

Показана перспективность применения двухтактной развертки частоты возбуждающих импульсов в многоканальных устройствах контроля с резонансным преобразованием, которые характеризуются простотой технической реализации и универсальностью применения в различных областях неразру-шающего контроля и при экологическом мониторинге параметров окружающей среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате сравнительного анализа существующих методов и средств резонансного контроля параметров различных сред и материалов выявлены основные пути преодоления противоречий между требованиями к повышению точности измерений и расширению диапазона контроля, с одной стороны, и неспособностью существующих средств и методов измерений адаптивно реагировать на такие требования, с другой.

2. Развита теория формирования измерительной информации при резонансном контроле и методология ее использования для повышения точности измерений различных параметров веществ и материалов частотными методами в условиях мешающих воздействий. При этом решены следующие задачи:

- предложена аналитическая модель функционирования измерительного генератора с индуктивным или емкостным преобразователем, заключающаяся в аналитическом исследовании периодических режимов в замкнутой системе с произвольным видом нелинейности методом гармонической линеаризации в условиях случайного воздействия побочных факторов;

- развита теория резонансных частотных измерений, заключающаяся в использовании двухпараметровых методов и аддитивной коррекции погрешностей, а также параметрической модуляции для инвариантности к мешающим воздействиям, повышения точности и расширения диапазона контроля.

3. Предложены двухпараметровые методы резонансного контроля, позволяющие повысить точность измерений в широком диапазоне при воздействии побочных факторов. При этом решены следующие научные задачи:

- разработан двухпараметровый метод резонансного контроля, позволяющий уменьшить погрешность и расширить диапазон измерений за счет автоматической коррекции амплитуды возбуждающего сигнала, использования линейной частотной модуляции и цифрового измерения резонансной частоты, выделяемой по смене знака фазовой характеристики;

- предложены методы резонансного допускового контроля материалов с увеличенной активной проводимостью, заключающиеся в использовании двухконтурных измерительных преобразователей с высокой фазовой чувствительностью и аддитивной коррекции фазовых погрешностей измерительных каналов.

4. Разработаны новые структурные схемы и алгоритмы работы цифровых приборов при измерениях амплитуды, частоты и фазы выходных сигналов измерительных преобразователей, позволяющие повысить достоверность результатов резонансного контроля различных параметров веществ и материалов.

В процессе разработки решены следующие научные задачи:

- разработана теория измерений амплитудных и фазочастотных параметров при резонансном контроле в условиях воздействия побочных факторов, позволяющая за счет применения квазиоптимальных методов обработки получать оценки контролируемых параметров, близкие к оптимальным;

- предложены схема и алгоритм функционирования двухпараметрового резонансного прибора контроля влажности, позволяющие повысить точность и расширить диапазон измерений за счет двухтактной развертки частоты возбуждающего сигнала с изменением скорости и направления развертки в каждом такте преобразования;

- разработаны схемы и алгоритмы работы резонансных измерительных устройств, позволяющие увеличить точность допускового вихретокового контроля толщины немагнитных покрытий за счет применения следящей развертки частоты, автоматической коррекции погрешностей и использования двухконтурной схемы измерительных преобразователей с повышенной фазовой чувствительностью.

5. Разработаны теоретическая модель функционирования системы резонансного контроля и методология оценки эффективности контроля, в рамках которой решены следующие задачи:

- разработана обобщенная модель процесса двухальтернативного контроля, заключающаяся в представлении состояния контролируемой среды точкой в многомерном стохастическом пространстве параметров и признаков с заданной вероятностной мерой - вектор-функцией байесовских апостериорных вероятностей, позволяющей отнести это состояние к одному из заданных классов;

- предложен подход к оценке эффективности контроля в условиях случайного воздействия помех в виде системы иерархически взаимоувязанных методик, позволяющий оценивать достоверность результатов резонансного контроля в зависимости от его полноты и точности измерений параметров.

6. Широкое внедрение результатов работы подтверждает универсальность предложенных моделей и методов.

1. Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники. / Под ред. Б. X. Кривитского. -М. : Энергия, 1977.

2. Неразрушающий контроль. Кн. 3. Электромагнитный контроль / Под ред. В. В. Сухорукова. М. : Высш. Школа, 1992.

3. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник / Под редакцией Г. С. Самойловича. М. : Машиностроение, 1976.

4. Арш Э. С. Автогенераторные измерения. — М. : Энергия, 1976.

5. Арш Э. С. Автогенераторные методы и средства измерений. М. : Машиностроение, 1979.

