автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Микроволновые резонаторные методы определения объемного влагосодержания в жидких углеводородах

На правах рукописи

ТОПИЛЬСКИЙ Алексей Викторович

МИКРОВОЛНОВЫЕ РЕЗОНАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОГО ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ В ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДАХ

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов 2004

Работа выполнена на кафедре «Криминалистика и информатизация правовой деятельности» Тамбовского государственного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Чернышев Владимир Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мордасов Михаил Михайлович

кандидат технических наук, доцент Федоров Николай Павлович

Ведущая организация Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве

Защита диссертации состоится «_»_ 2004 г . в

23 С I /, </£, < Д"

на заседании диссертационного совета Д 212.260.01 Тамбовского государственного технического университета по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, Большой зал.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_» //¿"„Ус / __2004 г.

¿3

Ученый секретарь

диссертационного совета А.А. Чуриков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивное развитие современной автомобильной и авиационной техники диктует особые требования к качеству используемых горючесмазочных материалов (ГСМ), от которых зависит безаварийная эксплуатация и долговечность работы. В частности, в настоящее время очень высокие требования предъявляются к авиационным горюче-смазочным материалам, таким как авиационный керосин, содержащий жидкость «И» (моноэтиловый эфир этиленгликоля). Так содержание растворенной влаги в авиационном керосине не превышает 0,01 % от общей массы керосина. Добавка жидкости «И» содержащей растворенную влагу (в зависимости от сортности 0,2 - 0,6 %), увеличивает процентное содержание влаги. В зависимости от температуры добавляется от 0,1 до 0,3 %. Жидкость «И» связывает растворенную влагу, не давая ей образовывать капли (эмульсию). Очень актуальна проблема определения качества бензина (повышение октанового числа путем добавления различных примесей, содержащих растворенную влагу). Актуальным также является определение процентного содержания растворенной влаги жидких ГСМ, имеющих высокое значение процентного содержания растворенной влаги (например, этиленгликоль от 40 до 60 % влаги) как в процессе производства, так и перед непосредственным использованием.

Диэлькометрические и кондуктометрические методы ВЧ диапазона обладают или низкой чувствительностью, или высокой погрешностью, вызванной в частности, засоленностью влаги. СВЧ-методы на «прохождение» и «отражение» сложны в реализации и требуют дорогостоящей реализации. Известные СВЧ резонаторные методы являются только лабораторными.

Поэтому оперативное определение электрофизических параметров горюче-смазочных материалов с использованием первичного измерительного преобразователя (ПИП) на основе цилиндрического объемного резонатора (ЦОР).

Известно, что интегральные характеристики СВЧ-систем с распределенными параметрами (объемный резонатор (ОР)) - резонансная частота и добротность весьма чувствительны к изменению электрофизических характеристик сред, частично заполняющих объемный резонатор.

Цель работы. Разработать экспресс-метод определения объемного процентного содержания влагосодержащих присадок в топливах с использованием одномодового режима СВЧ-преобразователей, обладающий высокой чувствительностью и точностью. Разработать метод и реализующее его устройство определения высоких значений влагосодержания в ГСМ с использованием нового двухмодового режима СВЧ-преобразователей. Разработать простой в реализации многомодовый СВЧ-метод определения влагосодержания ГСМ, позволяющий определять не только растворенную,

Методы исследования основаны на применении аппарата математической физики, теории электродинамики, математического моделирования, компьютерных технологий и метрологии.

Научная новизна. Разработан экспресс-метод определения объемного процентного содержания присадок имеющих собственную растворенную влагу в топливах, с использованием одномодового режима СВЧ-пре-образователей обладающий высокой чувствительностью и точностью. Теоретической основой метода являются полученные модели для резонансной частоты и добротности колебания Яоц ЦОР при горизонтальном расположении исследуемой среды для случая деформации электрического поля Еу, учитывающего концентрацию поля в исследуемой среде. Предложен новый двухмодовый метод определения высоких значений влагосо-держания в ГСМ. С этой целью произведен расчет разности резонансных частот колебаний Яоц и £ц1 ЦОР при аксиальном расположении трубопровода с исследуемой жидкостью. Разработан простой в реализации мно-гомодовый СВЧ-метод определения влагосодержания ГСМ, позволяющий определять не только растворенную, но и взвешенную влагу.

Практическая ценность работы заключается в следующем. По экспериментальным данным предложена методика выбора поправочных коэффициентов и в моделях возмущенной частоты и нагруженной добротности соответственно. Разработано устройство для определения процентного содержания растворенной влаги в жидкостях с высоким значением влагосо-держания, реализующее двухмодовый метод. Предложена конструкция генератора СВЧ на основе коаксиального объемного резонатора (КОР) с закороченной емкостью, обеспечивающего широкую и прецизионную перестройку частоты. Предложена методика выбора конструктивных параметров КОР и ЦОР из условия их частотного согласования. Разработано устройство, реализующее многомодовый термовлагометрический СВЧ-метод определения влагосодержания ГСМ. Все устройства позволяют оперативно контролировать качество ГСМ.

Реализация результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований прошли испытания в службе ГСМ в/ч 21350 и рекомендованы к внедрению. Они также используются в научно-исследовательской работе «Датчик», выполняемой по заданию главнокомандующего ВВС.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на: VII Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы измерений» (г. Москва, 2000 г.), Международной научной конференции «Измерения, контроль, информатизация» (г. Барнаул, 2001 г.), IV Международной тепло-физической школе «Теплофизические измерения в начале XXI века» (г. Тамбов, 2001 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Информационные системы и технологии» (г. Нижний Новгород, 2002 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, на одно разработанное устройство получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение, изложенные на 124 страницах машинописного текста, рисунках и таблицах. Список литературы включает 51 наименовании.

Особую благодарность за научные консультации автор выражает доктору технических наук, профессору Дмитриеву Дмитрию Александровичу и кандидату технических наук, доценту Суслину Михаилу Алексеевичу.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении приведено обоснование актуальности темы диссертации. Раскрыта научная новизна и практическая ценность, приведены результаты апробации и реализации научно-технических результатов работы.

В первой главе «Обзор и классификация методов измерения влажности» приведен обзор и классификация существующих методов измерения влажности.

