автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Разработка и исследование поверхностных емкостных датчиков для измерения уровня топлива

На правах рукописи

□ОЗ 17-0679

Медведев Александр Геннадьевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ТОПЛИВА

Специальность 05 11 01 - Приборы и методы измерения по видам измерений (электрические измерения)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 МАП 2иСЗ

Ульяновск - 2008

003170679

Работа выполнена на кафедре «Измерительно-вычислительные комплексы» Ульяновского государственного технического университета

Научный руководитель

Заслуженный деятель науки РФ, Лауреат премии Правительства РФ в области науки и техники, доктор технических наук, профессор

Мишин Валерий Алексеевич

Официальные оппоненты.

доктор технических наук, профессор Смирнов Виталий Иванович, кандидат технических наук, доцент Федоров Дмитрий Леонидович

Ведущая организация

ОАО «НИИ Электромера» г Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится 25 июня 2008 г в 15 00 на заседании диссертационного совета Д212 227 01 при Ульяновском государственном техническом университете по адресу. 432027 г Ульяновск, ул Северный Венец, 32, Ульяновский государственный технический университет, главный корпус, аудитория 211

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного технического университета

Автореферат разослан «_» мая 2008 г.

М К Казаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время из нефти вырабатывается более 500 видов продуктов, из них около 90 % жидкие нефтепродукты (ЖНП), насчитывающие сотни наименований Характерной особенностью сырья, промежуточных и конечных продуктов является то, что они представляют собой многокомпонентные смеси углеводородов и других соединений Каждый тип ЖНП характеризуется десятками параметров, для измерения которых применяется множество методов и приборов, разнородных по принципу действия (механические, электротепловые, СВЧ, оптические, электрохимические, спектральные и т д) Такая разнородность и отсутствие универсального подхода к измерению параметров ЖНП сдерживает развитие методов и приборов для автоматизации контроля и управления процессами в соответствующих технологических и технических системах

Отдельной важной задачей можно считать измерения количества и качества моторного топлива Современный уровень развития моторостроения и постоянное повышение цен на топливо переводит эти задачи в разряд наиболее острых На сегодня можно констатировать практическое отсутствие методов и средств оперативного контроля качества моторного топлива в процессе эксплуатации двигателя Наиболее массовым потребителем моторного топлива являются транспортные средства и в особенности автомобильный транспорт Задача контроля количества топлива в процессе эксплуатации автомобиля решается с использованием датчиков поплавкового типа, являющихся по существу отраслевым стандартом

Разработанные в начале прошлого века поплавковые датчики наряду с очевидными преимуществами, такими как высокая надежность, независимость от температуры окружающей среды и химического состава топлива имеют ряд существенных недостатков, к основным из которых можно отнести

- низкая точность измерений и практическое отсутствие возможности ее повышения с учетом использования все более сложных форм топливных баков,

- относительная сложность конструкции датчика, включающего в себя до 50 деталей;

- относительная сложность производства датчика, включающего в себя разнообразные производственные процессы, такие как штамповка, переработка пластмасс, механическая обработка, сборка и т д,

- инерционность датчика и т. д.

Вышеизложенное обусловливает актуальность задачи разработки и исследования емкостных датчиков уровня и качества моторного топлива

Целью работы является разработка и исследование топливомеров на основе емкостных датчиков уровня топлива, их измерительных схем и схем сопряжения с внешними устройствами, а также алгоритмов обработки информации микропроцессорными контроллерами или бортовыми ЭВМ транспортных средств, устройствами отображения и сигнализации

Эта цель достигается решением следующих основных задач

1. Разработка 'и исследование математических моделей и погрешностей предложенных емкостных датчиков уровня топлива, позволяющих получить функции преобразования для информативной составляющей выходной емкости датчика с различными формами электродов конденсатора

2. Разработка конструктивных вариантов исполнения емкостного датчика уровня топлива, состоящего из электродов конденсатора, находящегося внутри диэлектрика, а измеряемая жидкость - снаружи, предназначенного для решения задачи измерения уровня топливной смеси в баке транспортного средства и оперативного контроля ее качества

3 Исследование факторов, влияющих на чувствительность и погрешности емкостного датчика уровня топлива, с целью обоснования формы электродов конденсатора для повышения чувствительности и помехозащищенности датчика

4 Выбор и обоснование измерительных схем для емкостных датчиков уровня топлива, обладающих высокой чувствительностью, стабильностью характеристик и малыми габаритами

5 Разработка структурных схем сопряжения с различными внешними устройствами и алгоритмов сбора и обработки информации для различных задач применения, включая оперативную оценку качества топлива

Методы выполнения исследований. Работа выполнена с использованием методов теории функции комплексного переменного, теории погрешностей средств измерений, физики диэлектриков Математическое моделирование схем измерительных цепей проводилось средствами программной системы проектирования ОгСАО 9.2, пакетов программ Рэрше БИетаис и РБрюе

Достоверность результатов исследований подтверждена в ходе экспериментальных исследований макетов датчика, выполненных на экспериментальной базе Ульяновского государственного технического университета и производственной базе ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что

1 Предложена методика расчета выходной емкости поверхностного емкостного датчика, основанная на модели плоского конденсатора и на измерении емкости сухого датчика и его емкости при полном погружении в топливо,

2 Установлены физические и конструктивные факторы, влияющие на чувствительность, погрешность и помехозащищенность, проведено исследование их влияния и разработаны пути улучшения выходных характеристик поверхностных емкостных датчиков,

3 Предложено для измерения емкости поверхностного датчика использовать емкостно-диодную измерительную схему, размещая ее внутри изоляционного слоя датчика, при этом установлено, что выходной сигнал измерительной схемы на значительном участке статической характеристики линеен, имеет резонансный характер зависимости от частоты напряжения питания и регулируется изменением сопротивления резистора,

4. Разработаны структурные схемы и алгоритмы сопряжения многоканальных емкостных датчиков с ЭВМ или микропроцессорными

контроллерами, включающими прием и обработку измерительной информации, позволяющие достоверно определять уровень топлива при произвольном значении диэлектрической постоянной топлива и при наличии в топливе примесей и воды

Практическая ценность работы заключается в том, что

1 Разработаны и экспериментально исследованы различные конструктивные решения поверхностных емкостных датчиков, получены рекомендации по повышению их чувствительности и помехозащищенности, на основе которых разработан вариант исполнения датчика, защищенный патентом РФ,

2 Даны рекомендации по выбору элементной базы измерительных схем, обеспечивающих размещение измерительной схемы на едином механическом основании с электродами датчика,

3 На основе исследований многоканального датчика разработана, изготовлена и исследована конструкция двухканального датчика уровня топлива со встроенным образцовым датчиком с возможностью сигнализации минимального остатка топлива в топливном баке, подключаемые через интерфейсный блок к ПЭВМ, позволяющий вычислительному устройству непрерывно получать информацию о показаниях датчика;

4 Предложены пути использования разработанных поверхностных емкостных датчиков, а также поплавковых топливомеров для оперативного контроля качества моторного топлива

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы в хоздоговорных НИР, проводимых кафедрой «Измерительно-вычислительные комплексы» Ульяновского государственного технического университета совместно с ОАО «Электроприбор» г Чебоксары, а также при изготовлении опытных образцов товарной продукции на ОАО «Электроприбор» г Чебоксары

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в Ульяновском государственном техническом университете, ОАО «Электроприбор», а также на межрегиональной научно-практической конференции Приволжского региона (г Москва, 2006 г) Приоритет основных технических решений, разработанных в данной работе, защищен патентом РФ № 2302617,2007 г

Результаты исследований использованы на ОАО «Электроприбор» г Чебоксары для изготовления макетных и опытных образцов дипольных емкостных топливомеров с расширенными функциональными возможностями

Научные положения, выносимые на защиту.

1 Функция преобразования для информативной составляющей выходной емкости емкостного датчика уровня топлива и основных конструктивных вариантов его реализации

2 Результаты исследования чувствительности, погрешностей емкостного датчика и обоснование формы его электродов для повышения чувствительности и помехозащищенности

3 Результаты выбора и обоснования измерительных схем для емкостных датчиков уровня топлива

4 Структурные схемы сопряжения емкостных датчиков уровня топлива с внешними устройствами и алгоритмы обработки информации для различных задач применения, включая оперативную оценку качества топлива.

