автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Микропроцессорный СВЧ прибор для измерения влажности зерна

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени АБУ РАЙХАНА БЕР^1р£ Л А

2 2 ЬьК -.ЯЛ

На правах рукописи УДК 621.385.6:543.812:664.7

МАХМУДОВ МАХСУД ИДРИСОВИЧ

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ СВЧ ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ЗЕРНА

Специальность 05.11.13 — "Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент - 2000

Работа выполнена б научно-исследовательской лаборатории «Влагометрия» и на кафедре «Метрология и измерительная техника»' Ташкентского государственного технического университета имени Абу Райхана Беруни.

Научный руководитель:

Заслуженный изобретатель РУз., доктор технических наук, профессор ИСМАТУЛЛАЕВ П.Р.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Гулямов Ш.М. кандидат технических наук, доцент Шипулии Ю.Г.

Ведущая организация:

НПО "Академприбор" АН РУз.

Защита диссертации состоится «2.% »Омл^РЛ 2000 г. в Ю00 часов на заседании специализированного совета Д067.07.01 в Ташкентском государственном техническом университете имени Абу Райхана Беруни по адресу: 700095, г. Ташкент, Вузгородок, Университетская, 2, ТашГТУ, аудитория 602.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета (г. Ташкент, Университетская, 2).

Автореферат разослан «2.%» сентября 2000 г.

Ученый секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

Азимов Р. К.

до о — л г\а -л ^ ~ я- <0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С обретением независимости остро стал вопрос обеспечения зерном Республики Узбекистан. Этой актуальной проблеме уделяется большое внимание правительством и лично Президентом Республики Узбекистан.

В выступлениях и докладах Президента И.А. Каримова указаны пути обеспечения зерновой независимости, начиная от сева, сбора урожая и технологической переработки . В последние годы в данной области достигнуты существенные результаты: увеличился объем посева, сбор урожая доведен до 3,4 млн. тонн в 1999 г против 900 тыс. тонн в 1991 г.

На многих комбинатах по переработке зерна имеются современные технологические линии. При технологической переработке зерна, начиная с его хранения, влажность является одним из основных показателей эффективности технологической переработки.

До настоящего времени во многих зерноприемных хранилищах и зерно-перерабатывающих предприятиях контроль влажности зерна и продуктов его переработки осуществляется методом сушки, за исключением тех немногочисленных случаев, где применяется зарубежная техника. Такое состояние делает задачу контроля влажности зерна и зернопродуктов особо актуальной и злободневной.

Развитие средств измерения влажности должно идти по пути широкого использования современной микроэлектронной базы. Микропроцессоры (МП) открывают новые возможности для совершенствования измерительных приборов. Они позволяют упрощать аналоговые части приборов, уменьшать неисключенные погрешности за счет использования автоматической коррекции по эталонным сигналам и мерам физических величин, исключать дополнительные погрешности от влияния условий измерения и колебаний параметров окружающей среды.

В реферируемой диссертационной работе поставлена задача сравнительного компаративистского исследования методов измерения влажности зерна и разработки эффективного микропроцессорного СВЧ-прибора для автоматического контроля влажности зерна при хранении и технологической переработке, наиболее полно отвечающего современным требованиям.

Объект исследования. В качестве объекта исследования рассматривается микропроцессорный универсальный СВЧ-прибор для измерения влажности зерна и зернопродуктов.

Цель работы. Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование СВЧ методов и приборов контроля влажности сыпучих, волокнистых и пастообразных материалов и разработка высокоточного микропроцессорного прибора на этой основе.

В диссертационной работе решались следующие конкретные и малоизученные задачи исследования:

• Анализ современного состояния методов и приборов измерения влажности твердых сыпучих материалов;

• исследование электрофизических характеристик зерна в зависимости от его ' влажности;

• разработка математической модели процесса электромагнитного взаимодействия СВЧ-волны и влажного зерна;

• исследование влияния информативных и мешающих факторов на результаты измерения влажности;

• разработка универсального микропроцессорного СВЧ-влагомера зерна;

• установление основных метрологических характеристик разработанного прибора.