Обзор прямых методов измерения влажности жидких сред показал, что метод сушки неприемлем для измерения процентного содержания растворенной влаги, известный метод Фишера является лабораторным и требует сложной аппаратной реализации. Известные косвенные методы - механические, радиометрические, оптические, теплофизические обладают низкой чувствительностью, либо требуют сложной дорогостоящей реализации, или субъективны. Электрические методы диапазона ВЧ (кондукто-метрические, диэлькометрические) обладают низкой чувствительностью при измерении малых значений влагосодержания (<0,1 %) или высокой относительной погрешностью (>5 %) при измерении больших значений влагосодержания (>1 %). СВЧ-методы измерения влажности с использованием методов на прохождение и отражение обладают высокой чувствительностью, но сложны в реализации, требуют дорогостоящей аппаратуры, узкодиапазонны. При измерении процентного содержания влаги в жидкостях с высокой влажностью основным недостатком является низкая точность измерения. Известные СВЧ-резонаторные методы являются лабораторными. Их недостаток - трудоемкость измерений, необходимость фильтрации паразитных колебаний, что уменьшает добротность основного, применение специальных мер, устраняющих влияние теплового изменения размеров цилиндрических объемных резонаторов ЦОР. Недостатком также является невозможность раздельного определения объемного процентного содержания растворенной и осажденной влаги. На основании вышеуказанного определены цели и задачи исследования.

Вторая глава «Разработка метода определения малых концентраций влагосодержащих присадок в топливах с использованием одномо-дового режима СВЧ-преобразователей на основе ЦОР» посвящена разработке теоретических основ определения влагосодержания с использованием СВЧ-преобразователей на основе ЦОР. Обзор методов резонансных частот ЦОР показал, что погрешность метода «малых возмущений» (ММВ) растет с увеличением возмущающего объема, диэлектрической и магнитной проницаемостей исследуемой жидкости. Метод «сшивания»

Рис. 1 Расчетная схема «юзмущенной» резонансной частоты колебания Нвп ЦОР: 1 - недеформированная структура поля; 2 - деформация поля

адекватен, однако, применим только для расчета колебаний типа Нщ с горизонтальным и аксиальным расположением исследуемой среды, и для получения аналитического выражения для резонансной частоты необходимо решить сложное трансцендентное уравнение относительно коэффициента распространения. Метод «эквивалентных» параметров (МЭП) позволяет получить аналитическое выражение для резонансной частоты.

Методом «эквивалентной емкости» получены аналитические выражения для возмущенной резонансной частоты колебания #011 ЦОР при горизонтальном и аксиальном расположении исследуемой среды. Интерес к колебанию #0ц вызван тем, что граничные условия силовых линий электрического поля имеют простой и наглядный вид. Они представляют собой замкнутые концентрические окружности. На рис. 1 показано направление электрических силовых линий этого колебания, которые будут касательно: к объему пробы.

В качестве условной обкладки плоского конденсатора была выбрана выделенная плоскость ЛБСБ, проходящая ось Ъ и по длине / резонатора (рис. 1). Замкнутые электрические силовые линии, имеющие только одну составляющую начинаются на одном и заканчиваются на другом конце бесконечно тонкой и проводящей плоскости ЛБСБ. Тогда резонансная частота системы на рис. 1 при условии сохранения структуры поля равна

где Ео, Цо - абсолютные диэлектрическая и магнитная проницаемости вакуума; Есм - абсолютная диэлектрическая проницаемость исследуемой жидкости.

Эксперимент с использованием ЦОР (/ = 10,37 см, а - 3,75 см добротность пустого измеренная на уровне половинной мощности составила 910) изготовленного из бронзы показал расходимость модели (1) с экспериментальными значениями частот колебания #0п- В качестве исследуемой жидкости использовался авиационный керосин марки ТС-1 с известной влажностью и £ = 2,08. Расхождения объясняются концентрацией поля в исследуемом объеме (кривая 2 на рис. 1). Деформацию поля аппроксимируем следующим образом

С учетом принятой аппроксимации поля резонансная частота и нагруженная добротность имеют следующий вид:

где 0(i - коэффициент, определяющий работу диода (линейный или квадратичный); 0.2 - структуру деформированного поля Я0ц.; V - объемная концентрация растворенной влаги; уж - удельная электропроводность воды, зависящая от температуры и частоты электромагнитного поля.

Подбором Щ и а2 осуществляем сходимость моделей нагруженной добротности и резонансной частоты с экспериментальными данными для фиксированных уровня, и объемной концентрации растворенной влаги. В частности, для есм = 2,08, рта = 775 кг/м3, процентного массового содержания растворенной влаги %т = 0,007 %, электропроводности влаги на частоте 4600 МГц у = 16 См/м, — = 0,3^11, рассчитанная по

(1), равна 4432 МГц, а экспериментальное значение частоты - 4600МГц. Поправочный коэффициент аг обеспечивающий сходимость модели (3) с экспериментальными данными равен 2,8. Экспериментальное значение добротности, измеренное на уровне половинной мощности, равно 720. Поправочный коэффициент обеспечивающий сходимость модели (4) с экспериментальными данными равен 1,19.

(2)

(3)

(4)

В качестве реализации одномодового СВЧ-резонаторного метода с использованием колебания Яоц предложен метод определения малых концентраций влагосодержащих присадок в топливах. Способ рассмотрен на примере определения жидкости «И» в авиационном керосине.

Сущность метода состоит в следующем: измеряется ()„щ,1 керосина с известной маркой без жидкости «И». Затем помещается в ЦОР керосин той же марки с неизвестным содержанием жидкости «И», измеряется Qц1,V2• далее добротность вызванную потерями в жидкости «И» (?«и,> находим следующим образом

1

в-и-

1

1

6негр2 бнегр!

(5)

используя (4) находим приращение объемного процентного содержания влаги за счет наличия жидкости «И» в керосине - К2.

Далее, определяется объемное процентное содержание жидкости «И» в авиационном керосине

(6)

где - объемное процентное содержание растворенной влаги в жидкости «И» (определяется сортом жидкости «И»); К, - поправочный температурный коэффициент.

В диапазоне температур от 2 до 18 °С К, апроксимируется следующим образом

X, = 2,45-0,11', 2 </<18. (7)

Из (7) видно, что чувствительность к содержанию жидкости «И» растет при уменьшении температуры. Это объясняется уменьшением количества растворенной влаги в авиационном керосине и ростом потерь в растворенной влаге при охлаждении.