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в шести печатных работах, включая две статьи из перечня ВАК и патент РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 110 наименований и двух приложений. Работа содержит 235 страниц текста, 55 рисунков, 340 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены цель и задачи работы, обоснована ее актуальность, дан обзор известных методов решения поставленных задач и приведены основные положения, выносимые на защиту

В первой главе предложена математическая модель поверхностного емкостного датчика уровня топлива, исследованы параметры датчика для различных форм электродов и представлены результаты экспериментальных исследований макета датчика

В настоящее время в промышленности нашли широкое применение емкостные датчики уровня топлива, конструктивно реализованные в виде коаксиальных труб, расположенных вертикально по всей высоте бака Для свободного поступления топлива и воздуха в верхней и нижней частях датчика предусмотрены отверстия Однако при использовании емкостного датчика данной конструкции для измерения уровня жидкости в загрязненных средах, в потоках жидкости, а также в труднодоступных местах могут иметь место большие погрешности измерений и даже отказ в работе датчика Представляется возможным упростить конструктивное решение емкостного датчика, снизив затраты на его изготовление и расширив потенциальный спектр его применений для точных измерений уровня топлива в баках сложной формы и оперативной оценки качественных параметров топлива

Для уменьшения влияния указанных выше негативных факторов и имеющихся ограничений предложена конструкция поверхностного датчика, в котором электроды конденсатора находятся внутри диэлектрика, а жидкость, уровень которой изменяется - снаружи (рис 1)

Рис 1 Поверхностный емкостный датчик 1,2- электроды, 3 - твердый диэлектрик, 4 - измеряемая среда

Схему поверхйостного емкостного датчика можно представить в виде параллельно соединенных конденсаторов (рис. 1), где емкость датчика, обусловленная измеряемой средой (с той и другой стороны) обозначена через и С2", а диэлектриком изоляционного слоя - через С]

Обычно Сг' = Сг" = Сг Тогда полная емкость датчика определится как

С = пС2 + С,, (1)

где п = 1, 2, 3, - число параллельно соединенных конденсаторов Сг, для датчика с двухсторонним расположением измеряемой среды, п - число четное

Экспериментальные исследования поверхностных датчиков показали, что для их расчета можно использовать модель плоского конденсатора

Предложена методика расчета выходной емкости поверхностного датчика, основанная на измерении емкости сухого датчика (в воздухе) и его емкости при полном погружении в жидкость В этом случае расстояние между пластинами <1, эквивалентного плоского конденсатора находится по формуле

¿, = п£о(Бг-£в) ь \У/ДС, (2)

где Ь - длина электрода, - его ширина (см рис 1), е„ - диэлектрические проницаемости топлива и воздуха; АС - изменение емкости датчика при его полном погружении из воздуха в топливо

Исследования показали, что с уменьшением толщины изоляционного слоя чувствительность датчика к топливу увеличивается, при этом расстояние между пластинами 4, эквивалентного плоского конденсатора уменьшается Абсолютная чувствительность датчика к топливу (при Ь] = Ь2 = 0) мало зависит от толщины диэлектрика, при этом с ростом толщины диэлектрика растет собственная емкость датчика (за счет роста СО.

Для исследования влияния физических и конструктивных факторов поверхностного датчика на чувствительность, погрешность и помехозащищенность, а также для установления путей улучшения выходных характеристик датчиков использовалась схема емкостного уровнемера, изображенная на рис 2.

Рис 2 Электрическая схема емкостного уровнемера

Разработанные • датчики включались в емкостно-диодную измерительную цепь, имеющую значительную постоянную составляющую выходного сигнала (десятки вольт) Для компенсации погрешностей датчика из-за изменения частоты и напряжения питания используется аналогичная схема с обратным включением диодов

Разработаны и исследованы различные конструктивные решения поверхностного емкостного датчика Все датчики содержат электроды и изоляционный слой (рис 1) Электроды расположены внутри изоляционного слоя, заполняющего все межэлектродное пространство и образуют параллельно соединенные конденсаторы Толщина электродов меньше их ширины Отношение зазора между электродами к ширине электродов составляет 3-5 Поскольку зазор между электродами не заполняется исследуемой жидкостью, он не засоряется и остается постоянным Электроды подключены к измерительной схеме таким образом, что заряды между ними чередуются Благодаря чередованию зарядов на электродах, они образуют поле дипольного типа, напряженность которого убывает пропорционально кубу расстояния от электродов Действие дальних предметов на датчик незначительно Предлагаемая конструкция датчика позволяет измерять уровень движущейся жидкости в труднодоступных местах, на поверхности твердого тела, а также уровень загрязненной жидкости и не требует высококвалифицированного технического обслуживания Установлено, что для повышения чувствительности поверхностного емкостного датчика уровня топлива необходимо использовать методы увеличения дипольного момента напряженности электромагнитного поля Это достигается путем увеличения расстояния между электродами датчика и увеличением напряжения переменного тока между электродами. Одновременно установлено, что снижение частоты переменного тока приводит к росту линейности выходных характеристик датчика Установлено, что воздействие на емкостный датчик температуры, а также неточности изготовления формы электродов пренебрежимо малы для поверхностных емкостных датчиков Сильные искажения в выходную характеристику датчика вносят изменения диэлектрической проницаемости измеряемой среды, состоящей из топлива, уровень которого является объектом измерения, и воздуха Если диэлектрическая проницаемость топлива остается неизменной в период проведения измерений, то диэлектрическая проницаемость воздуха изменяется по мере его насыщения парами топлива и изменением их концентрации в герметичном пространстве при изменении температуры Вносимые искажения приводят к нарушению формы выходной характеристики, а также смещению ее характерных точек

Дополнительно установлено, что основными источниками внешних помех, искажающими выходной сигнал емкостного датчика, кроме изменения диэлектрической проницаемости среды, являются элементы конструкции датчика, электрически соединенные с электродами датчика, а также электрические поля и физические тела, подносимые к поверхности датчика При этом необходимо отметить, что реальные условия эксплуатации уровнемеров, помещаемых внутрь топливного бака, в подавляющем большинстве случаев не предполагают наличия

значительных внешних электрических полей и посторонних физических тел во внутреннем пространстве топливного бака

Разработана форма электродов поверхностного емкостного датчика для решения задачи измерения уровня топлива в топливном баке Преимуществами ее перед другими исследованными вариантами являются большая чувствительность датчика к изменению измеряемой величины и наименьшая зависимость чувствительности от температуры

В результате испытаний 12 однотипных поверхностных емкостных датчиков в воздушной среде установлено, что среднеквадратическое отклонение от средних значений в диапазоне температур от 14 до 70 °С примерно 3 % Наименьшая температурная погрешность для средних значений получена для частоты 156 кГц Уменьшение толщины датчика приводит к увеличению чувствительности и уменьшению температурной погрешности, однако при этом уменьшается жесткость конструкции датчика Характеристики датчиков имеют начальные и конечные участки с повышенной чувствительностью Повышение чувствительности на начальном участке объясняется наличием горизонтальной перемычки, соединяющей внутренние электроды в нижней части датчика Эффект предложено использовать для сигнализации о заданном уровне топлива

Во второй главе обоснован выбор и исследованы измерительные схемы емкостного топливомера с использованием поверхностного емкостного датчика уровня топлива

Исследования, проведенные в главе 1, показали, что наибольшей чувствительностью, простотой конструкции, малыми габаритными размерами и высокой стабильностью обладают емкостно-диодные измерительные схемы Для исключения зависимости выходного сигнала схемы от входного сопротивления измерителя напряжения, а также для повышения чувствительности, уменьшения нелинейности и расширения диапазона измеряемых емкостей была разработана модернизированная емкостно-диодная измерительная схема (рис 3)

поверхностного датчика

Исследование измерительной схемы выполнялось путем ее моделирования в программной системе проектирования ОгСАГ) 9 2 Подготовка измерительных схем для моделирования выполнялась с помощью пакета Рэрюе БЬетайс, а задания на моделирование заносились в текстовые файлы программы Рврюе Получены рекомендации о выборе значений сопротивлений в схеме на рис 3 и частоты напряжения питания Установлено, что схема обладает «резонансными» свойствами, т. е при постоянных Сх и К1 = = II выходной сигнал ишх достигает максимума при определенной частоте Г напряжения питания (рис. 4).

а) б)

Рис 4 Обобщенные АЧХ (а) и регулировочные характеристики (б) схемы измерения емкости датчика при разных Сх и R

Кривая 1 на рис 4а получена при значении измеряемой емкости СХь кривые 2, 3, 4 - при Сх2> причем Cxi < Схг> и разном значении сопротивлений резисторов Из рис 4а следует, что выходной сигнал увеличивается с ростом Сх, зависит от частоты напряжения питания и значений сопротивлений резисторов R1; R2 Такая измерительная схема может быть настроена на оптимальное значение частоты fonT, когда выходной сигнал имеет максимальное значение при различных Сх (кривые 1, 2) и мало зависит от частоты напряжения питания Этот эффект обнаруживается только для определенного значения сопротивлений резисторов Ri и R2.

При увеличении сопротивлений оптимальное значение частоты смещается влево (кривая 3, fa), при этом максимальное значение выходного напряжения уменьшается. При уменьшении сопротивлений оптимальное значение частоты смещается вправо (кривая 4, ft), при этом максимальное значение выходного напряжения увеличивается Таким образом, схема, настроенная на оптимальную частоту при одном значении Сх (кривая 1), не будет оптимальной для других значений Сх (кривые 3, 4) Чтобы определить оптимальные значения f и R для емкостного топливомера, необходимо при двух значениях Сх (Схг = 2Со и CXi несколько большей Со) получить зависимость частоты, при которой выходной сигнал принимает максимальное значение (fum). от сопротивления R (рис 46)

Здесь кривая 1 получена для CXi несколько большей С0, а кривая 2 - для СХ2 = 2Со Кривые 1 и' 2 пересекаются в точке, соответствующей оптимальным значениям частоты fi,m-и сопротивления R^

При этом выполняется условие Т/т = 3,5, где т = RomCX2, Т = l/fonT Все подобные характеристики для (Cxi < Сх < СХг) находятся между кривыми 1 и 2 и пересекаются в той же точке. Такая настройка использовалась в измерительных схемах емкостных топливомеров, для которых максимальное значение Сх не превосходит 2С0) где С0 равна емкости «сухого» датчика

Так, для исследованной схемы (по экспериментальным данным) оптимальное значение сопротивления составило 54 5 кОм, при этом частота источника питания должна быть 15 кГц. Если частота напряжения питания стабилизирована, то лучше выбрать меньшее значение R, так как при этом чувствительность выше Так, для R = 5 б кОм максимальное значение выходного напряжения для Сх = 345пФ составляет 2 2831 В, при этом f = 100 кГц, а для R=54 5 kOm максимальное значение выходного напряжения для Сх = 345 пФ составляет 2 0399 В, при этом f = 15 кГц

Предлагаемое устройство позволяет также смещать характеристику в области положительных или отрицательных значений выходного напряжения путем выбора разных значений R, и Я2

В третьей главе предложены и исследованы конструкции многоканального и двухканального плоского емкостного датчика уровня топлива, а также рассмотрены алгоритмы обработки информации многоканальных датчиков уровня топлива

Разработанные поверхностные емкостные датчики позволяют получать информацию об уровне жидкости в виде электрического сигнала Выходная характеристика датчика и тип сигнала на выходе определяется формой неподвижных электродов и используемой в датчике измерительной схемой, что позволяет получать информацию от отдельных измерительных каналов, характеристики которых могут варьироваться в широких пределах, достаточных для решения многих контрольно-измерительных задач

Конструкция четырехканального датчика уровня топлива показана на рис 5

Принципиальная электрическая схема подключения многоканального датчика уровня топлива к' устройству сбора информации приведена на рис 6, а структурная схема на рис 7.