Методика исследования. В работе использовались отдельные положения теории диэлектриков и электродинамики, методы математического моделирования, теории вероятностей, методы оценки точности, статистические методы регрессионного и дисперсионного анализов, планирование экстремальных экспериментов, теория надежности и технико-экономический анализ.

Научная новизна результатов диссертации заключается в исследовании и разработке микропроцессорного универсального СВЧ прибора на основе комплексно-дифференциального способа измерения влажности и реализация его программного обеспечения.

На защиту выносятся: результаты теоретических и экспериментальных исследований и разработок:

• исследование погрешности измерения влажности, обусловленной рассеянием СВЧ-энергии в слое зерна;

• трехслойная математическая модель поведения влажного зерна в СВЧ-поле;

• исследование влияния информативных и дестабилизирующих параметров на результаты измерения влажности;

• комбинированный амплитудно-фазовый способ определения влажности, основанный на компенсационном методе измерения, его схемная реализация в виде автоматического прибора.

Практическая ценность. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке универсального микропроцессорного СВЧ-влагомера зерна, который может быть успешно использован для измерения влажности продуктов агропромышленного комплекса и смежных отраслей промышленности (химической, пищевой, по переработке промстройматериалов и т.д.). Кроме того, разработка и результаты работы представляют интерес для учебного процесса ВУЗов технических и технологических направлений.

Реализант и внедрение результатов работы. По результатам исследований разработан и изготовлен универсальный микропроцессорный программируемый СВЧ-прибор для измерения влажности зерна и зерновых продуктов. Влагомер прошел лабораторные испытания в ГАК «Уздонмахсулот» и внедрен на Каганском зернозаготавливающем комбинате. Экономический эффект от внедрения одного прибора по состоянию на 1998 г. составил 584983,62 сумов в год.

Научные положения и рекомендации диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Метрология и измерительная техника» ТашГТУ.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на: научно-практической студенческой конференции «От идеи до внедрения в условиях рыночной экономики» (Ташкент, 1996); Ёш олимлар ва иктидорли талабаларнинг республика илмий-амалий конференцией (Ташкент, 1997); Международной научно-теоретической и практической конференции, посвященной 70-летию ТашГТУ (г.Ташкент, сентябрь, 1999); Международной научно-технической конференции «Автоматизация-99», (г.Ташкент, октябрь, 1999); научно-технических семинарах НИИ «Электроника» и НПО «Кибернетика» АН РУз (г.Ташкент, июль, 2000); World Conference on Intelligent Systems for industrial Automation (WCIS - 2000) (Ташкент, сентябрь, 2000) и научных семинарах кафедры «МИТ» ТашГТУ.

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 11 научных работах, в том числе получен патент РУз №5106 от 1998 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии из 101 наименования. Она содержит 125 страниц машинописного текста, проиллюстрированного 9 таблицами и 21 рисунком, включает 13 приложений.

Автор выражает глубокую благодарность кандидатам технических наук, доцентам Тургунбаеву А. и Ахмедову Б.М. - за научные консультации и помощь в проведении экспериментов и оформлении диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, кратко изложены результаты, которые выносятся на публичную защиту, приведены сведения о реализации и внедрении разработок диссертации.

В первой главе, носящей обзорно-постановочный характер, приведен анализ физиологических и физических свойств зерна и условий измерения его влажности при приемке и технологической переработке. Определены точки •контроля влажности зерна, начиная от заготовки и кончая его переработкой, и

исходя из этих условий, сформулированы следующие конкретизированные требования, предъявляемые к влагомеру зерна:

• диапазон измерения, % 8-^25;

• допустимая погрешность измерения, % 0,5;

• цикл измерения, мин 3;

• независимость показаний от

температуры образца в пределах, "С 10-5-40;

• показания результатов в цифровой форме Выполнен критический анализ современного состояния методов и

приборов контроля влажности зерна, в том числе СВЧ-влагометрии. Определены основные недостатки существующих приборов и показаны возможные пути их устранения.

Во второй главе приведены результаты теоретических исследований свойств зерна в диапазоне СВЧ и исследовано поведение погрешности измерения влажности, обусловленной рассеянием зерном СВЧ-энергии.