6. Кричевский Е. С., Волченко А. Г., Галушкин С. С.; под ред. Е. С. Кричевского. Контроль влажности твердых и сыпучих материалов : моногр. -М. : Энергоатомиздат, 1986.

7. Астров Д. Н., Бацанов С. С., Брегадзе Ю. И. и др. Современные метрологические проблемы физико-технических измерений. М. : изд. Стандартов, 1988.

8. Яворский Б. М., Селезнев Ю. А. Справочное руководство по физике. -М. : Наука, 1989.

9. Берлинер М. А. Измерения влажности. -М. : Энергия, 1973.

10. Birchak J. R. е. а. // Proceedings of the Institute of Electrical and Electronics Engineers. 1974. - V. 62. - P. 93.

11. Wang J. R., Schmugge T. J. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1980. -V. GE- 18. - P. 288.

12. Topp G. C., Davis J. L., Annan A.P. // Water Resources Research. -1980.-V. 16(3).-P. 574.

13. Dobson M. C., Hallikainen F. Т., El Rayes M. A. // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1985. - V. GE - 23 (1). - P. 35.

14. Hilhorst M. А. е. a. // Soil Science Society of America Journal. 2000. -V. 64.-P. 1581.

15. Keileners T. J. e. a. // Soil Science Society of America Journal. 2004. -V. 68.-P. 430.

16. Keileners T. J. e. a. // Soil Science Society of America Journal. 2005. -V. 69.-P. 67.

17. Remke L. van Dam, Brian Borchers, Hendrickx Jan M. H. // Detection and Remediation Technologies for Mines and Minelike Targets X. 2005. - Y. 5794.-P. 188.

18. Лисичкин В. Г., Шведов С. Н. Сравнительный анализ моделей диэлектрических свойств почвы при автогенераторных измерениях влажности // Измерительная техника, № 2, 2008.

19. Аш Ж. Датчики измерительных систем : В 2 х кн. Кн. 1 : Пер. с фр. -М. : Мир, 1992.

20. Агейкин Д. И., Костина Е. Н., Кузнецова Н. Н. Датчики контроля и регулирования. -М.: Машиностроение, 1975.

21. Алейников А. Ф., Гридчин В. А., Цапенко М. П. Датчики (перспективные направления развития) / Под ред. М. П. Цапенко. Новосибирск, Изд-во НГТУ, 2001.

22. Осипович Л. А. Датчики физических величин. М. : Машиностроение, 1979.

23. Бензарь В. К. Техника СВЧ-влагометрии. Мн. : Вышейшая школа,1974.

24. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. 2-е изд., перераб. и доп. - Л. : Энергоатомиздат, 1991.

25. Клаассен К. Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике : Пер. с англ. М. : Постмаркет, 2000.

26. Левшина В. С., Новицкий П. В. Электрические измерения физических величин. Л. : Энергоатомиздат, 1983.

27. Туричин А. М. Электрические измерения неэлектрических величин. -М. : Госэнергоиздат, 1959.

28. Викторов В. А., Лункин Б. В., Совлуков А. С. Высокочастотный метод контроля ферромагнитных изделий. М. : Наука, 1979.

29. Цапенко М. П. Измерительно-информационные системы: Структуры и алгоритмы. -М. : Энергоатомиздат, 1985.

30. Краус М., Вошни Э. Измерительные информационные системы. -М. : Мир, 1975.

31. Фомин А. Ф., Новоселов О. Н., Победоносцев К. А., Чернышев Ю. Н. Цифровые информационно измерительные системы: теория и практика. -М. : Энергоатомиздат, 1996.

32. Кричевский Е. С., Бензарь В. К., Венедиктов М. В. Теория и практика экспрессного контроля влажности твердых и жидких материалов. М. : Энергия, 1980.

33. Неразрушающий контроль и диагностика / Под ред. Клюева В. В. -М. : Машиностроение, 1995.

34. Пивоваров Л. В. Индукционные измерители линейной скорости и длины. -М. : Энергия, 1972.

35. Новицкий П. В., Туричин А. М. и др. Электрические измерения неэлектрических величин. Л. : Энергия, 1975.

36. Евтихиев Н. Н., Купершмидт Я. А. и др. Измерение электрических и неэлектрических величин. -М. : Энергоатомиздат, 1990.

37. Новицкий П. В., Кнорринг В. Г., Гутников B.C. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л. : Энергия, 1970.

38. Кочанов Н. С., Кузьменко М. И., Куприянов В. А. Линейные радиотехнические устройства. М. : Воениздат, 1974.

39. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М. : Советское радио, 1971.

40. Лосев А. К. Теория линейных электрических цепей. М. : Высш. школа, 1987.

41. Викторов В. А., Лункин Б. В., Совлуков А. С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М. : Наука, 1978.

42. Смолов В. Б. Функциональные преобразователи информации. Л. : Энергоиздат, 1981.

43. Вихретоковые методы и приборы неразрушающего контроля / Под ред. Рудакова В. Н. Л. : Энергоатомиздат, 1992.

44. А. с. 1627822 СССР, вО\В 7/06. Способ вихретокового контроля расстояния до электропроводящего изделия и устройство его осуществления / Л. Я. Новиков, В. Ф. Бобров. Опубл. 27.01.1991, Бюл. № 6.

45. А. с. 691743 СССР, вОШ 27/22, С01Д 27/26. Устройство для измерения диэлектрической проницаемости материалов / Ю. В. Подгорный, А. В. Немаров. Опубл. 15.10.79, Бюл. № 38.

46. А. с. 16008422 СССР, (701В 7/06. Вихретоковый способ двухпара-метрового контроля изделий / В. Г. Беликов, В. Г. Тимаков. Опубл.2310.1990, Бюл. №43.

47. А. с. 1619007 СССР, СО\В 7/06. Устройство для двухпараметрового неразрушающего контроля изделий / В. Г. Беликов, В. Г. Тимаков. Опубл.1501.1991, Бюл. № 1.

48. А. с. 1569527 СССР, в01В 7/06. Вихретоковое устройство для неразрушающего контроля электропроводных изделий / В. Ф. Булгаков, И. И. Толмачев. Опубл. 12.05.1990, Бюл. № 21.

49. А. с. 669279 СССР, Ст01# 27/22. Измеритель влажности / В. В. Масловский, Е. Н. Тихомиров, В.И. Жерновой. Опубл. 25.06.79, Бюл. № 23.

50. Пат. 2034288 Российская Федерация, СОШ 21/22. Измеритель влажности зерна / А. Т. Пасечник и др. Опубл. 30.04.95, Бюл. № 22.

51. Пат. 2206887 Российская Федерация, СО1М 27/22. Измерительный преобразователь к емкостному датчику / Ю. В. Егоров, В. И. Галицкий. -Опубл. 20.06.03, Бюл. № 19.

52. Пат. 2314520 Российская Федерация, С01М 27/22. Диэлькометриче-ский влагомер / В. В. Ключников, В. С. Афонин, В. К. Федотов. Опубл. 27.04.07, Бюл. № 14.

53. Полулях К. С. Резонансные методы. М. : Энергия, 1980.

54. Иванов Б. Р., Богданов Н. Г., Щекотихин С. Н. Особенности вихре-токового контроля толщины немагнитных покрытий // Вестник ОрелГТУ, 2005.-С. 64-67.

55. Пфанцагль И. Теория измерений. М. : Мир, 1976.

56. Пиотровский Я. Б. Теория измерения для инженеров : Пер.с польск. -М.: Мир, 1989.

57. Куликовский К. Л., Купер В. Я. Методы и средства измерений. М. : Энергоатомиздат, 1986.

58. Кунце X. И. Методы физических измерений : Пер. с нем. М. : Мир, 1989.

59. Шляндин В. М. Цифровые измерительные устройства. М. : Высш. школа, 1981.

60. Дьяченко К. П. и др. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс) : учеб. пособие для втузов / под общ. ред. Е. Г. Шрамкова. -М. Высшая школа, 1972.

61. Тойберт П. Оценка точности результатов измерений : Пер. с нем. / Под. ред. Е. И. Сычева. М. : Энергоатомиздат, 1988.

62. Ратхор Т. С. Цифровые измерения. АЦП / ЦАП : Пер. с англ. М. : Техносфера, 2006.

63. Бурьян В. И., Глаголев В. И., Матвеев В. В. Основы теории измерений. -М. : Атомиздат, 1977.

64. Петровский, И. И. и др. Логические ИС КР1533, КР1554: Справочник. Часть 2. М.: ТОО "БИНОМ", 1993.

65. Галахова О. П., Колтик Е. Д., Кравченко О. А. Основы фазометрии. -Л. : Энергия, 1976.

66. Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев. : Вища школа, 1971.

67. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. JI. : Энергия, 1980.