В табл. 1 приведены экспериментальные данные изменения полосы пропускания А/ на половинном уровне мощности, а с ней и абсолютное изменение величины нагруженной добротности от процентного содержания жидкости «И» (1 %, 0,5 %, 0,2 %) при трех различных температурах (18 °С, 10°С,2°С).

Таблица 1

Для следующих исходных данных: й / / = 0,3; относительная диэлектрическая проницаемость еСК1 = 2,08; =910; (2(Уж)=853; QmlV = 440 и температуре окружающей среды ( = 18 °С порог чувствительности ПИП к содержанию жидкости «И» составляет «0,1 % для первого сорта (0,2 % растворенной влаги).

Порог чувствительности уменьшается при снижении сортности. Для второго сорта (0,4 % растворенной влаги) - 0,065 %, для третьего сорта (0,6 % растворенной влаги) - 0,04 %.

При уменьшении температуры окружающей среды с 18 до 2 °С и увеличении добротности пустого ЦОР с 910 до 9000, переход с уровня И// = 0,3 на уровень И/1 = 0,05 чувствительность метода увеличивается примерное 15 раз.

Третья глава «Разработка метода определения высоких значений влагосодержания с использованием СВЧ-преобразователей с двухмо-довыми режимами» посвящена разработке метода определения высоких значений влагосодержания с использованием СВЧ-преобразователей с двухмодовыми режимами.

Сущность метода заключается в следующем. Рассчитывается разность расщепленных частот Д/колебаний //0и и для пустого ЦОР. Далее производится измерение разности частот ЦОР заполненного исследуемой жидкостью по ней определяется диэлектрическия проницаемость исследуемой жидкости. По диэлектрической проницаемости определяется значение объемного влагосодержания. В качестве информативного параметра влагосодержания предлагается использовать разность расщепленных частот А/колебаний #оч и ЦОР. Методика расчета Д/на основе МЭП и ММВ заключается в следующем. Рассчитывается возмущенная частота колебания методом «эквивалентной емкости» например, при аксиальном расположении трубопровода с исследуемой жидкостью:

Далее рассчитываются возмущенные частоты двух колебаний ММВ

где - приращение частот; - приращение

энергий; Щицп > - энергия поля пустого ЦОР с колебаниями Яоц и

Еш соответственно. В конечном виде разность частот:

Выражение (10) для аксиального расположения среды имеет вид:

(Н)

где

где УоО-'ХЛО--) - функции Бесселя 1-ю рода нулевого и первого порядков соответственно.

На рис. 2 приведены теоретическая и экспериментальная зависимости разности частот колебаний от объемного процентного содержания влаги. Расхождение теоретических и экспериментальных данных объясняется наличием растворенной влаги в концентрированном этиленгликоле.

На рис. 3 показана экспериментальная зависимость тока детектора, при изменении частоты питающего генератора СВЧ. Параметры измерительной ячейки: длина ЦОР / = 60 мм, радиус ЦОР а - 35 мм, Ь I а = 0,1, где Ъ - радиус трубопровода; исследуемая жидкость - эти-ленгликоль с 40 - 60 % содержанием воды. Из графиков видно, что, установив определенный порог можно отселектировать колебания кроме основных //оц и Е\\\. Из двух колебаний и необязательно определять тип колебания, так как измеряется разность резонансных частот, что устраняет возможность перепутывания типов колебаний. В связи с этим нет необходимости применения специальных фильтров колебаний, снижающих также добротность и основного колебания.

Рис. 2 Теоретическая и экспериментальная зависимости разности частот колебаний и от объемного процентного содержания растворенной влаги кривые 2 и 1 соответственно

Рис. 3 Экспериментальная зависимость тока детектора, при изменении частоты питающего генератора СВЧ

Так как резонансные частоты колебаний Нй\{И Ет пустого ЦОР равны, то изменения температурного режима не сказывается на разности резонансных частот ЦОР: вырождение колебаний #оц и Е\и сохраняется при вариации линейных размеров, что особенно существенно при работе датчика в полевых условиях, например при контроле влажности авиационного керосина.

На рис. 4 изображено устройство для определения диэлектрической проницаемости жидкости. Данное устройство работает в два цикла. В первом цикле СВЧ-колебания перестраиваемого генератора СВЧ 3 направляются в ЦОР 1 через ответвитель 4. Управление с частотой перестраиваемого генератора СВЧ осуществляется кодом N, = {А^щ, jVm!lx} микропроцессора 9. При этом частота генератора СВЧЗ изменяется от fmti до f^x-В ЦОР 1 петлей связи 5 последовательно возбуждаются колебания #ои и £|ц. Сигнал через петлю связи б, АД7, АЦП8 поступает в микропроцессор 9, в котором запоминается код Ля0|1, соответствующий резонансной частоте колебания и код , соответствующий резонансной частоте колебания Во втором цикле микропроцессор 9 выдает код

Частота перестраиваемого генератора СВЧ 3 устанавливается равной резонансной частоте колебания

Рис. 4 Устройство для определения диэлектрической проницаемости жидкости: 1 - ЦОР, 2 - трубопровод с исследуемой жидкостью, 5 - возбуждающая петля, б- приемная петля

Колебание этой частоты подается на первый вход смесителя, на второй вход которого поступает сигнал с опорного генератора СВЧ 11 имеющего постоянную частоту <В0П. На смесителе 12 выделяется колебание разностной частоты До>1: Д<В] =®нои "^оп и виде кода Да>1 запоминается в

микропроцессоре Р.

Далее в микропроцессор поступает код N^. Частота перестраиваемого

генератора СВЧ 3 устанавливается равной резонансной частоте колебания . На смесителе 12 выделяется колебание разностной частоты

Д<»2: Ао)2 = ®£jh и виде кода Д©2 запоминается в микропроцессоре 9. Микропроцессор 9 по кодам ДЮ] и Afflj определяет разность резонансных частот: ®я01) _®£ш = Аю1 -Ав>2- Мерой диэлектрической проницаемости в

устройстве является разность о£|П ~®нт Бж =/(шЯо„

Относительная инструментальная погрешность предложенного устройства при условии, что полоса захвата АПЧ равна 1 % от полосы пропускания нагруженной резонансной системы, не превышает 0,2 %. Оценка данной погрешности проводилась для этиленгликоля с объемным процентным содержанием влаги равным 40 - 60 %.

