автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Система контроля уровня жидких сред в герметичных резервуарах

Сорокин Павел Владимирович

Система контроля уровня жидких сред в герметичных

резервуарах

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 МАЙ 2011

Томск-2011

4845694

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет».

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Солдатов Алексей Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Смирнов Геннадий Васильевич

доктор физико-математических наук, с.н.с Толкачев Владимир Фомич

Ведущая организация:

Томский государственный архитектурно-строительный университет (г. Томск)

Защита состоится «24» мая 2011 г. в 13-00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212 269 09 при ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» по адресу Россия, 634028, г. Томск, ул. Савиных, 7, ауд. 215 (актовый зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» по адресу г. Томск, ул. Белинского, 55.

Автореферат разослан «21» 0 $ 2011 г.

Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций

Д 212 269 09, к.т.н., доцент ______Б.Б.Винокуров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Во многих отраслях промышленности широко используются герметичные сосуды и резервуары для хранения готовой продукции. Часто это токсичные, химически активные жидкости или пищевые продукты. Существует большое количество различных способов и методов, при помощи которых возможно определение уровня жидкости в резервуаре. Большая часть методов требует установки датчиков измерения уровня во внутреннее пространство резервуара. В основе этих методов измерения уровня лежит необходимость физического контакта контролируемой среды с датчиком. Трудности, которые возникают при таком способе контроля, вполне очевидны:

1. Изоляция датчика от воздействия среды, в случае контроля агрессивных сред, или влияние материала датчика на пищевые продукты составляют самостоятельную и весьма сложную проблему.

2. Усложняются условия обеспечения герметизации резервуаров т.к. возникают дополнительные каналы ввода и вывода измерительной информации.

3. Физический контакт измерительного датчика с контролируемой средой может привести к некорректным результатам измерения, либо к выходу датчика из строя, в случае внезапного изменения агрегатного состояния при резких перепадах давления, переход из жидкого состояния в газожидкостную смесь, наличие сопутствующих газов.

Потери, обусловленные возрастающей погрешностью измерения объема продукции, зачастую значительно превышают стоимость приборов учета. Одним из способов, радикально решающих указанные проблемы, является неинвазивный способ акустического контроля. Однако, как правило, наличие переходного слоя, которым служит стенка резервуара, снижает точность измерений. Задачи повышения эффективности ультразвукового метода, в частности, точности, актуальны и по сей день. Перспективы повышения точности измерений в основном кроются в особенностях метода измерения и технологии производства приборов, реализующих этот метод.

Вопрос количественного учета продукции, находящейся в герметично закрытых резервуарах, для современной промышленности очень актуален. Контроль и мониторинг за количеством продукции в закрытых резервуарах позволяет снизить как непроизводственные потери (хищения), так и производственные потери — протечки, переливы, ненастроенные дозаторы и т.п. Известно большое количество систем контроля позволяющих получить информацию об уровне заполнения резервуара той или иной жидкостью. Контролируемые жидкости могут быть агрессивными средами, такими как кислоты, щелочи, растворы солей и т. д.

При разработке системы качественного и количественного контроля, / приходится сталкиваться с некоторыми жидкостями, которые затрудняют / использование ранее разработанных методов измерения. Возрастающие трет ^ бования к точности и надежности аппаратуры контроля стимулируют теоре\ '

тические и экспериментальные исследования, направленные на модернизацию и совершенствование традиционных способов. Данная работа лежит в русле такого подхода и посвящена анализу акустического тракта, Содержащего криволинейные многослойные структуры. Полученные результаты позволили оптимизировать параметры акустического тракта и увеличить точность измерения уровня.

Объектом исследования является акустический тракт, содержащий многослойные криволинейные структуры, используемый для контроля уровня жидкостных сред в герметичных резервуарах.

Цель диссертационной работы: уменьшение погрешности ультразвуковых уровнемеров, предназначенных для измерения уровня контролируемой среды в вертикальных и горизонтальных резервуарах за счет оптимизации параметров акустического тракта и разработки способа высокоточного определения начала эхосигнала.

Для достижения поставленной цели исследований решены следующие основные задачи:

1. Выявлены основные факторы, влияющие на технические и эксплуатационные характеристики, предъявляемые к системам количественного учета продукции на перерабатывающих предприятиях, в частности, на пивоваренных заводах.

2. Исследован акустический тракт, содержащий криволинейные многослойные структуры.

3. Проанализированы факторы, влияющие на погрешность измерений.