68. А. с. 788040 СССР, G01R 27/26, GO IN 27/22. Автоматический электронный влагомер / И. Д. Кухарев, Н. П. Марюхненко, Ю. И. Голендер. -Опубл. 15.12.80, Бюл. № 46.

69. А. с. 1567954 СССР, G01N21/22. Диэлькометрический анализатор / Ю. В. Подгорный. Опубл. 30.05.90, Бюл. № 20.

70. А. с. 813235 СССР, GO IN 27/22. Влагомер / В. С. Ройфе, Л. И. Ооновский. Опубл. 15.03.81, Бюл. № 10.

71. Пат. 2275626 Российская Федерация, G01ÍV 27/22. Устройство для измерения влажности / С. П. Лукьянов, А. В. Семенов, В. А. Пашков. -Опубл. 27.04.06, Бюл. № 12.

72. А. с. 1357817 СССР, GO W 27/22. Устройство для измерения влажности / Ю. В. Подгорный. Опубл. 15.12.80, Бюл. № 45.

73. Вихретоковый контроль накладными преобразователями / Под ред. Герасимова В. Г. Л. : Энергоатомиздат, 1985.

74. Теория и расчет накладных вихретоковых преобразователей / Под ред. ДякинаВ. В. Л. : Энергоиздат, 1981.

75. Накладные и экранные датчики / Под ред. Соболева B.C. Л. : Энергия, 1967

76. Пат. 2120623 Российская Федерация, GO\N 27/22. Емкостный экспресс-влагомер / Г. В. Фролов. Опубл. 20.10.98, Бюл. № 28.

77. Измерения в электронике: Справочник. Т. 1. / Под ред. Доброхорова В. А.-Л. : Энергия, 1965.

78. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М. : Высшая школа, 2000.

79. А. с. № 1226023 СССР, G015 7/06. Электромагнитный толщиномер / С. Н. Шубаев, В. О. Арбузов, М. И. Щетинин. Опубл. 17.05.1986, Бюл. № 15.

80. Пат. 02305280 Российская Федерация, G01B 7/06. Двухпараметро-вый способ контроля изделий / Н. Г. Богданов, Б. Р. Иванов, С. Н. Щекоти-хин. Опубл. 27.08.07, Бюл. № 12.

81. А. с. 842541 СССР, G01N 27/22. Емкостной преобразователь влажности почвы / В. С. Зарицкий, В. Т. Якимец, В. Б. Светник. Опубл. 30.06.81, Бюл. № 24.

82. А. с. 989435 СССР, G01N 27/22. Диэлькометр / С. С. Галушкин, Е. С. Кричевский, А. А. Соколов. Опубл. 15.01.83, Бюл. № 2.

83. А. с. 1052981 СССР, G017V 27/22. Электронно-цифровой влагомер / Ю. П. Бурштейн, В.Е. Елизаров, Ю. К. Иванов. Опубл. 07.11.83, Бюл. № 41.

84. А. с. 1567953 СССР, G01ÍV 27/22. Цифровой измеритель влажности / П. Т. Харитонов. Опубл. 30.05.90, Бюл. № 20.

85. Пат. 2046332 Российская Федерация, G01N27/22. Электронный влагомер / Репьев В. Н., Коновалов В. А. Опубл. 20.10.95, Бюл. № 18.

86. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М. : Советское радио, 1963.

87. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров. М. : Наука,1967.

88. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М. : Наука, 1986.

89. Гнеденко Б. В. Курс теории вероятностей. М. : Наука, 1988.

90. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее применение. В 2 -хт.-М. : Мир, 1984.

91. Вентцель Е. С., Овчаров JI. А. Теория вероятностей. М. : Наука,1973.

92. Куликов Е. И. Методы измерений случайных процессов. М. : Радио и связь, 1986.

93. Тихонов В. И. Статистическая радиотехника. М. : Радио и связь,

94. Куликов Е. И., Трифонов А. П. Оценка параметров сигналов на фоне помех. М. : Сов. Радио, 1978.

95. Крамер Р. Математические методы статистики : Пер. с англ. М. : Мир, 1975.

96. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М. : Радио и связь, 1986.

97. Денисенко А. Н. Сигналы. Теоретическая радиотехника. Справочное пособие. М. : Горячая линия-Телеком, 2005.

98. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М. : Высшая школа, 1983.

99. Горяинов В. Т., Журавлев А. П., Тихонов В. И. Статистическая радиотехника: Примеры и задачи / Под ред. В. И. Тихонова. М. : Сов. Радио, 1980.