001 К датчику!

Рис 6 Схема подключения многоканального датчика уровня топлива к устройству сбора информации

Рис 7 Структурная схема устройства сопряжения многоканального датчика с ЭВМ (Г - генератор, Д - датчики, Ф - фильтры)

Разработанная ' конструкция четырехканального датчика позволяет предложить, например, следующий алгоритм оценки информации Считаем все четыре датчика, последовательно размещенные на подложке, геометрически идентичными, построенными из идентичных материалов и с использованием одинаковых параметров элементов измерительной цепи

В этом случае емкость «сухих» датчиков в идентичной однородной среде, например воздухе, должна быть одинакова, также как и емкость датчиков, полностью погруженных в топливо При любом уровне топлива в топливном баке можно определить пару соседних датчиков, емкость которых будет одинакова

Если, например, уровень топлива находится внутри диапазона измерения самого нижнего датчика - 4, или на границе между датчиками 3-4, то емкость верхних датчиков 3,2, 1 должна быть одинакова Если уровень топлива находится в диапазоне измерения третьего датчика, то емкость пары 2-го и 1-го должна быть одинакова. В момент, когда уровень топлива находится на границе 3-го и 2-го датчика, то имеются две пары датчиков с одинаковыми показателями емкости пара 4 и 3, и пара 2 и 1 Когда же уровень топлива будет находиться в диапазоне измерения датчика 2, то одинаковыми параметрами емкости должны обладать датчики 4 и 3 При переходе границы между датчиком 2 и 1 три нижних датчика 4, 3,2 должны обладать одинаковой емкостью

Используя алгоритм поиска пары датчиков с одинаковыми параметрами емкости, представляется возможным определить уровень топлива с точностью не более высоты одного датчика Это позволяет проводить измерения без учета конкретных параметров диэлектрической проницаемости топлива, в котором находится датчик, и диэлектрической проницаемости воздуха, насыщенного парами топлива внутри герметичного топливного бака

При этом уменьшение геометрической высоты каждого из датчиков, а соответственно увеличение их общего количества на подложке, позволяет создать своеобразную «линейку» с точностью измерения не более чем высота единичного элемента - датчика

Использование технологии создания элементов принципиальных схем непосредственно на подложке диэлектрика в сочетании с кодированием высоты уровня топлива несколькими линейками, смещенными относительно друг друга, позволит повысить точность измерения уровня топлива и создать уровнемеры, не зависящие от диэлектрических параметров топливной среды, с точностью, не превышающей высоту единичного элемента.

Блок-схема алгоритма обработки информации многоканального датчика приведена на рис 8 Здесь Уш - объем топливного бака, п - число модулей в датчике (в том числе и образцового), Ь - высота модуля, е - допустимая погрешность модуля; Т-Гт - максимальный выходной сигнал модуля для типового топлива, 1Д0] - выходное напряжение образцового датчика (соответствует напряжению «сухого» модуля); и[1] - выходное напряжение верхнего модуля, и[п1] - выходное напряжение нижнего модуля (п1 = п - 1), 1 - номер модуля, р -число модулей, полностью погруженных в топливо, I - номер модуля, частично

С Начало ^ / Ввод Ут, л, К ит, е /

Г

п1 — п - 1, 1гр = Ь*п 1/100, Ку = Ут/(Ь*п1)

Опрос датчиков 15, 0+п1, формирование массива и[1]

Кш = (ит - и[0])/Ъ, р = 0

Т

,,//то^Хй

в норме" / / выше нормы" / / остаток топлива'/ / бак пустой"/

да нет

1115 > 0/"

! Вывод "Конец работы" / ( Конец )

Рис 8 Блок-схема алгоритма обработки информации многоканального датчика

погруженного в топливо, Кш - допустимый коэффициент пропорциональности для данного типа топлива, К - коэффициент пропорциональности для топлива, находящегося в баке, X - уровень топлива в баке, - грубое значение уровня топлива (определенное по количеству полностью погруженных в топливо модулей); XI - значение уровня для модуля, частично погруженного в топливо

В четвертой главе рассмотрены методы оперативной оценки качества топлива на базе устройств, разработанных на кафедре ИВК Ульяновского государственного технического университета

Характерной особенностью сырья, промежуточных и конечных продуктов в нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности является то, что они представляют собой многокомпонентные смеси углеводородов и других соединений Качество таких смесей в настоящее время оценивается комплексами характеристик, в которые входят физико-химические свойства (плотность, вязкость, молекулярная масса, упругость насыщенных паров и др), содержание отдельных примесей, иногда компонентный состав, а также ряд показателей качества, определяющих пригодность названных смесей к переработке или потреблению

В таблице 1 представлен диапазон изменений контролируемых показателей качества для автомобильных топлив

Таблица 1

Диапазон изменений контролируемых параметров

Параметры Автомобильные бензины Дизельные топлива

Плотность при 20 °С, г/см3 0 68-0 76 0 8-0 98

Содержание серы, %, масс 0 02-0 1 0 2-3 0

Октановое число по исследовательскому методу 80-98 -

Цетановое число - 45-52

Проведен анализ методов и приборов для измерения параметров жидких нефтепродуктов, рассмотрены допусковой контроль плотности моторного топлива, емкостные анализаторы детонационной стойкости топлива, основанные на измерении его диэлектрической проницаемости, и датчик анализатора качества моторного топлива, использующие одновременное измерение диэлектрической проницаемости и плотности топлива В последнем случае дан расчет поплавка, проведено исследование измерительной схемы и температурных погрешностей емкостного октаномера Исследования емкостного октаномера в лабораторных условиях и на нефтебазах показали хорошую повторяемость результатов испытаний и достаточную чувствительность датчика Однако исследования моторного топлива от различных поставщиков дают основание считать, что необходимо вносить поправки на регион добычи нефти и тип производства топлива

Полученные результаты показывают, что разработанные на кафедре ИВК Ульяновского государственного технического университета устройства могут

использоваться для оперативной косвенной оценки качества моторного топлива на транспорте и заправочных станциях

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В соответствии с целями и задачами представленной диссертационной работы были получены следующие результаты

1. Разработаны и исследованы различные конструктивные решения поверхностного емкостного датчика для измерения уровня топлива, позволяющие измерять уровень жидкости в труднодоступных местах, движущейся и загрязненной жидкости

2 Предложена методика расчета выходной емкости поверхностного емкостного датчика на базе модели плоского конденсатора и на измерении емкости сухого датчика и его емкости при полном погружении в топливо

3 Установлены физические и конструктивные факторы, влияющие на чувствительность, погрешность и помехозащищенность, проведено исследование их влияния и разработаны пути улучшения выходных характеристик поверхностных емкостных датчиков

4 Установлено, что для повышения чувствительности поверхностного емкостного датчика необходимо использовать методы увеличения дипольного момента напряженности магнитного поля путем изменения расстояния между электродами датчика в сторону увеличения при одновременном увеличении переменного напряжения между электродами При этом снижение частоты переменного напряжения приводит к росту линейности выходной характеристики датчика

5. Предложено для измерения емкости поверхностного датчика использовать модернизированную емкостно-диодную измерительную схему, размещая ее внутри изоляционного слоя датчика, при этом выходной сигнал измерительной схемы на значительном участке статической характеристики линеен, имеет резонансный характер в зависимости от частоты напряжения питания и регулируется изменением сопротивления резисторов

6 Предложены варианты конструкций многоканальных поверхностных емкостных датчиков, позволяющие получать информацию от отдельных измерительных каналов датчика и варьировать характеристики этих каналов для решения конкретных измерительных задач

7 Разработаны структурные схемы и алгоритмы сопряжения многоканальных емкостных датчиков с ЭВМ или микропроцессорными контроллерами, включающие прием и обработку измерительной информации, позволяющие достоверно определять уровень топлива при произвольном значении диэлектрической постоянной топлива и при наличии в топливе примесей, например, воды.