В третьей главе предложена конструкция генератора СВЧ на основе коаксиального ОР (КОР) с закорачивающей емкостью, обеспечивающего широкую и прецизионную перестройку частоты и методика выбора конструктивных параметров ЦОР и КОР из условия их частотного согласования.

Произведен выбор марки феррита обеспечивающего необходимую прецизионную перестройку генератора. Зависимости A/jop от ¡„¡¡¡д, для различных марок СВЧ-ферритов показаны на рис. 5.

Из рис. 5 видно, что при изменении lmт от 0,05 до 0,5 А Д/^ для феррита марки 80СЧ составляет Пусть

/ра ® 5 ГГц, тогда при нагружен- 200 ной добротности полоса

пропускания составит 20 МГц, 150 значит данное Д/кор достаточно.

Четвертая глава «Многомо-довый термовлагометрический метод измерения процентного влагосодержания органических соединений в диапазоне СВЧ» посвящена описанию многомодо-вого термовлагометрического метода измерения процентного влагосодержания органических соединений в диапазоне СВЧ,

Рис. 5 Зависимости от для различных марок СВЧ-ферритов:

-10СЧ6,---40СЧ2;........80СЧ

основанный на контрастном поглощении энергии ЭМ поля водой и жидким диэлектриком.

Сущность метода заключается в следующем. Фиксируется выходная мощность питающего генератора СВЧ: Рm = const; фиксируется время взаимодействия (^щюд) влажного, жидкого или твердого образца с полем многих мод в замкнутом объеме: ¿вякмод = const; исследуемый образец подвергается СВЧ-нагреву измеряется температура образца перед помещением в замкнутый объем f| (°С), а затем температура ti (°С) образца после /„зииюд. По bt = h~ti судят об абсолютной влажности.

В качестве реализации метода рассматривался СВЧ-нагрев авиационного керосина марки ТС1 в СВЧ-обьеме с рабочей длиной волны магнетрона X » 12,7 см. На оси ординат графика (рис. 6, а) показан абсолютный прирост температуры Ыу после СВЧ-нагрева чистого керосина (кривая 2) и того же керосина, но с 0,2 % добавкой жидкости «И» (кривая 7); на оси абсцисс показана начальная температура нагрева керосина. На наш взгляд, это объясняется тем, что с ростом температуры количество растворенной воды увеличивается, но при этом уменьшаются потери воды на СВЧ примерно пропорционально для X и 12,7 см. (количество растворенной влаги увеличивается примерно в 2 раза для керосина марки ТС1 при изменении температуры от 2 до 21 °С, также примерно в 2 раза уменьшаются СВЧ потери воды).

Из анализа хода кривой можно сделать вывод: чувствительность к содержанию в керосине жидкости «И» увеличивается с уменьшением температуры - примерно в 5 раз с уменьшением начальной температуры нагрева с 21 до 2 °С. На графике (рис. 6, б) представлены зависимости разности абсолютных температур нагрева авиационного керосина марки ТС1 с жидкостью «И». В зависимости от температуры окружающей среды в авиационный керосин добавляется 0,1 - 0,3 % жидкости «И», которая связывает растворенную влагу, не давая ей образовывать мелкие капли (эмульсию). Кривая 1 соответствует нагреву в течение 30 с, и непрерывной мощности магнетрона Ры = 600 Вт, кривая 2 - нагреву в течение 1 мин и Р„ = 600 Вт. Начальная температура нагрева в эксперименте в зависимости от опыта лежала в пределах t^ = 17,4 - 17,8 °С. Из графика видно, что чувствительность увеличивается пропорционально времени нагрева. График на рис. 6, в иллюстрирует пределы однозначного прироста температуры. А/з - это разность абсолютных температур нагрева этиленгликоля с добавлением воды и того же концентрированного (содержание влаги по паспортным данным я 1,5 %). Однозначный прирост температуры наблюдается до 3,5 - 4,5 %. Неоднозначность объясняется тем, что с ростом процента растворенной влаги потери растут, но увеличивается при этом и диэлектрическая проницаемость смеси что влечет за собой согласно граничных условий уменьшение напряженности поля в исследуемой среде Еср = Eq I Как известно мощность потерь Р„„ ~ (Е^)2, где Eq - напряженность электрического поля в объеме взаимодействия; Ev- в исследуемой среде.

А'з, °С а) 4

6)

Рис. б Экспериментальные данные СВЧ-нагрева жидких углеводородов:

а - зависимость абсолютного прироста температуры после СВЧ-нагрева чистого керосина (кривая 2) и того же

керосина, но с 0,2 % добавкой жидкости «И» (кривая /) от начальной

температуры нагрева; б - зависимости разности абсолютных

температур нагрева авиационного керосина марки ТС1 с жидкостью «И»; в - зависимость разности абсолютных температур этиленгликоля с добавлением воды и концентрированного зтиленгликоля

Для контроля взвешенной влаги (эмульсии) в авиационный керосин добавлялась вода и полученная смесь взбалтывалась. Далее пробы керосина без взвешенной влаги и с влагой подвергались СВЧ-нагреву. Взвесь (помутнение топлива) может образоваться в результате резкого изменения температуры, влажности или давления. К сожалению, не было средства объективного контроля количества взвешенной влаги: пробы нагревали, далее давали отстояться, потом измерения повторяли. Результаты измерений представлены в табл. 2. Эксперимент проводился для = 17 °С.

Отсутствие прироста температуры непосредственно после взбалтывания объясняется, на наш взгляд, наличием пузырьков воздуха вокруг капелек воды, что препятствует нагреву всей пробы. По истечению двух часов в пробе появился осадок, топливо при этом оставалось мутным. Новая проба образовывалась путем удаления образовавшегося осадка. Далее она подвергалась нагреву. Как видно из табл. 2 появился дополнительный

Таблица 2

Абсолютный прирост температуры, °С (СВЧ-нагрев в течение 1 мин)

Материал Непосредственно после взбалтывания эмульсии По истечении двух часов По истечении четырех часов По истечении шести часов

Чистый керосин 7,1 7,0 7,2 7,0

Керосин с добавкой 0,1 % воды 6,9 8,5 7,7 7,2

прирост в 1,5 °С. По истечению шести часов прирост далее не наблюдался, что говорит о полном исчезновении эмульсии. Таким образом экспериментально доказана принципиальная возможность определения как растворенной, так и взвешенной влаги.