100. Тихонов В. И., Харисов В. Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. -М. : Радио и связь, 1991.

101. Купер Дж., Макгиллем К. Вероятностные методы анализа сигналов и систем : Пер. с англ. М. : Мир, 1989.

102. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М. : Наука, 1991.

103. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Прикладные задачи теории вероятностей. М. : Радио и связь, 1983.

104. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М. : Наука, 1988.

105. Кошкин Н. И., Ширкевич М. Г. Справочник по элементарной физике. М. : Наука, 1974.

106. Загорский Я. Т., Иванов Б. Р. Микромощные электронные измерительные устройства. М. : Энергоатомиздат, 1993.

107. Проников А. С. Параметрическая надежность машин. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002.

108. Пытьев Ю. П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем. М. : Физматлит, 2004.

109. Расчет точности машин и приборов / В. П. Булатов, М. Г. Фрид-лендер, А. Г. Баталов и др. Под ред. В. П. Булатова, М. Г. Фридлендера. -СПб. : Политехника, 1993.

110. А. с. 1392478 СССР, G01N 27/22. Автоматический электронный влагомер / И. Г. Виноградов, Е. П. Шамарин. Опубл. 30.04.1988, Бюл. № 16.

111. А. с. 529407 СССР, G017V 27/22. Автоматический электронный влагомер / В. С. Ройфе. Опубл. 25.09.76, Бюл. № 35.

112. А. с. 798635 СССР, G01R 27/26, G017V27/22. Автоматический электронный влагомер / Е. П. Шамарин, JI. М. Проскуряков, Н. С. Снигирева. -Опубл. 23.01.81, Бюл. №3.

113. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов. : Пер. с англ. М. : Радио и связь, 1989.

114. Лебедев А. Н. Моделирование в научно-технических исследованиях. М. : Радио и связь, 1989.

115. Давенпорт В. В., Рут В. JI. Введение в теорию случайных сигналов и шумов : Пер. с англ. / Под ред. Р. Л. Добрушина. М. : ИЛ, 1960.

116. Тихонов В. И. Оптимальный прием сигналов. М.: Советское радио, 1983.

117. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т. 1. : Пер. с англ. М. : Сов. Радио, 1972.

118. Вальд А. Последовательный анализ. М. : Физматгиз, 1960.

119. Сосулин Ю. Г., Фишман М. М. Теория последовательных решений и ее приложения. М:. Радио и связь, 1985.

120. Фу К. Последовательные методы в распознавании образов и обучении машин : Пер. с англ. М. : Наука, 1971.

121. Киселев Н. В. Методы построения систем распознавания и классификация негауссовских сигналов. JI. : Изд-во Ленинградского университета, 1986.

122. Жамбю М. Иерархический кластер-анализ и соответствия. М. : Финансы и статистика, 1988.

123. Кендал М., Стюарт А. Статистические выводы и связи : Пер. с англ. -М. : Наука, 1973.

124. Буйнявичус А. В. Статистические методы в радиоизмерениях. М. : Радио и связь, 1985.

125. Леман Э. Проверка статистических гипотез : Пер. с англ. М. : Наука, 1979.

126. Прикладная статистика: Классификация и снижение размерности / Под ред. С. А. Айвазяна. М. : Финансы и статистика, 1989.

127. Иванов В. П. Комплексная фильтрация и классификация сигналов. -Л. : Изд-во Ленинградского университета, 1988.

128. Акимов П. С., Бакут П. А. и др. Теория обнаружения сигналов / Под ред. П. А. Бакута. М. : Радио и связь, 1984.

129. Горелик А. Л. и др. Селекция и распознавание на основе локационной информации. М. : Радио и связь, 1990.

130. Справочник конструктора РЭА : общие принципы конструирования / Под ред. Р. Г. Варламова. М. : Сов. радио, 1980.

131. A.c. СССР 1774244, G017V 27/22. Влагомер / B.C. Ройфе, В. И. Шкутов, Л. М. Португальский, П. А. Максимцов. Опубл. 07.11.1992.

132. А. с. 1539639 СССР, GQ1R 27/26, GO IN 27/22. Автоматический измеритель влажности и солесодержания почвы / С. С. Бондаренко, В. К. Сыч, В. В. Хохлачев. Опубл. 30.01.1990, Бюл. № 4.

133. Jones S. В. е. а. // Soil Science Society of America Journal. 2004. -V. 68.-P. 1568.

134. Лисичкин В. Г. Резонансные измерения параметров окружающей среды : монография. Орел. : Академии ФСО России, 2011. - 286 с.