8 Рассмотрены методы оперативной оценки качества топлива на базе емкостных и поплавковых топливомеров, даны рекомендации по их практическому использованию на транспорте или заправочных станциях

9 Материалы диссертационной работы использованы при проведении опытно-конструкторских работ на ОАО «Электроприбор», г Чебоксары, выполненных в качестве задела на перспективу Разработаны конструкторская (литера «Oj») и технологическая документация на измерители уровня и качества моторного топлива Изготовлены опытные образцы измерителей для Чебоксарского тракторного завода и Горьковского автомобильного завода, которые переданы на испытания Материалы проводимых маркетинговых мероприятий подтверждают интерес автопроизводителей, в том числе и зарубежных (например концерн BMW), к полученным в диссертационной работе результатам

Материалы диссертации отражены в следующих публикациях:

1 Медведев, А Г Оперативный контроль качества моторного топлива / В H Шивринский, А Г Медведев // Приборы и системы Управление, контроль, диагностика - 2006 - № 8 - С 60-62 (из перечня ВАК)

2 Медведев, А Г Исследование функционального датчика емкостного уровнемера / В H Шивринский, А Г Медведев // Приборы и системы Управление, контроль, диагностика - 2007 - № 8 - С 52-54 (из перечня ВАК)

3 Медведев, А Г Многоканальные дипольные датчики измерения уровня жидких сред / А Г Медведев // Тезисы докладов межрегиональной научно-практической конференции Приволжского региона - M, - 2006 - С 216 — 217

4 Медведев, А Г Исследование дипольного датчика емкостного уровнемера / В H Шивринский, А Г Медведев // Тезисы докладов НТК УлГТУ -Ульяновск УлГТУ,2007 -С 105

5 Медведев, А Г Расчет емкостного дипольного датчика уровня жидкости / В. H Шивринский, А Г Медведев // Тезисы докладов НТК УлГТУ -Ульяновск УлГТУ, 2008 - С 110

6 Медведев, А Г Датчик для измерения уровня жидкости пат 2302617 Рос Федерация / А Г Медведев, В А Мишин, В H Шивринский , заявитель и патентообладатель Ульян гос техн ун-т, опубл Б И -2007 - № 19.

Медведев Александр Геннадьевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ТОПЛИВА

Автореферат

Специальность 05 11 01 - Приборы и методы измерения по видам измерений (электрические измерения)

Подписано в печать 15 05 2008 Формат 60x84/16 Бумага офсетная Печать трафаретная Уел п л 1,16 Тираж 100 экз Заказ № сзу Типография УлГТУ 432027, Ульяновск, Сев Венец, 32

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА ПЕРВАЯ. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА УРОВНЯ ТОПЛИВА

1 Л. Функция преобразования емкостного датчика уровня топлива

1.2. Функция преобразования поверхностного емкостного датчика

1.3. Измерительные схемы емкостных топливомеров

1.4. Разработка и исследование форм электродов для поверхностных 33 емкостных датчиков уровня топлива

1.4.1. Конструкции датчиков

1.4.2. Варианты конструкции исследованных датчиков

1.4.3. Схема измерительной установки

1.4.4. Исследование измерительной схемы датчика

1.4.5. Результаты исследования измерительной схемы датчика

1.4.6. Исследование поверхностных датчиков

1.4.6.1. Выявление диапазона выходных параметров

1.4.6.2. Сравнение характеристик датчиков

1.4.6.3. Статические характеристики датчиков

1.4.6.4. Температурные характеристики датчиков

1.4.6.5. Результаты исследования поверхностных датчиков

1.4.7. Экспериментальное исследование макета прибора 64 Выводы по 1 главе

ГЛАВА ВТОРАЯ. ВЫБОР И ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ 70 СХЕМЫ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ УРОВНЯ ТОПЛИВА

2.1. Емкостно-диодные измерительные цепи

2.2. Исследование модернизированной измерительной схемы

2.3. Устройство для измерения емкости конденсатора

2.4. Исследование измерительной схемы емкостного топливомера 78 Выводы по 2 главе

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАКЕТА 89 МНОГОКАНАЛЬНОГО ДАТЧИКА УРОВНЯ ТОПЛИВА

3.1. Разработка макета многоканального датчика уровня топлива

3.2. Экспериментальные исследования многоканального датчика уровня 92 топлива

3.3. Разработка двухканального датчика уровня топлива со встроенным 140 образцовым датчиком

3.4 Разработка и исследование модульного датчика уровня топлива

3.5. Разработка алгоритма обработки информации многоканального 154 датчика уровня топлива

Выводы по 3 главе

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ОПЕРАТИВНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА 164 ТОПЛИВА

4.1. Методы и приборы для исследования параметров жидких 165 нефтепродуктов

4.2. Допусковый контроль плотности моторного топлива

4.3. Емкостные анализаторы детонационной стойкости топлива

4.4. Датчик анализатора качества автомобильного топлива

4.5. Расчет поплавка датчика анализатора качества топлива

4.6. Исследование измерительной схемы емкостного октаномера

4.7. Исследование температурных погрешностей емкостного октаномера 196 Выводы по 4 главе

Оперативный контроль количества и качества топлива, используемого современными транспортными средствами, является актуальной задачей промышленности России - предприятий и организаций, эксплуатирующих транспортные средства и любые технологические системы с использованием двигателей внутреннего сгорания; каждого гражданина, имеющего в своем распоряжении автомобильный транспорт. В настоящее время из нефти вырабатывается более 500 видов продуктов, из них 90-95% — жидкие нефтепродукты (ЖИЛ), насчитывающие сотни наименований (бензины, дизельные топлива, масла и др.).

X арактерной особенностью сырья, промежуточных и конечных продуктов является то, что они представляют собой многокомпонентные смеси углеводородов и других соединений, содержащие десятки сотен компонентов. Поэтому каждый тип нефтепродукта характеризуется десятками параметров, для измерения которых применяется множество методов и приборов, разнородных по принципу действия (механические, электротепловые, оптические, электрохимические, спектральные, СВЧ и др.).

Топливные баки современных транспортных средств имеют довольно сложную конфигурацию и различные линейные размеры, что затрудняет применение поплавковых уровнемеров. Кроме того, возникла задача не только измерения уровня, но и контроля качества топлива. При эксплуатации транспортных средств в сложных климатических условиях возможна конденсация воды в топливном баке, что грозит выходом из строя двигателя. Задача контроля наличия воды в нефтесодержащих продуктах возникает также при их транспортировке и хранении. При этом качество нефтепродуктов в настоящее время оценивается комплексами характеристик. В тоже время, для управления технологическими процессами или при установлении качества используемого ЖНП обычно используют измерительную информацию об одной или двух характеристиках, входящих в комплекс, значение которых для конкретного процесса наиболее существенно.

Определение химического состава ЖНП - одна из сложнейших аналитических задач, для решения которой используется весь арсенал знаний физики, химии и других наук.' Измерительная информация о составе ЖНП в условиях химико-технологических процессов позволяет однозначно определять качество сырья, промежуточных и конечных продуктов. Сложность современных методов и средств автоматического анализа состава многокомпонентных сред, каковыми являются ЖНП, их разнообразие и все время изменяющиеся требования к регламенту химико-технологических процессов определяют тот факт, что во многих случаях еще не найдены удовлетворительные решения задачи анализа состава многокомпонентных сред, главным образом по скорости получения измерительной информации и точности измерений. Также необходимо учитывать, что ЖНП изготавливаются из нефти разных месторождений, и значения их параметров изменяются в широких пределах под влиянием температуры, группового состава и наличия посторонних примесей, т.е. их параметры априорно неопределенны.

Настоящая работа посвящена решению поставленных задач с помощью емкостных методов измерения уровня жидких сред, исследованию емкостно-диодных измерительных цепей, а также разработке и исследованию предлагаемых конструктивных решений датчиков, алгоритмов обработки и сопряжения получаемой информации об уровне топлива в топливных баках.

Приборы, измеряющие объемное или весовое количество топлива в баках транспортных средств, называемые топливомерами, позволяют водителю определить в любой момент, сколько топлива имеется в баках, и оценить время, в течение которого можно продолжать движение, а оператору неподвижных установок, с использованием двигателей внутреннего сгорания, оценить продолжительность времени работы до следующей дозаправки. Одновременно информация о количестве топлива в топливных баках является базовой для расчета расхода топлива по отношению к ожидаемому результату эксплуатации двигателя, например, на преодоление расстояния транспортными средствами или выработку электрической энергии для дизель-генераторных установок.

Большинство методов измерения количества топлива сводится к измерению его уровня. Количество топлива и его уровень связаны между собой функциональной зависимостью, определяемой формой топливного бака. На практике нашли применение следующие методы измерения количества топлива: весовой, гидростатический, поплавковый, акустический, емкостный, индуктивный, резисторный, радиоволновой, радиоизотопный. Рассмотрим эти методы.

Весовой метод

Весовой метод заключается в непосредственном взвешивании бака с топливом с помощью тензодатчиков, которые устанавливаются в местах крепления бака. Вес топлива

От = Р-Об, (1) где Р - измеренная сила давления на опоры бака; во - вес пустого бака.

Гидростатический метод

Метод основан на зависимости гидростатического давления топлива от его уровня. По этому методу могут быть построены три варианта топливомеров -манометрический, барботажный и буйковый.

В манометрическом топливомере дифференциальный датчик давления смонтирован под баком, в нижней его точке, и непосредственно воспринимает давление топлива, преобразуя его в электрический сигнал. Противодавлением служит давление над поверхностью топлива. Измеряемое избыточное давление жидкости пропорционально высоте И ее уровня:

Р = Ь-у, (2) где у - удельный вес топлива.