СВЧ-нагрев двух идентичных проб показал, что основным фактором инструментальной погрешности является неравномерность электромагнитного поля внутри замкнутого объема. С ростом г исследуемой среды данная погрешность увеличивается. Так для авиационного керосина марки ТС1 относительная погрешность измерения температуры, вызванная неравномерностью поля, в эксперименте можно оценить как 2 %, а для концентрированного этиленгликоля - 9,5 %.

Рис. 7 Устройство, реализующее многомодовый термовлагометрический метод: 1,2,3- синфазные щели; 4 - термопара

Для улучшения равномерности поля наряду с использованием вращающегося дефлектора предлагается использовать дополнительные излучающие щели, сканирование частоты генератора СВЧ. Переплетение трубопроводов с исследуемой и эталонной жидкостями также повысит точность измерений.

Нами предложено устройство, реализующее многомодовый термо-влагометрический метод измерения процентного влагосодержания органических соединений в диапазоне СВЧ. Структурная схема представлена на рис. 7. Для улучшения равномерности поля дополнительно используется блок питания (БП) с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), а также возбуждение тремя синфазными щелями (позиции /, 2, 3). В. и I выбираются из условия максимума числа мод в полосе девиации Д/^ (ДШд).

Таким образом, применение термовлагометрического метода измерения имеет следующие достоинства: простота и доступность реализации; не нужен образец строгой формы; однородность электромагнитных полей (в широком диапазоне измерения влажности может нарушиться условие одномодовости в волноводе, это приводит к дополнительным погрешностям); нет возможности вырождения основного типа колебаний, как в объемном резонаторе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 Предложен одномодовый метод определения малых концентраций присадок в топливах на примере наличия жидкости «И» (0,2 %, 0,4 %, 0,6 % растворенной влаги для 1, 2, 3, сорта жидкости «И» соответственно) в авиационном керосине обладающий высокой чувствительностью и точностью. Порог чувствительности для второго сорта жидкости «И» составил 0,065 %. Выработаны рекомендации по улучшению метрологических свойств метода, для чего методом «эквивалентной емкости)) получены аналитические выражения для возмущенной резонансной частоты недеформированного и для случая деформации электрического поля колебания Нт при горизонтальном расположении исследуемой среды. Кроме того, по экспериментальным данным предложена методика выбора поправочных коэффициентов в моделях возмущенной частоты и нагруженной добротности.

2 Разработан двухмодовый метод для определения процентного содержания растворенной влаги в жидкостях с высоким значением (40 - 60 %) влагосодержания и устройство для его реализации. Для чего на основе методов эквивалентных параметров и малых возмущений предложен метод расчета разности возмущенных резонансных частот колебаний Я0ц и £ш при горизонтальном и аксиальном расположении исследуемой среды. Осуществлена экспериментальная проверка метода, относительная инструментальная погрешность не превышает 0,2 % для этиленгликоля содержащего от 40 до 60 % объемной растворенной влаги.

4 Предложен многомодовый термовлагометрический метод и реализующее его устройство для измерения процентного объемного содержания растворенной и взвешенной влаги в жидких углеводородах. Для улучшения метрологических свойств необходимо было создать равномерное поле, для чего наряду с использованием вращающегося дефлектора предложено

использовать дополнительные излучающие щели и сканирование частоты генератора СВЧ. Переплетение трубопроводов с исследуемой и эталонной жидкостями также обусловило повышение точности измерений. Относительная погрешность не более 3 % при /„,,, = 2 "С.

5 Результаты теоретических и экспериментальных исследований прошли испытания и внедрены в службе ГСМ в/ч 21350, что привело к повышению уровня безотказной работы авиационных и автомобильных двигателей.

Основные материалы, отражающие результаты диссертационной работы, приведены в следующих публикациях:

1 Топильский А.В., Суслин МА., Дмитриев Д.А. Итерационный метод расчета параметров СВЧ-преобразователей с многомодовыми режимами // Тез. докл. 7-й Всерос. науч.-техн. конф. «Состояние и проблемы измерений», 28-30 ноября 2000 г. М: МГТУ им. Баумана, 2000. С. 106 -107.

2 Топильский А.В., Суслин М.А., Дмитриев Д.А., Кузьменко О.Ю. Частотные методы в СВЧ-устройствах аналитического контроля // Тез. докл. Междунар. науч. конф. «Измерения, контроль, информатизация», 15-17 мая 2001 г. Барнаул: Алтайский ГТУ, 2001. С. 91 -92.

3 Топильский А.В., Суслин М.А., Дмитриев Д.А. Рекуррентный расчет параметров измерительной колебательной СВЧ-системы при больших продольных индексах // Тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф. «Информационные системы и технологии», 19 апреля 2002 г. Н. Новогород: НГТУ, 2002. С. 35 - 36.

4 Топильский А.В., Суслин М.А., Дмитриев Д.А., Михалин М.В. Итерационный метод расчета неразрушающих преобразователей СВЧ // Контроль и диагностика. 2002. № 3.

5 Патент РФ 2192646. Устройство для определения диэлектрической проницаемости жидкости / А.В. Топильский, В.Н. Чернышов, М.А. Суслин, ДА Дмитриев. Бюл. 31. Зявл. 13.06.2001. Опубл. 10.11.2002.

6 Топильский А.В., Федюнин П.А., Дмитриев Д.А. Автогенераторные ди-элькометрические преобразователи на двух слабосвязанных объемных резонаторах // Сборник рефератов депонированных рукописей. Деп. в ЦВНИ МО РФ 29.01.2001 серия В № 4562.

7 Топильский А.В., Суслин М.А., Дмитриев Д.А. Двухмодовый способ вла-гометрии и объемного теплопоглащения // Тез. докл. Четвертой международной теплофизической школы «Теплофизические измерения в начале XXI века» 24 - 28 сентября 2001 г. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002.

8 Топильский А.В. Автогенераторные диэлькометрические преобразователи на двух слабосвязанных объемных резонаторах // Труды ТГТУ: Сб. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. Вып. 9.

9 Топильский А.В., Дмитриев Д.А., Чернышов В.Н. Частотные автогенераторные методы неразрушающего контроля диэлектрической проницаемости жидких сред // Контроль и диагностика. 2001. № 6.

10 Топильский А.В. Суслин М.А., Термовлагометрический метод контроля авиационных ГСМ в диапазоне СВЧ // Материалы докладов VII Всерос. науч.-техн. конф. «Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования». Тамбов: ТВАИИ, 2004. Ч. II. С. 484-489.