135. Иванов Б. Р., Лисичкин В. Г., Шведов С. Н. Двухпараметрическое устройство контроля влажности // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, ОрелГТУ, № 6/278 (577), 2009. С. 84 - 88.

136. Пат. на пол. модель 87803 Российская федерация, СОШ27/22. Устройство измерения влажности / В. Г. Лисичкин, С. Н. Шведов. Опубл. 20.10.09, Бюл. №29.

137. Пат. на пол. модель 88153 Российская федерация, СОШ 27/22. Электронный влагомер / В. Г. Лисичкин, С. Н. Шведов. Опубл. 27.10.09, Бюл. №30.

138. Градштейн И. С, Рыжик И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. -М. : Физматгиз, 1962.

139. Лисичкин В. Г., Шведов С. Н. Повышение точности многопара-метровых приборов контроля с резонансным преобразованием // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, ОрелГТУ, № 1/279 (592), 2010.-С. 12-15.

140. Винокуров М. В., Лисичкин В. Г., Шведов С. Н. Моделирование процессов резонансного контроля с линейной частотной импульсной модуляцией // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, ОрелГТУ, № 1 (291), 2012. С. 111 - 117.

141. Сиберт У. М. Цепи, сигналы, системы: В 2-х ч. Ч. 1: Пер. с англ. -М. : Мир, 1988.

142. Орнатский П. П. Теоретические основы информационной измерительной техники. Киев : Вища школа, 1986.

143. Раннев Г. Г., Тарасенко А. П. Методы и средства измерений. М. : Изд. Центр "Академия", 2003.

144. Хоффман Л. Дж. Техника измерений и обеспечение качества : Пер. с англ. -М. : Энергоатомиздат, 1983.

145. Основы метрологии и электрические измерения / Под ред. Душина Е. М. Л. : Энергоатомиздат, 1987.

146. Лозицкий Б. Н., Мельниченко И. И. Электрорадиоизмерения. М. : Энергия, 1976.

147. Лозицкий Б. Н., Воеводин В. Г., Коткин В. И. и др. Основы метрологии и электрорадиоизмерения / Под ред. Б. Н. Лозицкого. М. : Энергоиз-дат, 1983.

148. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений : Пер. с англ. М. : Мир, 1990.

149. Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники. М. : Радио и связь, 1990.

150. Мирский Г. Я. Электронные измерения. М. : Радио и связь, 1986.

151. Гуткин Л. С. Оптимизация радиоэлектронных устройств. М. : Сов. Радио, 1975.

152. Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев : Вища школа, 1979.

153. Новицкий П. В. Основы информационной теории измерительных устройств. Л. : Энергия, 1968.

154. Вострокнутов Н. Н. Цифровые измерительные устройства. Теория погрешностей, испытания, поверка. -М. : Энергоатомиздат, 1990.

155. Рабинович С. Г. Погрешности измерений. -М. : Энергия, 1978.

156. Розенберг В. Я. Введение в теорию точности измерительных систем. М:. Сов. радио, 1975.

157. Лисичкин В. Г. Повышение точности измерений в приборах контроля влажности // Измерительная техника, № 11, 2009. С. 65 - 68.

158. Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности систем : Пер. с англ. М. : Мир, 1984.

159. Лесин Н.И. К вопросу об оценке достоверности контроля сложных объектов // Надежность и контроль качества, № 8, 1982. С. 44 - 49.

160. Лозинский Е. Ф. Погрешности измерений и обработка результатов измерений. -М. : Машиностроение, 1967.

161. Земельман М. А., Миф Н. П. Планирование технических измерений и оценка их погрешностей. М. : Сов. Радио, 1978.

162. Разумный В. М. Оценка параметров автоматического контроля. -М. : Энергия, 1975.

163. Евланов JI. Г. Контроль динамических систем. М. : Наука, 1979.

164. Мудров В. И., Кушко В. J1. Методы обработки измерений. М. : Сов. Радио, 1976.

165. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях : В 2-х т. Т. 1 : Пер. с англ. / Под ред. Н. Г. Волкова. М. : Мир, 1983.

166. Кудрицкий В. Д. и др. Автоматизация контроля радиоэлектронной аппаратуры. М. : Сов. Радио, 1977.

167. Касаткин А. С., Кузьмин И. В. Оценка эффективности автоматизированных систем контроля. -М. : Энергия, 1967.

168. Касаткин А. С. Эффективность автоматизированных систем контроля. М. : Энергия, 1975.