В барботажном топливомере сквозь трубку, погруженную в бак, продувают с малой скоростью воздух или инертный газ. Сопротивление жидкости создает противодавление р = 1гу, измеряемое дифференциальным манометром.

В буйковом топливомере в топливо погружен буек (полый цилиндр), длина которого равна высоте бака. Измеряется выталкивающая сила:

Р = Р-Ь-у - О0, (3) где Б - площадь поперечного сечения буйка; в0 - вес буйка.

Поплавковый метод

Метод заключается в измерении линейного перемещения плавающего на поверхности топлива поплавка относительно вертикальной направляющей или углового перемещения, связанного с поплавком рычага. Датчик связан с указателем с помощью электрической дистанционной передачи. В настоящее время поплавковые измерители уровня топлива являются самыми массовыми средствами измерения, используемыми для оперативного контроля уровня топлива в топливном баке транспортного средства, выпускаются промышленностью большими партиями и пользуются устойчивым спросом.

Акустический метод

Акустический метод основан на свойстве ультразвуковых колебаний отражаться от границы раздела двух сред. Измерение уровня топлива в баке может осуществляться путем локации сверху или снизу.

В первом случае источник и приемник звука располагаются в верхней точке бака, и измеряется время прохождения звука по воздуху до поверхности топлива и обратно: г = 2-(Н-Ь)/а, (4) где Н - общая высота бака; а — скорость звука в воздухе.

Во втором случае источник и приемник звука располагаются в нижней точке бака, и измеряется время прохождения звука по топливу до его поверхности и обратно: t = 2-И/аг, (5) где аг - скорость распространения звука в топливе.

Второй способ предпочтительнее, так как ультразвуковые колебания затухают в воздухе значительно быстрее, чем в жидкости.

Емкостный метод

Метод основан на зависимости емкости конденсатора, расположенного в топливном баке, от уровня топлива. Емкость изменяется в связи с тем, что диэлектрическая проницаемость топлива отличается от диэлектрической проницаемости воздуха. Если жидкость электропроводна, то электроды конденсатора должны быть изолированы.

Индуктивный метод

Метод основан на зависимости индуктивности катушки, расположенной в баке, от уровня топлива. Индуктивность изменяется вследствие изменения электрических потерь в жидкости; эти потери ощутимы в электропроводящих жидкостях, для которых и применим данный метод.

Резисторный метод

Метод основан на зависимости активного сопротивления резистора, расположенного в баке, от уровня топлива. Сопротивление изменяется вследствие шунтирования его топливом. Метод пригоден для измерения уровня электропроводящих жидкостей.

Радиоволновой метод

Радиоволновой метод имеет две разновидности: радиоинтерференционный и резонансный.

Радиоинтерференционный метод основан на зависимости от уровня жидкости положения узлов стоячей электромагнитной волны, возникающей в коаксиальной линии при сложении падающей и отраженной от измеряемого уровня волн.

Резонансный метод основан на зависимости от уровня жидкости собственной частоты полого резонатора, которым служит бак с топливом.

Радиоизотопный метод

Метод основан на изменении интенсивности излучения радиоизотопов в жидкости. Контроль уровня осуществляется одним из двух способов.

Первый способ заключается в просвечивании жидкости с помощью источника гамма-излучения; приемником служит газоразрядный счетчик, измеряющий интенсивность излучения, зависящую от уровня жидкости, или механически перемещающийся вместе с источником вслед за уровнем с помощью следящей системы.

При втором способе источник и приемник излучения находятся по одну сторону бака; источник быстрых нейтронов посылает поток нейтронов по направлению к баку. При изменении уровня жидкости разница в отражающих свойствах нижней и верхней сред приводит к резкому изменению количества нейтронов, отразившихся от среды и зарегистрированных приемником.

На транспорте широкое применение нашли поплавковые и емкостные топливомеры. Поплавковый тип топливомеров нашел преимущественное применение в автомобильном транспорте, где по существу в настоящее время является отраслевым стандартом, выпускаемым многомиллионными сериями. Конструктивно данный тип топливомера представляет собой поплавок, механически связанный с переменным резистором. При изменении уровня топлива в топливном баке, поплавок, перемещаясь вместе с уровнем топлива, посредством механической связи изменяет сопротивление потенциометра, которое отображается на приборной панели автомобиля.

Несмотря на широчайшее применение, данный тип топливомеров имеет существенные недостатки. Такие, как относительную сложность конструкции, включающей до 50 деталей, соответственно сложность изготовления с применением целого ряда производственных процессов: штамповка, литье пластмассы, механическая обработка, сборка и т.д. Датчик в процессе измерения требует питания источником постоянного тока, хотя и незначительного, обладает инерционностью.

Основным же недостатком является низкая точность данного решения и практически невозможное повышение точности измерения при использовании все более сложных форм топливных баков в транспортных средствах, когда линейное изменение уровня топлива далеко не всегда соответствует изменению его остатка в топливном баке.

В настоящий момент в большинстве случаев водитель лишь приблизительно оценивает количество топлива (с точностью нескольких литров) и принимает решение о безотлагательной заправке в случае сигнализации специализированного индикатора, информирующем о критическом уровне остатка топлива.

К основным достоинствам применяемой конструкции можно отнести высокую надежность данного типа датчика, его независимость от температуры окружающей среды, также как и от химического состава топлива.

Современная автомобильная промышленность становится заложником здорового консерватизма, не используя возможные альтернативные подходы к измерению уровня топлива.

Дополнительно, исключительно важной проблемой при эксплуатации современного транспортного средства является возможность оперативного контроля не только количества, но и, по крайней мере, оценочного (приблизительного) контроля качества используемого топлива. Современный двигатель внутреннего сгорания предъявляет все более высокие требования к качеству используемого топлива, содержанию в нем химических и механических примесей, а также конденсата воды, оказывающего разрушительное влияние на поверхность камеры сгорания двигателя в случае попадания паров влаги в процесс сгорания топлива.

Не лишним будет отметить, что введение в Российской Федерации норм выбросов двигателей внутреннего сгорания, соответствующих европейским нормам Евро-2, а в перспективе и более строгих норм Евро-3 и Евро-4, крайне затруднительно при существующем уровне культуры производства и продажи топлива на рынке. Возможность водителю, по крайней мере, бинарно, оперативно определить качество заливаемого в топливный бак жидкости могла бы стать инструментом защиты двигателя от некачественного топлива, и соответственно, снижения выбросов при сгорании топливных смесей.

Обзор задач, возникающих при конструировании, производстве и эксплуатации современных поплавковых топливомеров, позволяет утверждать, что проблема совершенствования конструкции датчика топливомера, улучшение его качественных показателей, таких как точность и надежность, а также расширения функциональных возможностей топливомеров является актуальной. Анализ теоретических и внедренных способов решения задачи оперативного измерения количества и качества топливной смеси непосредственно в топливном баке транспортного средства, для дальнейшего использования полученной информации в системах контроля и управления транспортными средствами, показал возможность использования емкостной схемы построения датчика и совершенствования функциональных показателей датчика топливомера.

Поэтому в данной диссертационной работе разрабатываются > и исследуются емкостные датчики для измерения уровня топлива и оперативной оценки его качества. Использование в приборах измерения уровня топлива емкостных датчиков может предоставить следующие ожидаемые преимущества:

- Упрощение механической конструкции измерительного прибора.

- Упрощение технологии производства измерительных приборов с использованием предлагаемых датчиков, за счет снижения числа производственных операций и уменьшения количества деталей изделия.

- Повышение точности измерения прибора с одновременным повышением уровня его помехозащищенности от внешних воздействий. Сокращение времени проведения измерений и уменьшение инертности, свойственной используемым в настоящее время поплавковым системам.

- Упрощение сопряжения датчиков с приборами отображения информации за счет аналого-цифровой обработки выходного сигнала и разработки алгоритмов интерпретации выходной информации датчиков.

- Расширение функциональных возможностей измерителей' уровня топлива, позволяющих, кроме информации о количестве топлива в топливном баке, получать оценочную информацию о его качестве, особенно о наличии в топливной смеси воды.

- Представление возможности использования предлагаемых датчиков для измерения уровня топлива химически агрессивного состава.

Целью работы является разработка и исследование топливомера на основе емкостных датчиков уровня топлива, его измерительной схемы и ее сопряжения с внешними устройствами, и алгоритмов обработки информации микропроцессорными контролерами, бортовыми ЭВМ транспортных средств, устройствами отображения и сигнализации.

Эта цель достигается решением следующих основных задач:

1. Получение функции преобразования -для информативной составляющей выходной емкости датчика с различными формами электродов конденсатора.

2. Разработка конструктивных вариантов исполнения емкостного датчика уровня топлива, состоящего из электродов конденсатора, находящегося внутри диэлектрика, а измеряемая жидкость - снаружи, предназначенного для решения задачи измерения уровня топливной смеси в баке транспортного средства и оперативного контроля ее качества.

3. Исследование факторов, влияющих на чувствительность и погрешности емкостного датчика уровня топлива, с целью обоснования формы электродов конденсатора для повышения чувствительности и помехозащищенности датчика.

4. Выбор и обоснование измерительных схем для емкостных датчиков уровня топлива, обладающих высокой чувствительностью, стабильностью характеристик и малыми габаритами.

5. Разработка структурных схем сопряжения с различными внешними устройствами и алгоритмов сбора и обработки информации.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Функция преобразования для информативной составляющей выходной емкости емкостного датчика уровня топлива и основных конструктивных вариантов его реализации.