4. Разработаны новые способы обработки акустических сигналов для повышения точности измерения.

5. Осуществлена аппаратурная реализация способа точной регистрации момента прихода акустического импульса.

6. Разработана измерительная аппаратура с улучшенными метрологическими характеристиками для контроля уровня жидкости в герметичных резервуарах и внедрена в практику производства.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе метода геометрической акустики разработана компьютерная модель акустического тракта, содержащего многослойные криволинейные структуры.

2. Проведен теоретический анализ структуры волнового поля в акустическом тракте, содержащем цилиндрические промежуточные слои.

3. Предложен и реализован способ определения времени прихода эхо -сигнала прошедшего через криволинейные слоистые структуры, защищенный патентом РФ №2389981.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивается корректным применением современных численных методов, многочисленными экспериментальными исследованиями, устойчивой воспроизводимостью результатов и сопоставлением результатов, полученных разными методами и другими авторами.

Достоверность полученных результатов подтверждается практической разработкой системы количественного контроля жидкостей в вертикальных резервуарах.

Практическая значимость заключается в разработке конструктивных решений и практических рекомендаций по проектированию ультразвуковых уровнемеров, способов уменьшения погрешности определения времени распространения ультразвуковых импульсов в контролируемой среде. Предложен и реализован способ определения временного положения начала эхо-импульса, который позволил существенно снизить погрешность измерений ультразвукового уровнемера. Разработана, изготовлена и внедрена система количественного контроля жидких сред на предприятии ОАО «Томское пиво».

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре промышленной и медицинской электроники Томского политехнического университета в курсах «Электронные промышленные устройства» и «Применение ультразвука в технике и медицине», а также при подготовке магистерских диссертаций.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Компьютерная модель акустического тракта, содержащего криволинейные промежуточные слои, которая позволяет осуществлять теоретические исследования и прогнозировать результирующую форму приемного сигнала.

2. Способ определения временного положения начала эхоимпульса, позволяющий уменьшить погрешность измерения в три раза путем аппроксимации огибающей полиномом второй степени.

3. Техническое решение системы контроля уровня жидкости в герметичных резервуарах.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и осуждались на всероссийской научно практической конференции «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 2003 г.

Публикации. Материалы проведенных исследований опубликованы в 7 печатных работах, включая 1 доклад на конференции, 2 статьи, опубликованные в журналах по перечню ВАК РФ, 3 патента РФ на изобретения и 1 монография. Полный список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Ее содержание изложено на 121 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков и 3 таблицы. Библиографический справочник содержит 109 наименований.

Личный вклад. Автор принимал непосредственное участие в постановке задач и ее реализации. Им разработана модель для расчета акустического поля, содержащая многослойные криволинейные структуры, с учетом характеристик излучателя. Изготовлена экспериментальная установка и написана программа динамической визуализации полученных данных в виде ЗБ изображения. Разработана электрическая схема прибора, написано программное обеспечение для 6-ти канального уровнемера жидкости в герметичных резервуарах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, приведено описание содержания работы и выносимых на защиту основных положений, отражена научная новизна полученных результатов и их практическая ценность.

В первой главе выполнен обзор существующих методов измерения уровня жидкости в закрытых резервуарах, произведено сравнение их технических характеристик, особенности аппаратного исполнения датчиков. Проанализирована возможность использования различных методов измерения применительно к условиям поставленной задачи. Показана важность и актуальность повышения точности измерения уровня и объема в герметичных резервуарах. Отмечена необходимость повышения надежности контроля уровня во время перекачки жидкости в форфасные резервуары. Обоснована необходимость использования эталонного канала при измерении уровня ультразвуковым методом и применение манометрического канала в процессе приема продукта. В результате проведенного анализа сформулированы задачи исследования.

Во второй главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований ультразвукового тракта, содержащего многослойные криволинейные структуры. На основе метода геометрической акустики получены соотношения, позволяющие рассчитать объемное распределение поля в произвольной точке акустического тракта. Главное достоинство метода геометрической акустики - физическая наглядность, из которой вытекает и относительная простота получаемых формул для анализа акустического поля.

Сформулированы исходные положения и принципиальные допущения, которые будут использованы в последующем анализе.

1. Анализ выполнен при условии, что размеры излучателя превышают несколько длин волн, а сам он заключён в абсолютно жесткий экран.