При измерении влажности веществ методом СВЧ важно знать размер включений, которые сравнимы с длиной волны излучения. При этом надо принимать во внимание рассеяние электромагнитной энергии на включениях, поскольку непостоянство в образцах количества включений и их размеров обусловливают погрешность измерения.

По известным параметрам зерна и длины волны излучения определен коэффициент рассеяния СВЧ-энергии на зерне:

Кр =ла

V'

„ з т2-

Здесь а = — — , АпУт +2

2я'

- + 5гг + (4 г2-1 б)(аг- 1п г - с) - 2г $¡0 г + 14(созг -1)

(1)

(2)

8ят а

ст=-

дг>„

"дП°(а,п)

10 дп

Л/1 +-^—'•Да

За

(3)

где п - число частиц в единице объема; Кр - коэффициент рассеяния; га - относительный показатель преломления зерна; а - «эффективный» радиус частиц; С - постоянная Эйлера, равная 0,577...; а Ъ -интегральный косинус от Z; Хв - длина электромагнитной волны;

Ьа- ослабление, обусловленное рассеянием СВЧ волны на зернах; Ьу - ослабление СВЧ волны в зерне на единицу толщины слоя зерна;

П° - падающий на образец поток электромагнитной энергии;

Ща, п) - рассеянный образцом поток электромагнитной энергии;

П" - поток энергии, поглощаемый образцом;

Да и Дп - соответственно предельные изменения размеров и количество зерна от образца к образцу.

Выполнены нами расчеты для толщины слоя зерна Ь=7,5 см в диапазоне влажностей 8% до 22%, где изменение удельного ослабления составляет от 7 дб/см до 50 дб/см при объемной массе 1000 г/дм3. В данном случае погрешность измерения влажности зерна, обусловленная рассеянием, находится в пределах от 0,1% до 0,5% (отн.) для всего диапазона изменения влажности зерна. Из полученных результатов можно сделать вывод, что погрешность измерения влажности зерна, обусловленная рассеянием СВЧ энергии на зернах, представляет собой незначимую величину.

На основе предложенной слоистой модели взаимодействия электромагнитной волны СВЧ с влажным зерном получена функция преобразования, позволяющая учитывать влияние адсорбциошю-связанной влаги.

В соответствии с принятой моделью влажный материал представлен состоящим из трех плоских слоев: водй, сухого вещества и воздуха. Получены выражения для затухания электромагнитной волны N (дб) в области приемной

антенны: 10^= Ю^е2"'= = 8,686<и/. (4)

Здесь а = авдк = а„Щр'к, (5)

где 0 - объемная влажность материала; - относительная влажность;

р' = —— - приведенная плотность, численно равная плотности влажного

Рв

материала;

рш - плотность влажного материала;

рв - плотность воды.

После соответствующих математических преобразований получаем выражение, отражающее связь между выходными величинами влагомера СВЧ и электрофизическими параметрами материала:

И[=л/(8,68б^а®<58-^Р'й?)- (6)

На основе анализа информационных характеристик основных типов преобразователей, показано, что во влагометрии зерна при значительных колебаниях температуры и натурного веса наиболее перспективно применение амплитудно-фазовых методов, приводящих к следующему уравнению:

»41-—

«л

Рв-У-РМ—

(7)

/

Входящую в уравнение (7) объемную концентрацию воздуха К0 можно

„ Р'-Р'н определить из соотношения = ———,

Р н

где р'„ = — - натурный вес.

Рп

Исследовано влияние температуры и плотности влажного материала на чувствительность амплитудно-фазового СВЧ-метода измерения влажности и показано, что эти выражения желательно определять аналитически.

В третьей главе приводятся результаты анализа экспериментальных исследований предлагаемого способа измерения влажности.

На основе анализа современной литературы нами установлено, что технические решения, основанные на реализации СВЧ-метода, в основном, представлены двумя вариантами:

1) информативными параметрами, характеризующими влажность материала (в основном представлены амплитудой проходящей сквозь материал волны);

2) информация о влажности представляется как функция двух переменных (ослаблением N энергии СВЧ и фазовым сдвигом ф электромагнитной волны).