2. Результаты исследования чувствительности, погрешностей емкостного датчика и обоснование формы его электродов для повышения чувствительности и помехозащищенности.

3. Результаты выбора и обоснования измерительных схем для емкостных датчиков -уровня топлива.

4. Структурные схемы сопряжения емкостных датчиков уровня топлива с внешними устройствами и алгоритмы обработки информации для различных задач применения, включая оперативную оценку качества топлива.

Результаты работы использованы в хоздоговорных НИР, проводимых кафедрой «Измерительно-вычислительные комплексы» Ульяновского государственного технического университета совместно с ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары, а также при изготовлении опытных образцов товарной продукции на ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в Ульяновском государственном техническом университете, ОАО «Электроприбор», а также на межрегиональной научно-практической конференции Приволжского региона (г. Москва, 2006 г.).

Приоритет основных технических решений, разработанных в данной работе, защищен патентом РФ №2302617, 2007г.

Результаты исследований использованы на ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары для изготовления макетных и опытных образцов дипольных емкостных топливомеров с расширенными функциональными возможностями.

Выводы по 4 главе

1. Лабораторные исследования в диапазоне температур +20 +70°С подтвердили возможность применения предложенных поплавковых и емкостных датчиков для оценки качества топлива, показали возможность регулирования чувствительности, настройки схемы, уменьшения погрешностей в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды.

2. Анализ результатов испытаний показывает, что наиболее приемлемым материалом изоляционной прокладки емкостного датчика является фторопласт, но возникает задача герметичного электрического вывода от внутреннего электрода.

Материал электродов на технические характеристики датчика практически не оказывает влияния и может выбираться из условия коррозионной стойкости, эксплуатационных и производственных требований. Зазор между электродами выбирается из условия меньшего влияния вязкости топлива и загрязнения поверхности диэлектрика.

3. Исследования емкостного октаномера в лабораторных условиях и на нефтебазах показали хорошую повторяемость результатов испытаний и достаточную чувствительность датчика. В тоже время, исследования топлива от различных поставщиков показали, что необходимо вносить поправки на региональное сырье и тип производства топлива.

4. Исследования емкостного датчика с различными видами топлива показали, что такой датчик не "отличает" бензин от дизельного топлива. Так, в бензине А-76 емкость датчика составила 22.72 пФ, в бензине АИ-98 - 23.80 пФ, а в дизельном топливе - 23.22 пФ.

Без дополнительной информации с помощью емкостного датчика невозможно отличить бензин от дизельного топлива. Такой дополнительной информацией может стать плотность топлива.

Аналогичные исследования емкостного датчика с поплавком показали те же данные в автомобильных бензинах, а в дизельном топливе емкость датчика составила 18.9 пФ. Предложенное устройство емкостного датчика с поплавковым корректором позволяет различать эти типы углеводородных топлив и идентифицировать марку топлива.

5. Плотность автомобильного бензина составляет 0.68*0.76 г/см3, а плотность дизельного топлива — 0.8*0.98 г/см . Если изготовить поплавок с

•л объемной плотностью 0.78 г/см , то в автомобильном бензине он будет тонуть, а в дизельном топливе - всплывать. Это свойство поплавка и было положено в основу автоматической коррекции показаний емкостного датчика анализатора автомобильного топлива.

6. Анализ амплитудно-частотных характеристик измерительной схемы емкостного анализатора качества топлива показал, что схема имеет те же свойства, что и схема топливомера, хотя диапазон измеряемых емкостей другой. Выходной сигнал увеличивается с ростом измеряемой емкости, зависит от частоты напряжения питания и значений сопротивлений резисторов Rb R2.

Схема может быть настроена на оптимальное значение частоты, когда выходной сигнал максимальный и мало зависит от частоты напряжения питания, а также сопротивлений резисторов Ri, R2.

7. Статическая характеристика исследованной емкостно-диодной измерительной схемы имеет инвариантную к значению сопротивлений R зону — в окрестностях измеряемой емкости 13 пФ выходной сигнал практически не зависит от значений этих сопротивлений. Проведенные исследования схемы при Ri ^ R2 показали, что имеется возможность смещать статическую характеристику в сторону положительных или отрицательных значений выходного напряжения, что позволяет настраивать устройство только изменением сопротивления одного из резисторов (Rj или R2).

8. Анализ чувствительности и регулировочной характеристики схемы октаномера при * 1?.2, Со = 20*100 пФ, f- 500 кГц, скважности 2 и амплитуде прямоугольных импульсов напряжения питания 10 В показывает, что выбором параметров измерительной цепи можно получить чувствительность в рабочем диапазоне 0.22*0.24 В/пФ.

9. Понижение емкости датчика при повышении температуры для октаномера объясняется уменьшением диэлектрической проницаемости топлива. Это изменение различается для исследуемых типов топлив. Наибольшее отклонение наблюдается для АИ-98 (2.15 пФ), наименьшее - для дизельного топлива (1.29 пФ).

10. При заливке топлива в емкостный датчик с поплавковым корректором в нижней части поплавка может некоторое время сохраняться небольшой пузырек воздуха, что несколько уменьшает объемную плотность поплавка. Поэтому предлагается измененная конструкция поплавка. Нижняя часть поплавка выполняется конической, массивной (обеспечивающей получение граничного значения плотности для самого тяжелого из серии поплавков). Верхняя часть поплавка может быть выполнена плоской (а), овальной (б), конической (в). Наименьшее гидравлическое сопротивление имеет конструкция (б), наибольшее - конструкция (а). Отношение длины поплавка к его диаметру должно быть в пределах 3*5, при этом получается минимальное гидравлическое сопротивление поплавка при его всплытии.

11. Для практического применения рекомендуется схема октаномера с дросселем и одним датчиком (например, №5) на частоте 50 кГц. При этом в диапазоне температур от +25 до +69°С температурная погрешность для бензина А-76 не более 3%, а для бензина АИ-98 - не более 6.5%.

Модернизированная плата фильтров с дросселем и неизменным положением кабелей дали приемлемые результаты по температурным погрешностям в достаточно широком диапазоне частот для анализатора качества топлива, состоящего из двух датчиков №(4, 5) и бензина А-76.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной диссертационной работе решены поставленные задачи разработки и исследования дипольных емкостных датчиков, приборов для измерения уровня топлива на их основе и алгоритмов обработки и интерпретации измерительной информации в микропроцессорных устройствах хранения, обработки и представления данных. Основные результаты данной диссертационной работы можно сформулировать следующим образом:

1. Выделены основные задачи, требующие от приборов измерения уровня топлива - выдача электрического сигнала об уровне топлива, контроль за нахождением измеряемой величины топлива в заданных пределах, непрерывный сбор и обработка измерительной информации. Определены требования к разрабатываемой конструкции по параметрам точности, чувствительности, надежности, конструктивной и производственной сложности. Для решения поставленных задач разработаны и экспериментально опробованы конструкции поверхностных емкостных датчиков уровня топлива. Форма электродов определяет вид выходной характеристики датчика, область его применения, а вместе с используемой измерительной схемой и его метрологические параметры.

2. Выведены математические выражения функций преобразования разработанных конструкций емкостных датчиков, связывающие выходной сигнал датчика с его основными конструктивными параметрами. Так как система электродов датчика имеет относительно несложную пространственную конфигурацию, использование точных численных и математических методов расчета выходной характеристики датчика возможно или целесообразно, поэтому для получения математических моделей разработанных конструкций датчика использовалась модель плоского конденсатора с развернутыми на 180° электродами, представляющим в данной модели заряды диполя, являющегося источником электрического поля. Экспериментальная проверка адекватности полученных моделей на макетах датчиков показала, что погрешность расчетных функций преобразования в границах их применимости не превышает 5-10%.

3. Исследованы основные параметры, влияющие на чувствительность поверхностного емкостного датчика уровня топлива. Установлено, что для ее повышения необходимо использовать методы увеличения момента диполя в электрическом поле, образованном электродами датчика. Разработаны требования к соотношениям геометрических размеров электродов датчиков различной конструкции, позволяющие получить их функции преобразования, удобные для дальнейшей обработки и использования выходного сигнала датчика.

Проведены исследования датчиков емкостных топливомеров, диодно-емкостных измерительных схем в диапазоне температур +14 * +70°С. Лабораторные исследования подтвердили возможность применения предложенных датчиков в системах измерения уровня топлива, показали возможность регулирования чувствительности, настройки схемы, уменьшения погрешностей в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды.

4. Исследованы основные источники погрешностей поверхностного емкостного датчика. Установлено, что при воздействии на него температуры, вибраций, а также неточности изготовления формы электродов пренебрежимо малы. Сильные искажения в выходную характеристику некоторых конструкций датчика вносят изменения диэлектрической проницаемости среды его установки, за пределами ожидаемых параметров для топлива гарантированного качества вследствие наличия в топливе примесей и особенно воды. Установлено, что основными источниками внешних помех, искажающих выходной сигнал датчика, являются электрические поля и физические тела, подносимые к его электродам.

5. Разработаны формы электродов поверхностного емкостного датчика для определения моментов прохождения уровня топлива относительно его отметок. Сигналом о прохождении уровня контролируемого положения может быть (в зависимости от конструкции) максимум выходной емкости, точка равенства выходных дифференциальных емкостей, монотонно изменяющихся в окрестности контролируемого положения, дискретное изменение (и минимального значения на максимальное или наоборот) одного из емкостных выходов датчика.