2. Пусть поверхность излучателя совершает осциллирующие колебания, вектор смещения которых совпадает с нормалью к границе раздела сред. Сформулированные допущения являются, по существу, приближением Кирхгоффа при решении волнового уравнения, это решение можно представить в виде:

р=1±Р.^.е—.а8, (1)

2-х г

где р - звуковое давление в произвольной точке поля, р - плотность среды распространения акустического излучения, V — векторное распределение амплитуды колебательной скорости по поверхности излучателя, к - волновое число, площадь поверхности излучателя, г - расстояние от произвольной точки на поверхности излучателя до произвольной точки среды.

Формула (1) является интегралом Гюйгенса - Рэлея и служит математической формой описания принципа Гюйгенса.

3. Суммарный сигнал аддитивно складывается из парциальных сигналов каждой точки поверхности приёмника. Считается, что приёмный пьез-опреобразователь заключён в абсолютно жёсткий экран. Из этого условия вытекает, что краевые дифракционные процессы отсутствуют и из дальнейшего анализа на данном этапе могут быть исключены. Электрический выходной сигнал пьезоэлектрического приёмника возникает в результате прямого пьезоэффекта. Опуская второстепенные составляющие, можно записать:

Е = к-и, (2)

где Е - напряжённость электрического поля, возникающая при воздействии звукового давления, и - механическое напряжение, И - пьезоконстанта материала пьезоприёмника.

Механическое напряжение в данном случае является звуковым давлением, представленным выражением (1). Считаем в первом приближении, что зондирующие воздействия имеют уровень, который однозначно сохраняет линейность аналитических зависимостей (1) и (2). Возникающие в результате такого допущения погрешности не превышают величин второго порядка малости.

4. Считается также, что акустические лучи не имеют геометрических параметров, кроме длины, а их распространение подчиняется принципу Ферма.

5. Механизм отражения описывается законами Снеллиуса. Количественные соотношения вычисляются с помощью формул Френеля для наклонного падения.

На рис.1 показан акустический тракт, содержащий пьезокерамический излучатель, протектор и стенку криволинейного (цилиндрического) резервуара. Показан также ход прямых лучей и лучей, сформированных многократным отражением в стенке резервуара.

Рис.1. Траектория прохождения ультразвукового импульса через многослойную среду: 1- пьезокерамический излучатель; 2 - протектор; 3 - металлическая стенка резервуара; 4 - иммерсионная среда; 5 - лучи

Вычисление интеграла (1) по поверхности излучателя возможно только численными методами. Замена операции интегрирования операцией суммирования сопровождается ошибкой дискретизации. Для ее оценки предложен способ, основанный на анализе результатов вычислений, выполненных с различным количеством разбиений. Последовательно увеличивая число разбиений участков поверхности, и производя вычисления, получаем набор значений составляющих сходящийся ряд. Замена интеграла (1) суммой, составленной с учётом перечисленных выше требований, приводит к выражению:

v-'Sin (co-t-k-r,)

Р = }_-— • cosan . (3)

i=l r¡

Выходной сигнал приёмника, размеры которого, как правило, существенно отличаются от точечного пьезопреобразователя, формируется путём аддитивного сложения сигналов точечных приемников. На рис. 2 показана зависимость погрешности расчёта амплитуды сигнала, вызванная квантованием, числа разложений. График 1 и 2 рассчитан для различных расстояний от излучателя.

s

0.1 о

-О. J -0 2 -0.3 -0.4 -0,5

20 40 ftfl 80 100 120 140

Рис. 2. Зависимость погрешности расчета относительной амплитуды: 1 - дальность 1000 мм.; 2 - дальность 2000 мм.

На практике наиболее часто встречается режим ударного возбуждения. Аналогом колебаний датчика могут служить колебания круглой мембраны, края которой либо жестко закреплены, либо на краю мембраны действует упругая сила, пропорциональная величине отклонения мембраны. Рассмотренные варианты соответствуют краевым условиям задачи о колебании мембраны. Если U(r,t) - амплитуда поперечных колебаний точек мембраны, то уравнение свободных колебаний мембраны с жестким закреплением краев будет иметь вид:

£/„=с2 А и,

где U„ - вторая производная амплитуды колебаний по времени, С - скорость распространения изгибных колебаний, AU - оператор Лапласа, соответственно при начальных условиях:

UL=A> 4,0=°'

и граничном условии:

2

7 \ .......\ ✓

" 7 1 1

1 1

1 1

где А - остаточная амплитуда после снятия возбуждения, £/, - первая производная по времени, г - текущая координата по радиусу, Ъ - радиус мембра-

Для свободных колебаний мембраны с упругим закреплением краев изменяются только граничные условия:

о-иг\г__ь=к-и\г__ъ ^ иг+н-и\г__ь=о,

где (7 - модуль сдвига, О ■ и, - упругая сила, и, - первая производная по радиусу.