Причиной, сдерживающей широкое внедрение СВЧ-влагомеров, является сложность технических решений, а также отсутствие достаточно простых и точных фазовращателей, работающих в угловом диапазоне от 0 до 2л . Тем не менее, измерение влажности по двум характеристикам N и ф электромагнитной волны представляет интерес с точки зрения возможности разделения полезного и мешающего сигналов.

Приращение Ди функции £/=/(74 <р) в случае ее дифференцируемости в некоторой точке М^, р) может быть приведено к виду

= (8)

¿¡V ар

где а| и аг - постоянные бесконечно малые величины. Следовательно, задача определения влажности с учетом мешающего (дестабилизирующего) фактора сводится к определению изменения затухания N и фазового сдвига <р.

Для реализации и исследования предложенного метода нами была разработана экспериментальная установка на базе стандартных СВЧ-элементов.

Установка построена в двухканальном варианте, чтобы исключить влияние нестабильности генератора СВЧ на результаты измерения. При этом измеряемой величиной служит разность уровней по фазе и амплитуде СВЧ тот\ ошртото ърабочето тшадоъ.

Температурно-частотные характеристики снимались на СВЧ-установке

сантиметрового диапазона для основных зерновых культур наиболее распространенных сортов, выращиваемых в Узбекистане.

Результаты расчетов (с учетом данных по диэлектрическим свойствам свободной воды) показывают, что коэффициент ослабления а для связанной воды имеет положительный температурный коэффициент в диапазоне (0...50) °С для всех приведенных частот.

Что касается температурно-частотных зависимостей коэффициента фазы р, то здесь также наблюдаются нелинейные зависимости.

Рост влажности приводит к уменьшению нелинейности a(t) и P(t). Это явление объясняется тем, что с увеличением влажности не только растет число диполей воды, участвующих в поляризационном процессе, но и увеличивается их подвижность, поскольку с ростом влажности и температуры энергия связи воды в зерне уменьшается.

Помимо температуры на параметр преобразования значительное влияние оказывает плотность (натурный вес) зерна, а также целый ряд так называемых "неинформативных" (мешающих) факторов.

Для изучения влияния района произрастания, а также сорта, химического состава и некоторых других "неинформативных" параметров, из всего массива данных были отобраны результаты замеров при одинаковой температуре различных сортов и видов зерновых, выращенных в Узбекистане (Андижанский, Самаркандский, Ташкентский, Ферганский регионы; год произрастания урожая 1996 г; сорт «Красный водопад», засоренность 1%). Для сопоставления результатов измерений все данные приведены к единому натурному весу при данной влажности. Максимальная абсолютная погрешность измерений для пшеницы не превышает ±0,3% (с доверительной вероятностью 0,95).

Полученные экспериментальные данные позволяют уточнить и конкретизировать вид и параметры функции преобразования. Так, для наиболее распространенного трехсантиметрового диапазона при измерении влажности пшеницы в открытом пространстве (для W=10%) могут быть использованы выражения:

N = 8,686(2,83-1(Гг +10-4(r-20°)}*V>H-[l0,6• 10 2 -13-Г0"4(/-20°)]^/+ JV0, <р= ¡¡7,3-Ю"2 + 3-1<Г<(/-20°)}% +¡2,48+6,6-КГ3(/-20° + .

Для проверки адекватности предложенной математической модели реальным процессам измерительного преобразования нами было проведено сравнительное исследование зависимости теоретических и экспериментальных значений ослабления и фазового сдвига СВЧ-энергии от влажности. Полученные результаты приведены на рис.1. Экспериментальные данные свидетельствует об адекватности предложенной математической модели процесса взаимодействия СВЧ-энергии с влажным зерном.

На основе предложенной математической модели взаимодействия СВЧ-

N. дб

■ расчетная зависимость эксперим. зависимость

-Ы(эксп.) = 0,0313\Л/2 + 1,1501\Л/ - 2,0699—

~1-г—I-Г"

22

10

14

18

I' " I

Ф, град. 800

700 600 500 400 300

расчетная, зависимость эксперим. зависимость

ф(ЭКСП.)= и.^Э^ОУУ + 1/, 1/4УУ + 14 —1--1-г- -1--1—1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-Н

10

14

18

22

VI, %

Рис. 1. Зависимости теоретических и экспериментальных значений ослабления и фазового сдвига СВЧ-энергии от влажности материала.