Подписано к печати 22.11.2004 Гарнитура Times New Roman. Формат 60 х 84/16. Бумага офсетная Печать офсетная. Объем: 0,93 усл. печ. л.; 0,9 уч.-изд. л. Тираж 100 экз. С. 814

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

»25389

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ.

1.1 Характеристики исследуемой среды.

1.2 Обзор методов определения влажности.

1.2.1 Прямые методы.

1.2.2 Косвенные методы.

1.3 Постановка задачи.

Выводы.

2. РАЗРАБОТКА ОДНОМОДОВОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВЛАГОСОДЕРЖАЩИХ ПРИСАДОК В ТОПЛИВАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЧ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБЪЁМНЫХ РЕЗОНАТОРОВ.

2.1 Обзор методов расчёта возмущённых резонансных частот ЦОР.

2.1.1. Эквивалентные параметры объёмных резонаторов.

2.1.2 Расчёт резонансной частоты и парциальной добротности при горизонтальном расположении исследуемой среды колебания Е0ю ЦОР методом «эквивалентной ёмкости».

2.2 Расчёт резонансной частоты и парциальной добротности при горизонтальном расположении проводящей среды колебания Hon ЦОР.

2.3 Расчёт резонансной частоты и парциальной добротности при аксиальном расположении провод колебания Hon ЦОР.

2.4 Выбор моделей определения частоты и добротности колебания H0i i при горизонтальном расположении исследуемой среды с учётом адекватности.

2.5 Метод определения малых концентраций влагосодержащих присадок в топливах.

2.6 Метрологический анализ одномодового метода.

Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОКИХ ЗНАЧЕНИЙ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЧ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ДВУХМОДОВЫМИ РЕЖИМАМИ.

3.1 Метод расчета параметров СВЧ — преобразователей колебаний Ещ и Ном при горизонтальном расположении среды.

3.2 Метод расчета неразрушающих преобразователей СВЧ с распределенными параметрами при аксиальном расположении среды.

3.3 Устройство для определения диэлектрической проницаемости жидкости.

3.4 Выбор конструктивных параметров сопряженных КОР и ЦОР из условия их частотного согласования.

Выводы.

4. МНОГОМОДОВЫЙ ТЕРМОВЛАГОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ПРОЦЕНТНОГО ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ДИАПОЗОНЕ СВЧ.

4.1 Сущность метода и описание экспериментальной установки.

4.2 Результаты экспериментальных исследований по определению объёмного процентного содержания растворённой влаги.

4.3 Результаты экспериментальных исследований определению объёмного процентного содержания взвешенной влаги.

4.4 Разработка устройства для реализации предложенного метода.

4.5 Оценка инструментальной погрешности и рекомендации по улучшению метрологических свойств метода.

Выводы.

Актуальность темы. Интенсивное развитие современной автомобильной и авиационной техники диктует особые требования к качеству используемых горючесмазочных материалов (ГСМ), от которых зависит безаварийная эксплуатация и долговечность работы. В частности в настоящее время очень высокие требования предъявляются к авиационным горюче-смазочным материалам таким как авиационный керосин, содержащий жидкость «И» (моноэтиловый эфир этиленгликоля). Так содержание растворённой влаги в авиационном керосине не превышает 0.01% от общей массы керосина. Добавка жидкости «И», содержащей растворённую влагу (в зависимости от сортности 0.2-0.6%), увеличивает процентное содержание влаги. В зависимости от температуры добавляется от 0.1% до 0.3%. Жидкость «И» связывает растворённую влагу, не давая ей образовывать капли (эмульсию). Сегодня нет экспресс-метода анализа содержания влаги в авиационном керосине, он осуществляется визуальным методом. Очень актуальна проблема определения качества бензина (повышение октанового числа путём добавления различных примесей, содержащих растворённую влагу). Актуальным также является определение процентного содержания растворённой влаги жидких ГСМ, имеющих высокое значение процентного содержания растворённой влаги (например, этиленгликоль от 40% до 60% влаги) как в процессе производства, так и перед непосредственным использованием.

Диэлькометрические и кондуктометрические методы ВЧ диапазона обладают или низкой чувствительностью или высокой погрешностью. СВЧ-методы на «прохождение» и «отражение» сложны в реализации и требуют дорогостоящей реализации. Известные СВЧ резонаторные методы являются лабораторными.

Как известно интегральные характеристики СВЧ систем с распределенными параметрами (объемный резонатор (ОР)) - резонансная частота, добротность весьма чувствительны к изменению электрофизических характеристик сред частично заполняющих объемный резонатор.

Оперативное определение электрофизических и физико-механических параметров горюче-смазочных материалов с использованием первичного измерительного преобразователя (ГОШ) на основе цилиндрического ОР (ЦОР) позволит проверить соответствие топлива его паспортным данным (наличие в нем взвешенной влаги, % содержания жидкости «И», динамической вязкости и т.

Д.).

Цель работы. Разработать экспресс-метод определения объёмного процентного содержания влагосодержащих присадок в топливах с использованием одномодового режима СВЧ преобразователей, обладающий высокой чувствительностью и точностью. Разработать метод и реализующее его устройство определения высоких значений влагосодержания в жидких углеводородах с использованием нового двухмодового режима СВЧ преобразователей. Разработать простой в реализации многомодовый СВЧ-метод определения влагосодержания жидких углеводородов (ГСМ), позволяющий определять не только растворённую, но и взвешенную влагу.

Методы исследования основаны на применении аппарата математической физики, теории электродинамики, математическом моделировании, компьютерных технологий и метрологии.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем. Разработан экспресс-метод определения объёмного процентного содержания присадок имеющих собственную растворённую влагу в топливах, с использованием одномодового режима СВЧ преобразователей обладающий высокой чувствительностью и точностью. Теоретической основой метода являются полученные модели для резонансной частоты и добротности колебания Нои ЦОР при горизонтальном расположении исследуемой среды для случая деформации электрического поля Еф, учитывающего концентрацию поля в исследуемой среде. Предложен новый двухмодовый метод определения высоких значений влагосодержания в ГСМ. С этой целью произведён расчёт разности резонансных частот колебаний Нои иЕщ ЦОР при аксиальном расположении трубопровода с исследуемой жидкостью. Разработан простой в реализации многомодовый СВЧ-метод определения влагосодержания ГСМ, позволяющий определять не только растворённую, но и взвешенную влагу.