Решение уравнения будет иметь вид:

ы ак Ь Ъ

где ак - положительные корни уравнения /0(х)=0.

Используя полученные значения корней, были проведены расчеты зависимости амплитуды продольных колебаний поверхности мембраны от времени. Результаты расчетов выражения (4) представлены на рис.3. Экспериментальные исследования деформации поверхности пьезокерамических датчиков подтвердили правильность проведенных расчетов.

14

а б

Рис.3. Псевдообъемное изображение структуры поля на поверхности датчика: а - эксперимент; б - результат математического моделирования

Произведено исследование эффективности различных методов возбуждения ультразвуковых колебаний. Критерием, по которому оценивалась эффективность, служила форма и амплитуда сигнала на приемном датчике. Результаты эксперимента показали, что ударному возбуждению с амплитудой 40 вольт, соответствует возбуждение радиоимпульсом с амплитудой 200 милливольт на частоте акустической прозрачности стенки резервуара.

По результатам математического моделирования предложена методика определения параметров возбуждающего радиоимпульса, смоделированы и получены экспериментальные подтверждения зависимости формы огибающей электрического сигнала на выходе приемного датчика в зависимости от параметров возбуждающего радиоимпульса, свойств и геометрических размеров протектора, материала, толщины и радиуса закругления стенки резервуара.

Анализ полученных результатов показывает высокую эффективность исследования, проведенного предлагаемым методом расчёта процессов распространения акустических колебаний. Данная методика, даёт возможность получать результаты не только об обобщённых параметрах, таких как распределение амплитуд, но также позволяет исследовать амплитудно-фазовое распределение поля, рассчитывать форму сигнала в любой его точке или интегрированный сигнал любой области. Это позволяет прогнозировать результат применения излучателей и приёмников акустических колебаний практически любой конфигурации.

Большое значение имеет информация о форме сигнала на приёмнике. Именно это служит необходимым условием оптимизации электронного приёмного тракта, имеющей целью получения высоких технических характеристик разрабатываемой аппаратуры. Геометрический метод с применением численного моделирования позволяет сравнительно простыми средствами, без привлечения спектрального анализа на основе преобразований Фурье, вычислять форму принятого сигнала. При этом следует учитывать, что форма зондирующего импульса может быть абсолютно произвольной и даже не описываться каким-либо аналитическим выражением.

В третьей главе описываются методы обработки принятых акустических сигналов. Проводится анализ погрешностей возникающих при определении времени прохождения ультразвукового импульса через контролируемую среду. Погрешность обусловлена тем, что в акустической локации применяются сигналы относительно низкой частоты, время распространения сигнала и его период становятся сравнимыми величинами. Для возбуждения упругих колебаний используют датчики, представляющие собой электроакустическую систему, которая обладает собственной частотой и добротностью. В случае гомогенной изотропной среды распространения сигнал приемника представляет собой модулированный радиоимпульс. Крутизна нарастания фронта огибающей определяется механической добротностью всей системы, включающей пьезоизлучатель, контролируемую среду и пьезоприемник. На рис.4 представлена типичная осциллограмма сигнала, снимаемого с ультразвукового приемного датчика.

Метод определения времени прохождения ультразвукового импульса, получивший наибольшее распространение, основывается на использовании триггера для формирования временного интервала и подсчете количества импульсов в цуге, соответствующем определяемому времени. Начало отсчета устанавливается по переднему фронту возбуждающего импульса, окончание определяется в момент равенства опорного напряжения и мгновенного значения напряжения на втором входе компаратора. Недостатком этого метода является слабая контролируемость интервала времени между началом эхо-импульса и срабатыванием порогового устройства, которое может изменяться при изменении состава среды или других факторов.

«»в,» 531.»

Рис. 4. Форма импульсного сигнала на приемнике при локации через боковую стенку форфасного танка.