энергии с влажным зерном разработан микропроцессорный СВЧ прибор для измерения влажности различных материалов, в частности, зерна и зерно-продуктов.

Базовым измерительным устройством (БИУ) здесь служит СВЧ-влагомер с вращающейся кюветой. Кювету вокруг вертикальной оси вращает шаговый двигатель (ШД), который управляется включателем, расположенным на крышке влагомера. На рис.2 приведена временные диаграммы напряжений: А -на выходе управляемого низкочастотного генератора, В - на выходе коммутатора, С - на выходе демодулятора, О - на выходе интегратора. Во влагомере предусмотрена коррекция погрешностей, вызванных основными влияющими величинами (температура, плотность). Как уже отмечалось, одно из основных достоинств амплитудно-фазового метода состоит в том, что влияние плотности материала на результаты измерения незначительно.

низкочастотного генератора, В - на выходе коммутатора, С - на выходе демодулятора, Б - на выходе интегратора.

Нами исходя из существ решаемых задач и с учетом современного состояния элементной базы измерительных и микропроцессорных схем, сформулированы следующие требования к параметрам синтезируемых микропроцессоров для СВЧ-влагомеров сыпучих тел:

• разрядность двоичных разрядов, не менее - 8;

• объем памяти, не менее - 3 Кбайт;

• возможность перепрограммирования;

• низкая стоимость.

Этим требованиям в наиболее полной мере отвечает микропроцессор

(МП) КР 1816 ВЕ 35 с расширенной внешней памятью. Именно он и был положен в основу разработанного микроконтроллера (МК), структурная схема которого приведена на рис. 3.

В табл. 1 приведены значения коэффициентов регрессии и корреляции, характерных для случаев измерения влажности различных разновидностей ' зерновых культур. Соответствующие графические зависимости изображены на рис. 4.

Установлено, что степень расхождения для конкретных регрессионных зависимостях характерных для различных разновидностей зерна, составляет 0,25 % (абс.). Это обстоятельство дает нам основание на базе СВЧ-метода измерения создать универсальный прибор для большинства зерновых продуктов.

Обработка результатов измерений показала, что максимальная погрешность измерения в исследованном диапазоне измерения влажности (7%<\У<22%) не превышает Д<0,37%, а максимальная погрешность измерения влажности при изменении температуры на 10 °С не превышает Д<0,02%.

По результатам выполненных исследований можно сделать заключение, что в условиях сельскохозяйственного производства Узбекистана можно осуществлять измерения влажности зерна и зернопродуктов на основе разработанного нами микропроцессорного СВЧ прибора с абсолютной погрешностью в основном диапазоне не хуже ±0,5%.

В четвертой главе рассматриваются технические параметры, программное обеспечение, надежность и результаты практической реализации разработанного прибора, а также обсуждаются результаты производственных испытаний и внедрения.

Универсальный СВЧ-влагомер может быть использован для контроля влажности различных материалов агропромышленного комплекса. Его метрологические возможности позволяют распространить влагомер и на случай измерения влажности других твердых сыпучих материалов, используемых в химической промышленности, энергетике и т.д.

Сопоставительные данные о технических характеристиках термогравиметрического и разработанного СВЧ-влагомеров приведены в табл. 2, из которой следует, что предлагаемый прибор обладает вполне определенными преимуществами перед термогравиметрическим.

Процесс разработки программного обеспечения (ПО) для МП включал в себя следующие этапы:

I. На начальном этапе осуществлялась содержательная формулировка исходной информационной задачи. Вся последовательность действий составных частей измерительного прибора была переведена на математический язык. При этом определены состав входных сигналов и

£4 иср

и,

Инд. Кл. Упр.СВЧ-генератор

Упр. А/Д

Рис.3. Структурная схема микроконтроллера для СВЧ-влагомера.

Таблица 1.

Значения коэффициентов регрессии и корреляции при измерении влажности различных культур зерна.