6. Для повышения помехозащищенности поверхностного емкостного датчика, а именно с целью исключения влияния на него внешних электрических полей, предложено обратную сторону подложки электродов покрывать слоем токопроводящего материала, выполняющим функции экрана. Предложено также площади электродов датчиков с дифференциальной структурой емкостей делать равными между собой для минимизации погрешностей, вносимых в выходной сигнал внешними источниками помех. Выполнение этого условия позволяет подносить физические тела к маске электродов на расстояние до 10 см без внесения значительных искажений в выходной сигнал.

7. Предложено для преобразования выходного сигнала поверхностных емкостных датчиков использовать емкостно-диодные измерительной схемы. Предлагаемая измерительная схема позволяет сопрягать датчик с источником переменного тока подбором шунтирующего сопротивления и повысить чувствительность датчика подбором параметров выходного Я-С фильтра на выходе измерительной схемы.

8. Разработана структура и алгоритм функционирования системы интерпретации и отображения информации, получаемой датчиком, а также структурные схемы и алгоритмы сопряжения многоканальных поверхностных емкостных датчиков с ЭВМ и микропроцессорными контроллерами. Произведено математическое описание структуры прибора измерения уровня топлива, а также разработаны алгоритмы и программа ее формирования и оптимизации.

9. Разработаны, изготовлены и исследованы макеты многоканальных емкостных датчиков, состоящий из 4-х последовательно соединенных модулей, измерительная информация с которых, после преобразования, передается в ЭВМ по последовательному порту ввода-вывода (интерфейс К.8-232). Для ЭВМ разработана программа приема и обработки измерительной информации. Такие датчики могут найти применение для контроля запаса топлива и его качества в высоких баках на автотракторном и автомобильном транспорте. Проведены экспериментальные исследования опытных образцов датчиков в лабораторных условиях.

По результатам исследования макета поверхностного емкостного датчика предложены рекомендации проектировщикам приборов измерения уровня топлива с применением предложенной конструкции многоканального емкостного датчика по созданию структуры систем сбора, обработки, интерпретации и представления пользователю измерительной информации. Даны рекомендации по выбору параметров конструкции и измерительной схемы поверхностного датчика. Исследования показали хорошую повторяемость результатов испытаний и достаточную чувствительность емкостного датчика.

10. На предложенную конструкцию поверхностного емкостного датчика получено положительное решение о выдаче патента РФ, Полученные в данной работе результаты, использовались на ОАО "Электроприбор", г. Чебоксары, для проектирования и изготовления опытных образцов топливных уровнемеров с поверхностными емкостными датчиками.

1. Алексеев В.Н. Топлива и смазочные материалы для автомобилей. М.: Транспорт, 1976. 95с.

2. Азарх С.Х. Конденсаторы переменной емкости. М-Л.: Энергия, 1965-328с.

3. Аналоговые электроизмерительные приборы / Под ред. A.A. Преображенского. М.: Высшая школа, 1979 351 с.

4. Анализатор импеданса и амплитудно-фазовых характеристик Solatron 1260. Техническое описание и руководство к эксплуатации, www.wftest.ru

5. Андреев B.C., Пеопечителев Е.П. Лабораторные приборы для исследования жидких сред. — Л.: Машиностроение, 1981. 312с.

6. Ас. №20001171028/20 РФ. Устройство для определения суммарного с содержания ароматических углеводородов в нефтяных фракциях и светлых нефтепродуктах и их оптической активности. / Николаев В.Ф. — 2000. Опубл. БИ №24, 2000.

7. Ас. №2001103301/20 РФ. Устройство для определения качества топлива транспортного средства./ Худенко В.И., Шувалов H.H. 2001. Опубл. БИ №22, 2001.

8. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. М.: Энергия, 1970, 592с.

9. Ацюковский В.А. Емкостные преобразователи перемещения. М.-Л.: Энергия, 1966.-280 с.

10. Ахадов Я.Ю. Диэлектрические параметры чистых жидкостей: Справочник. М.: МАИ, 1999. 856 с.

11. Аш Ж. и др. Датчики измерительных систем. Пер. с франц. М.: Мир, 1992. (кн. 1 480с., кн.2 424с.)

12. Баранов Л.А. Конденсаторные преобразователи в автоматике и системах управлениям.: Энергия, 1969.

13. Бардик Дональд Л., Леффер Уильям Л. Нефтехимия. Пер. с англ. М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2003. 416с.

14. Белов Г.А., Захаров В.Г. Применение символьных схемных функций для расчета линейных электрических цепей. // Электричество. 2003. №8. -С.34-46.

15. Бернштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗОВ. М.: Наука, 1986 544с.

16. Бинс К., Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. Пер. с англ., М.: Энергия, 1970. 376с.

17. Боднер В.А. Авиационные приборы. М.: Машиностроение, 1969. - 467 с.

18. Большаков Г.Ф. и др. Физико-химические основы применения моторных, реактивных и ракетных топлив. М.: Химия, 1965. 272с.

19. Браславский Д.А., Логунов С.С., Пельпор Д.С. Авиационные приборы. -М.: Машиностроение, 1964. 740 с.

20. Браславский Д.А. Приборы и датчики летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1970. - 392 с.

21. Брасняцев Н.В. и др. Автомобильные топлива. Эксплуатационные свойства и применение. М.: Автотрансиздат, 1962. 100с.

22. Брусиловский Л.П., Вайнберг А.Я. Приборы технологического контроля в молочной промышленности: Справочник 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1990. -288 с.

23. Бугров A.B. Высокочастотные емкостные преобразователи и приборы контроля качества. М.: Машиностроение, 1982 94с.

24. Бухгольц В.П., Тисевич Э.Г. Емкостные преобразователи в системах автоматизированного контроля и управления. М.: Энергия, 1972 79с.

25. Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия. М.: Высш. шк., 1987. 367с.

26. Волков Е.А. Численные методы. М.: Наука, 1986.

27. Вострокнутов H.H. Цифровые измерительные устройства. Теория, погрешности, испытания, поверка. — М.: Энергоатомиздат, 1990 — 208с.

28. Гаврилов А.Н. Основы технологии приборостроения. М.: Высшая школа, 1976-328с.

29. Горелик А.Л., Скрипкии B.B. Методы распознавания. Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. школа, 1984. 208с.

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

31. ГОСТ 8.009-84 Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. ГСИ. Нормирование и использование метрологических характеристик средств измерений. М.: Изд-во стандартов. 1985.

32. ГОСТ 8.061-80 Поверочные схемы. Содержание и построение. М.: Изд-во стандартов, 1980-16с.

33. ГОСТ 8.508-84 Метрологические характеристики средств измерений и точностные характеристики средств автоматизации ГСИ. Общие методы оценки и контроля. М.: Изд-во стандартов, 1984-54с

34. Григорьев М.А. и др. Качество моторного масла и надежность двигателей. М.: Изд-во стандартов, 1981. 231с.

35. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л.: Энергия, 1980-247с.

36. Гутников B.C., Мальцева Л.А., Франберг Э.М., Ямпольский B.C. Основы цифровой техники. М.: Радио и связь, 1987 128с.

37. Гутников B.C., Соловьев А.Л. Измерительная схема для емкостных датчиков // Приборы и системы управления, 1991, №5, с.24.

38. Гуреев А. Применение автомобильных бензинов. М.: Химия, 1972. 364с.

39. Детлаф A.A. Курс физики, т.2 «Электричество и магнетизм». М.: Высшая школа, 1977-375с.

40. Дозорцев В.М., Ефитов Г.Л., Шестяков Н.В. Современные системы управления как средство снижения потерь в нефтепереработке. // Приборы и системы управления. -1998. №7. -С.13-17.

41. Драхсел Р. Основы электроизмерительной техники. М.: Энергоатомиздат, 1982-296с.

42. Дьяконов В., Круглов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002. 448с.

43. Дьяконов В., Круглов В. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2001. 480с.

44. Евдокимов Ю.К., Никифоров И.К., Героев A.JI. Нейросетевой метод определения параметров бензопродуктов с применением импедансометрии. // Естественные и технические науки /Вестник Чуваш, ун-та №2. Чуваш, ун-т. Чебоксары, 2004. С142-149.

45. Евдокимов Ю.К., Никифоров И.К., Героев A.JI. Усовершенствование устройства для идентификации жидких нефтепродуктов с помощью искусственное нейронной сети // Сб. тр. молодых ученых и специалистов Чуваш. Ун-т. Чебоксары , 2003. С. 276 279.

46. Евдокимов Ю.К., Никифоров И.К. Виртуальный прибор — октаномер на основе искусственной нейронной сети // Тез. Докл. 7-й науч. конф. по радиофизике (ННГУ, 6-8 мая). Н. Новгород, 2003. С105.

47. Евдокимов Ю.К., Никифоров И.К. Использование искусственных нейронных сетей в виртуальных приборах // Тез. Докл. 5-й Всерос. научн. конф. «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем». Чуваш. Ун-т. Чебоксары, 2003. CI 11-112.

48. Евдокимов Ю.К., Никифоров И.К. Нейросетевой импедансный метод определения параметров жидких нефтепродуктов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 204. №12. С37-43.

49. Евдокимов Ю.К., Никифоров И.К. Устройство и способ идентификации бензинов с помощью искусственной нейронной сети // Сборник трудов молодых ученых и специалистов Чувашского ун-та. Чебоксары, 2003. С275-276.