169. Кузнецов П. И. и др. Контроль и поиск неисправностей в сложных системах. М. : Сов. Радио, 1969.

170. Беляев Ю. К. Вероятностные методы выборочного контроля. М. : Наука, 1975.

171. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов : Пер. с англ.- М. : 1974.

172. Коричнев JI. П., Королев В. Д. Статистический контроль каналов связи. М. : Радио и связь, 1989.

173. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. М. : Наука,1968.

174. Шалыгин А. С., Палагин Ю. А. Прикладные методы статистического моделирования. JL: Машиностроение, 1986.

175. Ивченко Г. И., Медведев Ю. И. Математическая статистика. М. : Высш. шк., 1984.

176. Закс JI. Статистическое оценивание : Пер. с нем. М. : Статистика,

177. Закс Ш. Теория статистических выводов. М. : Мир, 1975.

178. Симкин Г. С. Анализ влияния различных законов распределения погрешностей на правильность поверки мер и приборов // Измерительная техника, № 8, 1964. С. 64 - 72.

179. Крещук В. В. Метрологическое обеспечение эксплуатации сложных изделий. М. : изд - во Стандартов, 1989.

180. Жодзишский М. И., Сила-Новицкий С. Ю., Прасолов В. А. и др. Цифровые системы фазовой синхронизации -М. : Сов. Радио, 1980.

181. Тяжев А. И. Выходные устройства приемников с цифровой обработкой сигналов. Изд. "Самарский университет", 1992.

182. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров : Пер. с англ. М. : Наука, 1984.

183. Лисичкин В. Г., Шведов С. Н. Устройство для контроля влажности с повышенной точностью измерений // ИЗВЕСТИЯ ОрелГТУ, № 3-2/275 (561), 2009.-С. 62-66.

184. Пат. на изобретение 2399039 Российская федерация, МПК G 01 N 27/22. Устройство для измерения влажности / Б. Р. Иванов, В. Г. Лисичкин, С. Н. Шведов. Опубл. 10. 09.10.

185. Пат. на изобретение 2416092 Российская федерация, МПК G 01 N 27/22. Способ диэлькометрического контроля влажности материалов / Б. Р. Иванов, В. Г. Лисичкин, С. Н. Шведов. Опубл. 10. 04.11.

186. Адаптивные телеизмерительные системы / Под ред. А. В. Фремке. -Л. : Энергоиздат, 1991.

187. Богданов Н. Г., Щекотихин С. Н., Плотников С. Н. Контроль толщины немагнитных покрытий на ферромагнитной основе // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2007, № 12. С. 30-33.

188. Богданов С. П., Лисичкин В. Г., Санников Ю. П. Повышение точности измерений фазочастотных параметров при вихретоковом контроле //

189. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, ОрелГТУ, № 4 (282), 2010. С. 96 - 102.

190. Лисичкин В. Г. Повышение фазовой чувствительности приборов вихретокового контроля // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, ОрелГТУ, № 4-2 (282), 2010. С. 112 - 119.

191. Богданов Н. Г., Плотников С. Н., Щекотихин С. Н. Способ контроля толщины немагнитных и диэлектрических покрытий на ферромагнитной основе // Контроль. Диагностика, № 5, 2008. С. 49-52.

192. Лисичкин В. Г. Повышение точности автогенераторных датчиков // ИЗВЕСТИЯ ОрелГТУ, № 5, 2007. С. 23 - 26.

193. Гутников В. С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. -Л. : Энергоатомиздат, 1988.

194. Электрические измерения: Средства и методы измерений./ Под ред. Шрамкова Е. Г. М.: Высш. школа, 1972.

195. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин : Пер. с нем. / Р. Тиль. М. : Энергоатомиздат, 1987.

196. Лисичкин В. Г., Шведов С. Н. Высокочувствительные двухкон-турные устройства контроля влажности почвы // ИЗВЕСТИЯ ОрелГТУ, № 2/274 (560), 2009. С. 91 - 97.

197. Шило В. С. Популярные микросхемы КМОП. Справочник. М.: Ягуар, 1993.

198. Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П. и др. Аналоговая и цифровая электроника / Под ред. О. П. Глудкина. М. : Радио и связь, 1996.

199. Миловзоров В. П. Элементы информационных систем. М. : Высшая школа, 1989.

200. Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы: Справочник / О. Н. Лебедев и др.; Под ред. А. И. Ладика и А. И. Сташкевича. М. : Радио и связь, 1994.

201. Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. -М. : Энергоатомиздат, 1990.