Разновидность зерна Коэффициенты регрессии Коэфф. корр. К СКО

А* ¡О'7 В*10"3 С

Зерно-пшеница -2,87 4,21 4,29 0,90 0,21

Рис-зерно -3,527 4,54 3,65 0,91 0,20

Кукуруза -4,69 4,87 3,88 0,90 0,22

Ячмень -5,23 5,12 3,94 0,92 0,25

Горох -5,37 5,72 2,03 0,90 0,27

N. пок. приб.

Рис.4. Зависимости показаний прибора от влажности для различных разновидностей зерна.

стимулирующих воздействий, а также форма представления выходных переменных, способы обмена информацией с устройствами ввода-вывода (УВВ). Обоснованы методы коррекции ошибок в работе системы. II. На следующем этапе разработана программа реализующая обоснованный

Таблица 2.

Сравнительные технические характеристики термогравиметрического (СЭШ-ЗМ) и разработанного СВЧ-влагомера.__

Технические характеристики СЭШ-ЗМ Разработанный СВЧ-влагомер

Диапазон измерения, % 7+45 7+22

Погрешность измерения, % 0,5 0,5

Время измерения, мин 90+120 1

Температура образца, °С 10+40 10+40

Масса образца, грамм 10 400+100

Доп. погр. св-я с выборкой образца, % 0,12 0,02

Возможность измерения в потоке Нет Да

Питание 220 В, 50 Гц 220 В, 50 Гц

Потребляемая мощность, Вт 1200 40

Габаритные размеры, (ШхДхГ), мм 400x450x400 - 400x250x200

СЭШ-ЗМ;

500x420x300-

анал. Весы

Масса прибора, кг 36 12

нами алгоритм измерения. Осуществлена схемная и программная реализация этого алгоритма.

III. На завершающем этапе выполнено кодирование информации и проведена отладка программы. Алгоритм функционирования прибора транслирован на язык машинных команд используемого базового МП.

Опытный экземпляр разработанного нами универсального микропроцессорного влагомера, успешно прошел производственные испытания и внедрен на Каганском зернозаготовительном комбинате. Экономический эффект от внедрения одного прибора по состоянию на 1998 год составил 584983,62 сумов в год.

Кроме того, опытный экземпляр разработанного микропроцессорного СВЧ-влагомера при инициативном содействии ГАК «Уздонмахсулот» прошел производственные испытания в центральной республиканской контрольно-производственной лаборатории комбикормовой промышленности. По результатам испытаний (во всем диапазоне измерения влажности абсолютная погрешность не превышает ±0,5%) СВЧ-влагомер рекомендован к внедрению в этой отрасли народного хозяйства в качестве рабочего средства для измерения влажности зерна и продуктов его переработки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в рамках диссертационной работы, получены следующие основные результаты:

1. Предложена электродинамическая модель поведения влажного зерна при воздействии на него электромагнитного поля СВЧ. Получены зависимости для расчета параметров первичных измерительных преобразователей;

2. Исследована погрешность измерения влажности, и показано, что относительная погрешность обусловленная рассеянием СВЧ-энергии на зернах не превышает 0,8%;

3. Теоретически и экспериментально доказано, что характер взаимодействия СВЧ волны с влажным материалом определяется, в основном, водой в зерне; с точки зрения потерь СВЧ энергии, вид материала оказывает влияние только на результирующие диэлектрические параметры воды в зерне;

4. Показано, что ряд зерновых культур (пшеница, рожь, кукуруза, ячмень и др.) подобен в термодинамическом отношении: зависимости энергии связи влаги с зерном от его влажности примерно одинаковы для различных зерновых культур, что создает надежные предпосылки для создания универсального (для однородной группы материалов) СВЧ-влагомера;

5. Обосновано схемное решение встроенного программируемого микропроцессорного универсального СВЧ-влагомера повышенной точности, реализующего амплитудно-фазовый способ измерения влажности;

6. Разработан микропроцессорный СВЧ-влагомер, обладающий абсолютной погрешностью измерений в основном диапазоне ±0,5% (абс.) с программным обеспечением, позволяющим выполнять и обрабатывать результаты многофакторного натурного эксперимента;

7. по результатам производственных испытаний, проведенных на Каганском зернозаготовительном комбинате, определены следующие основные метрологические характеристики разработанного СВЧ-влагомера:

• диапазон измерения, % 7-4-22

• погрешность измерения, (абс.)%, не более 0,5

• время измерения, с, не более 60

• масса образца, г 450

8. Влагомер внедрен на Каганском зернозаготовительном комбинате в системе оперативного контроля влажности зерна с экономическим эффектом в 585 тыс. сумов в год;

9. По инициативе и при активном содействии ГАК «Уздонмахсулот» разработанный макет СВЧ-влагомера успешно прошел производственные испытания в центральной Республиканской контрольно-производственной лаборатории комбикормовой промышленности и по результатам испытаний рекомендован к внедрению в данной отрасли народного хозяйства.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. Хакимов Ш.С., Махмудов М.И. Бугдой намлигини улчаш усуллари ва курилмаларини тахлил килиш // Материалы научно-практической студенческой конференции "От идеи до внедрения в условиях рыночной экономики" 22-26 апреля 1996 года. Ташкент, ТашГТУ, 1996. С.35-37.

2. Махмудов М.И., Исматуллаев П.Р., Ахмедов Б.М. Бугдой намлигини ута юкори частотали усул оркали улчашда микропроцессорларни куллаш // Ёш олимлар ва иктидорли талабаларнинг республика илмий-амалий конференцияси иштирокчиларининг илмин ишлари туплами. 28-29 март 1997 й. 1-жилд, механика, математика, кибернетика, физика, география, геология, умумий техника йуналишлари. ТошДТУ, Тошкент, 1997. С.122-123.

3. Тургунбаев А., Исматуллаев П.Р., Махмудов М.И. Разработка "собственного" микроконтроллера для управления универсальным СВЧ-влагомером // Актуальные вопросы в области технических и фундаментальных наук. Межвуз. сб. науч. тр. Вып. №3, ТошДТУ, Тошкент, 1997. С.92-95.

4. Махмудов М.И., Исматуллаев П.Р., Тургунбаев А. Расчет допустимой погрешности полевого влагомера для измерения влажности зерна // Актуальные вопросы в области технических и фундаментальных наук. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск №4, ТошДТУ, Тошкент, 1997. С.11-15.

5. Патент Руз №5106 Автоматический СВЧ влагомер / Тургунбаев А., Исматуллаев П.Р., Махмудов М.И. // Оф. бюллетень №2(20), Ташкент, 1998.

6. Тургунбаев А., Исматуллаев П.Р., Махмудов М.И. Универсальный измеритель влажности на СВЧ // Журнал - Вестник ТашГТУ, Тошкент, ТашГТУ, №1-2,1998. С.79-83.

7. Махмудов М.И. Ута юкори частотали тулкинларнинг халк хужалиги ва медицинада кулланилиши // Истеъдод илмий журнали, Тошкент, ТошДУ. №7(7), 1998. С.99-98.

8. Исматуллаев П.Р., Ахмедов Б.М., Махмудов М.И., Абдуллаев А.Х. Анализ методов контроля влажности зерна // "Автоматизация - 99", Сб. науч. док. Межд. научно-теор. и практ. конференции. Ташкент, 1999.4.1. С. 18-23.

9. Махмудов М.И., Ахмедов Б.М., Тургунбаев А. Условия измерения влажности зерна при приемке и переработке // "Автоматизация - 99", Сборник научных докладов Второй международной научно-теоретической и практической конференции. Ташкент, 1999.4.4. С. 110-115.

10. Turgunbaev А., Akhmedov В.М., Makhmudov M.I., Ismatullaev P.R. Automatic universal microwave humidity measurer // World Conference on Intelligent Systems for industrial Automation (WCIS - 2000), Germany, 2000.

11. Исматуллаев П.Р., Тургунбоев А., Махмудов М.И. Универсальный измеритель влажности на СВЧ // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. М.: "Научтехлитиздат", 2000 г. №6. С.63-65.

М.И. Махмудов

ДОН НАМЛИГИНИ УЛЧОВЧИ МИКРОПРОЦЕССОРЛИ УТА ЮКОРИ ЧАСТОТАЛИ АСБОБ

Диссертация ишининг кискача мазмуни

Республшсамизда дон ва дон махсулогларини сакловчк ва кайта ишловчи корхоналарида ушбу махсулотларпннг намлигини назорат килиш мухим ахамият касб этади. Мавжуд дон намлигини улчовчи асбоблар замоиавий ва техникавий талабларга жавоб бермайди.