50. Жарков Ф.П. и др. Использование виртуальных инструментов LAB VIEW./ Под ред. К.С. Демирчяна и В.Г. Миронова М.: Радио и связь, Горячая линия Телеком, 1999. 268с.

51. Замятин Н.В., Шадрин Я.П. Автоматизированная информационная система контроля параметров бензина. // Приборы и системы управления. 1998. -№5. - С.3-8.

52. Замятин Н.В., Шадрин Я.П. Автоматизированная информационная система контроля параметров бензина. // Приборы и системы управления. — 1998. -№5.-С.3-8.

53. Заявка РФ на изобретение №20000100547/04. Способ определения октанового числа бензина. / Кондаков В.Ю., Лесных И.В., Мещеряков H.A., Подъяпольский Ю.В. Опубл. БИ № 25, 2001.

54. Заявка РФ на изобретение №20000122691/28. Способ определения октанового числа автомобильных бензинов. / Пащенко В.М., Ванцов В.И., Чуклов В.М., Синицин Д.В., Опубл. БИ №23, 2002.

55. Заявка РФ на изобретение № 95105676/25. Оптоэлектронный октанометр. / Лиманов А.И. Опубл. БИ CD-ROM, 1998.

56. Заявка РФ на изобретение № 95110676/25. Способ определения октанового числа отдельных углеводородных смесей. / Матвеева H.A., Квашнин В.Н. Опубл. БИ CD-ROM, 1998.

57. Заявка РФ на изобретение №96100206/25. Устройство для измерения ОЧ неэтелированных бензинов. / Кольцов Ю.В., Королев В.Н., Кусакин С.А., Золотарев В.Г., Ермилов В.И. Опубл. БИ CD-ROM, 1998.

58. Иоссель Ю.А., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчет электрической емкости. Л.: Энергоиздат, 1981. 288с.

59. Итинская Н.И., Кузнецов H.A. Справочник по топливу, маслам и техническим жидкостям. М.: Колос, 1982. 208с.

60. Итинская Н.И., Кузнецов H.A. Топлива, масла и технические жидкости. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1989. 303с.

61. Итинская Н.И., Кузнецов H.A. Топлива, масла и технические жидкости. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1974. 354с.

62. Казарновский Д.М., Тареев Б.М. Испытание электроизоляционных материалов и изделий. Л.: Энергия, 1980. 216с.

63. Како Н., Яманэ Я. Датчики и микро-ЭВМ. JL: Энергоатомиздат, 1986 -120с.

64. Карапетьяис М.Х., Карапетьянс M.JI. Основные термодинамические константы веществ. Справочник. Л.: Химия, 1977. 388с.

65. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. — М.: Наука, 1975. -256 с.

66. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. — Л.: Энергоатомиздат, 1983. — 320 с.

67. Методы электрических измерений / Л.Г. Журавин, М.А. Мариненко, Е.И. Семенов, Э.И. Цветков; Под ред. Э.И. Цветкова. Л.: Энергоатомиздат, 1990.-288 с.

68. Медведев Г.В., Мишин В.А., Шивринский В.Н. Емкостные уровнемеры топлива для автомобильного транспорта. Датчики и системы. 2003, № 10, стр.37-38.

69. Никифоров И.К., Михаилов М.В. Измеритель частотных характеристик диэлектрической проницаемости жидкостей. // Сб. тр. молодых ученых и специалистов Чуваш, ун-т. Чебоксары, 2002. С260-262.

70. Никифоров И.К. Исследование частотных характеристик бензинов // Тез. докл. школы-семинара: «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники» (Ульяновск, 6-7 декабря 2001 г.).УлГТУ. Ульяновск, 2001, С. 42.

71. Обельниций A.M. Топливо и смазочные материалы. Учеб. для Втузов. М.: Высш. школа, 1982. 208 с.

72. Октаномер CAT -1100. Рекламный проспект НПО «Сетал» (г. Самара)

73. Октаномер СВП1.14.212. Рекламные проспект фирмы «Sirius» (г. Томск)

74. Орешкин П.Т. Физика полупроводников и диэлектриков. М.: Высш. школа, 1977. 448 с.

75. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы аналоговые и цифровые. Киев: Высшая школа, 1980 558с.

76. Папок К.К., Рогозин H.A. Технический словарь-справочник по топливу и маслам. М.: Изд-во нефтяной и горно-топливной лит-ры, 1963. 768с.

77. Пасынков В.В., Сорокин B.C. Материалы электронной техники. 3-е изд., перераб. и доп. СПб.: Лань, 2001. 368с.

78. Пат. № 2085920 РФ. Способ определения октанового числа компонентов моторного топлива. / Кавыев А.Г., Глазунов В.И. — 1997. Опубл. БИ CD-ROM, 1998.

79. Пат. № 2094776 РФ. Способ определения октанового числа топлива. / Кольцов Ю.В., Королев В.Н., Кусакин С.А. 1997. Опубл. БИ CD-ROM, 1998.

80. Пат. № 2137111 РФ. Способ идентификации марки товарного бензина и устройство для его осуществления. / Бердников С.Л., Бобкова И.С., Зеликин Я.М. 1997. Опубл. БИ №25, 1999.

81. Пат. № 2173859 РФ. Устройство для измерения емкости конденсатора. / Медведев Г.В., Мишин В.А., Шивринский В.Н. Опубл. БИ №26, 2001.

82. Пат. № 2175131 РФ. Способ определения индукционного периода окисления топлив. / Астафьев A.A., Исаев И.А., Завьялов В.А., Чечкенов О.В., 2000. Опубл. БИ № 29, 2001.

83. Пат. № 2187092 РФ. Способ контроля качества нафтепродуктов и горючесмазочных материалов. / Страхов А.Ф., Чечкенев И.В., Страхов O.A., Алаторцев Е.И. 2001. Опубл. БИ №22, 2002.

84. Пат. № 2190206 РФ. Устройство допускового контроля плотности жидкости. / Медведев Г.В., Мишин В.А., Шивринский В.Н. Опубл. БИ №27, 2002.

85. Пат. № 2196966 РФ. Датчик для измерения уровня жидкости. / Медведев Г.В., Мишин В.А., Шивринский В.Н. Опубл. БИ №2, 2003.

86. Пат. № 2204824 РФ. Датчик диэлькометрического анализатора качества моторного топлива. / Медведев Г.В., Мишин В.А., Шивринский В.Н. Опубл. БИ №14, 2003

87. Пятин Ю.М. Проектирование элементов измерительных приборов. М.: Высшая школа, 1977. 304 с.

88. Расчет и конструирование расходомеров. JL: Машиностроение, 1978. — 224 с.

89. Рекламный проспект фирмы «Протон»: октаномер АС-98; адаптивная система управления процессом приготовления товарных бензинов.

90. Савельев И.В. Курс общей физики. Том 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. М.: Наука, 1982. - 496 с.

91. Соловьев A.JI. Измерительные преобразователи емкостных датчиков. Диссертация на соискание уч. степени канд. тех. наук, Ленинград, 1989.

92. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с IBM PC. / Ф.А. Абедадзе, Чжу Ань, Ли Ден и др., Под ред. У. Томпкинса, Д. Уэбстера. Пер. с англ. Ю.А. Кузьмина М.: Мир, 1992. 589с.

93. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 320 с.

94. Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы, надежность / H.A. Барканов, Б.Е. Бердичевский, П.Д. Верхопятников и др. Под ред. Р.Г. Варламова. М.: Радио и связь, 1985 384с.

95. Справочник конструктора точного приборостроения / Под ред. Ф.Л. Литвина. М.: Машиностроение, 1964 -943с.

96. Справочник по электроизмерительным приборам, Под ред. Илюхина К.К., Л.: Энергия, 1977. -402с.

97. Техническое описание и инструкция по эксплуатации платы L-305. М.: L-CARD, 1998.-49 с.

98. Товарные нефтепродукты, их свойства и применение. Справочник. Под ред. Н.Г. Пучкова М.: Химия, 1971. 414с.

99. Том А., Эйплт К.Д. Числовые расчеты полей в технике и физике. М.: Энергия, 1964.

100. Фарзане Н.Г., Илясов JI.B., Азим-заде А.Ю. Технологические измерения и приборы. М.: Высш. шк.3 1989. 456 с.

101. Цырлин Л.Э. Избранные задачи расчета электрических и магнитных полей. М.: Энергия, 1977.

102. Шивринский В.Н., Медведев А.Г. Оперативный контроль качества моторного топлива. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2006, № 8, стр.60-62.

103. Электрические измерения / Л.И. Байда, Н.С. Добротворский, Е.М. Душин и др.; Под ред. А.В. Фремке. Л.: Энергия, 1973. - 424 с.

104. Электрические измерения / К. П. Дьяченко, Д. И. Зорин, П. В. Новицкий и др.; Под ред. В. Г. Шрамкова. М.: Высшая школа, 1972. - 520 с.

105. Электрические измерения неэлектрических величин / A.M. Туричин, П.В. Новицкий, Е.С. Левшина и др.; Под ред. П.В. Новицкого. Л.: Энергия, 1975. - 576 с.

106. Finkelstein L. Measurement and instrumentation science An analytical review, Measurement 14 (1994) 3-14.

107. Fiok A., Jawinski J. «Selected problems of quality of measurement systems»; Proceeding of the XIV 1МЁСО World Congress, Tampere, Finland, 1-6 june 1997, vol.5.