202. Нефедов И. Ф. Зарубежные интегральные микросхемы : Справочник. М. : Радио и связь, 1995.

203. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. М. : Со-лон-Р, 1999.

204. Справочник по радиоизмерительным приборам / Под ред. Гаври-лова М. П. М. : Энергия, 1996.

205. Дружинин В. В., Конторов Д. С. Системотехника. М. : Радио и связь, 1985.

206. Кушнир Ф. В., Савенко В. Г., Верник С. М. Измерения в технике связи / Под ред. Ф. В. Кушнира. М. : Связь, 1970.

207. Будянов В. П. Релаксационные генераторы импульсные преобразователи неэлектрических величин. -М. : Энергия, 1974.

208. Дубовой Н. Д. Автоматические многофункциональные измерительные преобразователи. М. : Радио и связь, 1989.

209. Функциональные устройства обработки сигналов. / Под ред. проф. Ю. В. Егорова. М. : Радио и связь, 1997.

210. Како Н., Яманэ Я. Датчики и микро-ЭВМ : Пер. с япон. М. : Энергоатомиздат, 1986.

211. Лисичкин В. Г. Двухпараметровый прибор резонансного контроля влажности с пониженным энергопотреблением // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, ОрелГТУ, № 2 (286), 2011. С. 134 - 140.

212. Иванов Б. Р., Лисичкин В. Г. Снижение погрешности измерений и потребляемой мощности в приборах резонансного контроля влажности // Измерительная техника, № 1, 2012. С. 66 - 70.

213. Пат. на пол. модель 99149 Российская федерация, МПК G 01 В 7/06. Двухпараметровое устройство вихретокового контроля / С. П. Богданов, Б. Р. Иванов, В. Г. Лисичкин. Опубл. 10.11.10.

214. Лисичкин В. Г., Наумов Е. Ю. Анализ способов снижения энергопотребления при автогенераторных измерениях // Вестник РГРТУ. Вып. 22. -Рязань, 2007.-С. 42-45.

215. Лисичкин В. Г. Повышение экономичности автогенераторных датчиков // Метрология, № 10, 2007. С. 37 - 43.

216. Лисичкин В. Г. Уменьшение потребляемой мощности в резонансных приборах контроля // Приборы и управление. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011.-С. 70-72.

217. Лисичкин В. Г., Наумов Е. Ю. Способ снижения энергетической избыточности аналого-цифровых устройств // Труды РНТОРЭС им. А.С. Попова. Серия: Цифровая обработка сигналов и ее применение. Вып. IX-2. -Москва, 2007. С. 343 - 346.

218. Кузнецов А. А. Перспективы уменьшения мощности потребления измерительными устройствами. В сб.: Полупроводниковая электроника в технике связи; под ред. И. Ф. Николаевского. Вып. 25. - М. : Радио и связь, 1985.-С. 33 -36.

219. Лейтман М. Б. Нормирующие измерительные преобразователи электрических сигналов. -М. : Энергоиздат, 1986.

220. Структура и свойства металлов и сплавов. Справочник / Под ред. Шматко О. А. М. : Энергоатомиздат, 1987.

221. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации / Под ред. Евтушенко Ю. Г. М. : Высш. школа 1982.

222. Микропроцессорные автоматические системы регулирования / Под ред. В.В. Солодовникова. -М. : Высш. школа, 1991.

223. Гольденберг Л. М., Матюшкин Б. Д., Поляк М. Н. Цифровая обработка сигналов. М. : Радио и связь, 1990.

224. Горлач А. А., Минц М. Я., Чинков В. И. Цифровая обработка сигналов в измерительной технике. Киев, Техника, 1985.

225. Дунаев Б. Б. Точность измерений при контроле качества. Киев. : Техника, 1981.

226. Браславский Д. А., Петров В. В. Точность измерительных устройств. М.: Машиностроение, 1986.

227. Блудов, Г. А. и др. Автоматизированные системы контроля сложных объектов / Под ред. А. П. Лысенко. М. : МО СССР, 1974.

228. Гайденко В. С. и др. Основы построения автоматизированных систем контроля сложных объектов / Под ред. П. И. Кузнецова. М. : Энергия, 1969.

229. Контроль функционирования больших систем / Под ред. Г. П. Шибанова. -М. : Машиностроение, 1977.

230. Тараканов К. В. Аналитические методы исследования систем. М. : Сов. Радио, 1974.

231. Богданофф Д., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений : Пер. с англ.-М. : Мир, 1989.