Диссертация ишида дон махсулотлар1Шинг намлигини улчаш усулларини киёсий тахлил килиш, замонавий ва техникавий талабларга тулик жавоб берадиган микропроцессорли, ута юхори частотали намликни улчаш асбобини яратиш масаласи ечилпш.

Доннинг физикавий ва физиологак хусусиятлари, хамда кабул кнлиш ва кайта ишлашдаги намликни улчаш шароитлари тахлил кшшшшга асосида технологик жараёнлардага намликни улчаш нукталари аникланган ва шу асосида нам улчаш асбобларига техникавий талаблар белгнланпш.

Ута юкорн частотали электромагнит тулкип оралшида утказилгаи назарий ва амалий тадкикотлар натижасида материалда тулкин сочшшшидан юзага келадиган хатоликшшг ташкил этувчнси аникланган.

Доннинг ута гокори частотали тулкин бшин узаро таъсирида уч текнс катлаши моделини такомшшаштириш асосида улчаш натижасига. халакит берувчи омилларни хисобга оладиган узгартиш функциясн келтириб чикарилган.

Илмий ва амалий тадкикотлар электромагнит тулкиннинг материалдан утган амплитудаси ва фаза силжишини биргаликда, яъни комплекс улчаш усулн устивор эканлипнш курсатди. Бу усул асбобда микропроцессорни куллаш натижасида амалга оширилди. Асбобда халакит берувчи катталиклар: материал температураси, зичлши ва потекислигадан хосил буладиган хатоликларга тузатма киритиш амалга оширилган булиб, бирламчи улчов узгарткичи вертикал ук атрофида айланма харакатланувчи иоветадан иборат булган ута юкорн частотали курилмацан фойдаланилган.

Асбобнияг асосий метрологик тавсифлари аникланган ва микропроцессорли ута юкорн частотали нам улчагичнинг бошка агросаноат, кимё ва энергетика сохаларида кулланиладиган махсулотларнинг намлигини улчашда ишлатиш мумкинлиги курсатилган.

Микропроцессорли ута юкори частотали нам улчагич Когон дон махсулотларин кайта ишлаш комбинатида жорий кшшнган.

Makhmudov M. I. Ultra high frequency instrument with moisture meter microprocessor.

Short content of dissertation work (research).

In plants and premises, where is kept and processed wheat and wheat products the problem of controlling (monitoring) the content of moisture of these products is very actual. Existing moisture meter instruments are not relevant to modern and technical standards.

This dissertation work covers the problems of creation ultra high frequency instrument with moisture meter microprocessor, suitable for modern and technical standards in the way of comparison analyses of measuring of content of moisture.

On the base of analysis of physiological and physical characteristics of wheat, and the content of the moisture on receiving and processing of wheat production, there is determined the points of measuring of the content of moisture in technological process and determined technical characteristics for moisture meter instruments.

As a result of conducted theoretical and practical researches between ultra high frequency waves in the research work also determined the mistake in material of spreading waves.

On the base of improving of thrice level flat model of wheat under the influence of ultra high frequency waves resulted with the foundation of functions that prevents the* disturbing factors.

Scientific and practical researches showed that the way of complex calculating, that is the calculation of the amplitude of electromagnet waves penetrating through material with the changes of phase is the most optimal way for calculation. This method is used in the instruments with the microprocessor. The instrument included the disturbing factors: material temperature, density and unflatness of surface. And was used ultra high frequency instrument with a primary measure changer whirling round short axis cut.

The main metrological characteristics were determined and ultra high frequency instrument with moisture meter microprocessor also can be used in agricultural industry, chemical and energetic industry.

At present ultra high frequency instrument with moisture meter microprocessor is used in Kogon wheat-mill.

Подписано в печать£0.£2.2ООО г., формат 60х84Шб, оперативная печать, бумага № 1, усл. п.л. 1, уч. изд. л., тираж 100 экз., заказ № ¿64» Отпечатано в типографии ТашГТУ. Ташкент, Вузгородок, ул. Талабалар, 54.