Практическая ценность работы заключается в следующем. По экспериментальным данным предложена методика выбора поправочных коэффициентов ai и (Х2 в моделях возмущённой частоты и нагруженной добротности соответственно. Разработано устройство для определения процентного содержания растворённой влаги в жидкостях с высоким значением влагосодержания, реализующее двухмодовый метод. Предложена конструкция генератора СВЧ на основе коаксиального объёмного резонатора (КОР) с закороченной ёмкостью, обеспечивающего широкую и прецизионную перестройку частоты. Предложена методика выбора конструктивных параметров КОР и ЦОР из условия их частотного согласования. Разработано устройство, реализующее многомодовый термовлагомет-рический СВЧ-метод определения влагосодержания ГСМ. Все устройства позволяют оперативно контролировать качество ГСМ.

Реализация результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований прошли испытания в службе ГСМ в/ч 21350 и рекомендованы к внедрению. Они также используются в научно-исследовательской работе «Датчик», заданной главнокомандующим ВВС.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации докладывались на 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы измерений» (г. Москва, 2000г.), на Международной Научной конференции «Измерения, контроль, информатизация» (г. Барнаул, 2001г.), на 4-ой Международной теплофизической школе «Теплофизические измерения в начале XXI века» (г. Тамбов, 2001г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Информационные системы и технологии» (г. Нижний Новгород, 2002г.), Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического моделирования» (г. Тамбов, 2004г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, на одно разработанное устройство для определения диэлектрической проницаемости жидкости получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение, изложенные на 128 страницах машинописного текста, 29 рисунках и 10 таблицах. Список литературы включает 51 наименование.

Выводы

1. Предложен многомодовый термовлагомтрический метод измерения процентного влагосодержания органических соединений. К достоинствам метода можно отнести простоту и доступность реализации, не нужен образец строгой формы, однородность электромагнитных полей (в широком диапазоне измерения влажности может нарушиться условие одномодовости в волноводе, что приводит к дополнительным погрешностям), не наблюдается вырождение основного типа колебаний, как в объёмном резонаторе.

2. Экспериментальная проверка определения растворённой влаги в авиационном керосине, содержащем жидкость «И» и этиленгликоле показала, что относительная погрешность определения жидкости «И» в авиационном керосине составила примерно 40 % для 0.1% жидкости «И» и 1нач=1'7.60С и 3% при 1ШЧ=2°С. Однозначный прирост температуры нагрева этиленгликоля с добавлением воды наблюдается до 3.5-4.5%.

3. Экспериментально доказана принципиальная возможность определения предложенным методом не только растворённой, но и взвешенной влаги.

4. Проведён анализ инструментальных погрешностей и даны рекомендации по улучшению метрологических свойств метода и разработано устройство реализующее метод.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Предложен метод определения малых концентраций присадок в топли-вах на примере наличия жидкости «И» в авиационном керосине. Способ предусматривает наличие эталона, предложена также методика коррекции величины уровня заполнения ЦОР жидкостью. Эксперимент показал, что порог чувствительности (относительная погрешность измерений равна 100%) можно оценить как 0.15% жидкости «И» в авиационном керосине марки ТС-1 при температуре 18°С и добротности пустого ЦОР равной 910. Улучшение метрологических свойств возможно за счёт измерения при низких температурах и увеличения добротности пустого ЦОР с одновременным уменьшением уровня исследуемой жидкости.

2. Методом эквивалентной ёмкости получены аналитические выражения для резонансной частоты колебания Нои ЦОР при горизонтальном и аксиальном расположении исследуемой среды.

3. Методом эквивалентной ёмкости получены аналитические выражения для резонансной частоты и добротности колебания Н0ц ЦОР при горизонтальном расположении возмущающего объёма для случая деформации электрического поля Еф, учитывающего концентрацию поля в исследуемой среде.

4. По экспериментальным данным предложена методика выбора поправочных коэффициентов а, и а2 в моделях возмущённой частоты и нагруженной добротности соответственно. При этом а, учитывает режим работы детектора огибающей, а — степень концентрации поля в возмущённом объёме.

5. Разработан метод и устройство для определения процентного содержания растворённой влаги в жидкостях с высоким значением влагосодержания. Информативный параметр — разность расщеплённых частот колебаний Н0ц и Ei и не зависит от изменения линейных размеров ЦОР вследствие теплового расширения. Устраняется возможность перепутывания колебаний, что возможно при измерении абсолютного ухода резонансной частоты колебания Ноц.

5. Предложен метод расчёта разности возмущённых резонансных частот колебаний Н0ц и Еш ЦОР при аксиальном и горизонтальном расположении исследуемой среды на основе методов эквивалентных параметров и малых возмущений.

7. Предложена конструкция генератора СВЧ на основе коаксиального ОР (КОР) с закорачивающей ёмкостью, обеспечивающего широкую и прецизионную перестройку частоты и методика выбора конструктивных параметров ЦОР и КОР из условия их частотного согласования. Осуществлена экспериментальная проверка предложенного способа с использованием этиленгликоля с содержанием влаги от 40% до 60%.

8. Метрологический анализ показал, что относительная погрешность определения влагосодержания этиленгликоля в диапазоне 40% - 60% содержания растворённой влаги для нагруженной добротности 1000 не превышает 2%.

9. Предложен многомодовый термовлагометрический метод измерения процентного объёмного содержания растворённой влаги в жидких углеводородах. Осуществлена экспериментальная проверка предложенного метода. Выработаны меры по улучшению метрологических свойств. Разработано устройство, реализующее метод.

1. Янушевский В.Я. Применение радиоактивных излучений в промышленности. Рига: изд. ЛатвССР, 1957.

2. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств: Учебник для вузов. Издание 2-е, переработанное и дополненное.- М.: Машиностроение, 1974.

3. Брандт A.A. Исследование диэлектриков на СВЧ: учебник для вузов/ М.: ГИФМЛ, 1963.

4. ГОСТ 14.203-69. Диэлькометричский метод определения влажности нефти и нефтепродуктов.

5. Мелкумян В. Е., Клугман И. Ю., Ковылов Н. Б. Поверка диэлькометриче-ских влагомеров для нефти. «Измерительная техника», 1969, № 8.

6. Берлинер М. А. Оценка погрешностей влагомеров. «Измерительная техника», 1969.

7. Голант В. Е. Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы. М., «Наука», 1968.

8. Клюев В.В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. 352с., ил.

9. Берлинер М. А. Влагомеры СВЧ. «Приборы и системы управления», 1970, №1.

10. Берлинер М. А. Авторское свидетельство № 191890. «Бюллетень изобретений», 1967, № 4

11. Берлинер М. А., Лелянов Б. Н. и Семенов Л. В. Авторское свидетельство № 315.996. «Бюллетень изобретений», 1971, №29.

12. Клугман Ю. И. и Ковылов Н. Б. Диэлькометрические нефтяные влагомеры (обзор). М. ВНИИОЭНГ, 1969.

13. Palmer L. S. On the dielectric constant of the water in wet clay. Proc. Phys. Soc., 1952, B65

14. Берлинер М. А. и Полищук С. А. Характеристики фазовых влагомеров СВЧ. «Приборы и системы управления», 1971, № 12.

15. Suresfi N. and oth. Microwave measurement of the degree of binding of water, absorbed in soils. ,11 Microwave Power- 1967, № 4.

16. Ловкие И. H. Исследование влажности древесины методом СВЧ. Диссертация. 1971

17. Берлинер М. А., Иванов В. А. Характеристики влагомеров сверхвысоких частот. — «Приборы и системы управления», 1967, № 3.

18. Бона Н. Т. и Лайхтман И. Б. Измерение параметров волноводных элементов. Киев, «Техника», 1968.

19. Брандт А. А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М., Физматпи. 1963

20. Эме Ф. Диэлектрические измерения. М., «Химия», 1967

21. Stuchly S. Wlasciwosci ukladow cial stalych i wody w zak-resie mikrofal. Praca doktorska. Instytut podstawowych problemow techniki. Warszawa, 1968.

22. Демьянов А. А. Исследование диэлектрических параметров нефти и ее фракций в диапазонах сантиметровых и миллиметровых волн с целью создания влагомеров. Диссертация. М., 1969.

23. Демьянов А. А. Измерение в миллиметровом диапазоне длин волн содержания воды в нефти. «Измерительная техника», 1971. № 8.

24. Полулях К. С. Электронные резонансные измерительные приборы. Изд-во Харьковского университета, 1961.

25. Брякин В. И. и Скрипко А. Л. Лабораторный измеритель влажности нефти. Методы и приборы определения состава и свойств вещества. Фрунзе, «Илим», 1968.

26. Брякин В. И. Автоматический влагомер нефти с емкостным датчиком. -Методы и приборы определения состава и свойств вещества. Фрунзе, «Илим», 1968.

27. Берлинер М. А. Автоматический контроль малых концентраций влаги в жидких углеводородах. «Химия и технология топлив и масел», 1968, № 2.

28. Давыдов В. В. и Коптелов Ю. К. Исследование электрофизических характеристик текстильных тканей для разработки емкостных влагомеров. «Известия вузов. Сер. Технология текстильной промышленности», 1968, № 5.

29. Дмитриев Д.А. Методы и устройства контроля состава и свойств ферромагнитных жидких сред в диапозоне СВЧ. Диссертация. -Тамбов 1998

30. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. -М.: Наука, 1989.

31. Фальковский О.И. Техническая электродинамика. -М. : Свазь, 1978.

32. Кугушев. A.M., Терещук K.M., Седов С.А. Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства: Справочник радиолюбителя. Киев: Наукова Думка, 1988.

33. Каценеленбаум Б.З. Высокочастотная электродинамика. -М.: Наука, 1966.

34. Григорьев А.Д., Янкевич В.Б. Резонаторы и резонаторные замедляющие системы. -М.: Радио и связь, 1984.

35. Дмитриев Д.А., Кораблёв И.В., Суслин М.А. СВЧ объёмные резонаторы в качестве измерительных преобразователей состава и свойств специальных жидких сред. -М.: Заводская лаборатория. №2, 1996.

36. Корбанский И.Н. Теория электромагнитного поля. -М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1964.

37. Новокшанов М.Н. Электродинамика и распространение радиоволн. -Рига. Изд. ВВАИУ им. Алксниса, 1981.

38. Дмитриев Д.А., Суслин М.А., Герасимов Б.И., Федюнин П.А. Методы и устройства СВЧ-кондуктометрии. -М.: Заводская лаборатория. №7. 1996.

39. Герасимов Б.И., Дмитриев Д.А, Кораблев И.В., Суслин М.А., Федюнин П.А. СВЧ объемные резонаторы в качестве измерительных преобразователей состава и свойств специальных жидких сред. -М.: Заводская лаборатория (диагностика материалов). №2. 1996.

40. A.c. 1592798: Способ измерения добротности резонаторов/ Урмачёв P.P. -Опубл. В Б.И. №34,1990

41. Суслин М.А., Дмитриев Д.А., Топильский A.B., Михалин М.В. Итерационный метод расчета неразрушающих преобразователей СВЧ. Контроль и диагностика: Ежемесячный научно-технический журнал. — М.: 2002, №3

42. Чернышов В.Н., Суслин М.А., Дмитриев Д.А., Топильский A.B. Устройство для определения диэлектрической проницаемости жидкости. Патент РФ №2192646, МКл6 G 01 R 27/26, G 01 N 22/04 № 2001116234/09 зявл. 13.06.2001., опубл. 10.11.2002 г.Бюл№31

43. Дмитриев Д.А. Чернышов В.Н. Топильский А.В Частотные автогенераторные методы неразрушающего контроля диэлектрической проницаемости жидких сред. Контроль и диагностика: Ежемесячный научно-технический журнал. М.: 2001, №6.

44. Топильский A.B., Федюнин П.А., Дмитриев Д.А. Автогенераторные ди-элькометрические преобразователи на двух слабосвязанных объемных резонаторах // Сборник рефератов депонированных рукописей. Деп. в ЦВНИ МО РФ 29.01.2001 серия В № 4562.

45. Топильский A.B. Автогенераторные диэлькометрические преобразователи на двух слабосвязанных объемных резонаторах // Труды ТГТУ: Сб. ст. молодых ученых и студентов. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. Вып. 9.

46. Бабко В.Б., Константинов В.Е., Королёв А.Ф., Крылов Д.А. Влагометрия жидких углеводородов. Материалы 7-й Всероссийской НТК «Состояние и проблемы измерений» М.: МГТУ им Н.Э. Баумана. 2000г.