Для решения задачи повышения точности таких измерений можно применить два пороговых устройства - компараторов. При этом контролируется время задержки срабатывания первого и второго пороговых устройств. После измерения временного интервала между излученным импульсом и срабатыванием порогового устройства, используя второе пороговое устройство, определяют время задержки срабатывания первого порогового устройства от начала эхоимпульса из выражения:

Д1=———(г2-г.) (5)

С/2-гл ,

где Ш - опорное напряжение первого порогового устройства, Ш - опорное напряжение второго порогового устройства, I, - время срабатывания первого порогового устройства, время срабатывания второго порогового устройства,

после этого определяют время распространения ультразвукового импульса в контролируемой среде из выражения:

их

1 „И.-^^, -" 1 ' [/2-С/1

{ч-о-

(6)

Однако огибающая переднего фронта эхосигнала, как правило, не описывается линейной функцией. Пример реальных сигналов приведен на рис. 5. Поэтому для повышения точности предложен способ, базирующийся на аппроксимации нарастающей части огибающей импульсного сигнала полиномом второй степени вида:

я = а-12+Ь-1 + с, (7)

где 5 - амплитуда огибающей, / - время, а, Ъ, с- коэффициенты полинома.

В общем случае, огибающие максимальных и минимальных экстремумов в соседних периодах импульсного сигнала могут быть различными. Для их описания предлагается использовать два полинома - для максимальных и минимальных величин, которые имеют две общие точки, одна из которых является началом исследуемого сигнала.

Рис.5. Диаграммы сигналов, имеющих равные пиковые значения, но различающиеся формой огибающей

Аналитическое выражение расчёта времени прихода сигнала, принимает вид: (a -a.)-t2+(b -b )-t + (c -с ) = 0, (8)

V max min / V itex min / V max min / ' \ '

где индексы при коэффициентах указывают на принадлежность их к аппроксимирующим полиномам максимальных и минимальных экстремумов.

В реальных условиях на форму эхоимпульса существенно влияют помехи и шумы, которые приводят к ошибкам при расчёте уравнений огибающих. Чтобы уменьшить влияние неравномерности нарастания фронта на расчёт, для нахождения коэффициентов уравнения использован метод наименьших квадратов. Коэффициенты аппроксимации находят путём решения системы уравнений:

I'.J 4+*•Ь-

1=1 1=1 i=l i=l

±t-s,=a-±tl+b±t +c-±t,, (9)

i=l M M i=l

п п п

. /=1 i=i i=i

где п - количество точек, выбранных для полиномиальной аппроксимации, индекс i - текущий номер экспериментальной точки.

Решение системы уравнений (9) проводилось с помощью метода Крамера. Предложенный способ определения временного положения эхоимпульса защищен патентом РФ. Определена минимальная частота дискретизации входного сигнала, обеспечивающая однозначное определение экстремумов в одном периоде входного сигнала. Погрешность в определении максимальной амплитуды ограничена величиной S, что определяет количество отсчетов выражением:

1V=----(Ю)

arccos(l - S)

Результат расчета, проведенный в соответствии с выражением (10), представлен на рис. 6.

туды сигнала от количества отсчетов на одном периоде

Результаты экспериментальных исследований представлены на рис. 7.

«се 1000 1Ш Ш 1500 МОО >300 «00 Ш >-™*

Рис.7. Зависимость погрешности измерения уровня от расстояния,

1 - метод одного компаратора, 2 - метод аппроксимации огибающей эхоимпульса полиномом второго порядка, 3 - метод аппроксимации огибающей эхоимпульса полиномом третьего порядка.

Применение способа, базирующегося на аппроксимации нарастающей части огибающей импульсного сигнала полиномом второй степени для определения времени прихода эхоимпульса позволяет не менее чем в три раза повысить точность измерения ультразвуковых приборов, использующих время -импульсный метод. Данный метод подразумевает значительное усложнение регистрирующей аппаратуры и требует выполнения большого числа математических расчетов повышенной точности в управляющем контроллере.

В четвертой главе описывается структурная схема измерительного комплекса. Работа измерительного комплекса, представлена в 3-х уровневой системе сбора, обработки, передачи, отображения и хранения информации.

1 - уровень - Измерительный Контроллер, модуль (ИК), выполняет ввод данных с 4-х каналов: 2-х ультразвуковых и 2-х манометрических и осуществляет предварительную обработку вводимой информации. Его структурная схема показана на рис.8.

2 - уровень - Блок Связи - Питания (БСП). Осуществляет выработку питающих напряжений, опрос ИК по интерфейсу 118-485, формирование сигнала привязки к нулю напряжения сети, пересылку получаемой информации в персональный компьютер (ПК), отображение информации, поступающей с каждого из ИК.

3 - уровень - персональный компьютер (ПК) осуществляет прием всей получаемой информации, ее обработку, визуализацию, архивирование.

3 Уровень

ПК

/

БСП

О О ООО о г— □□□ 1-

(С

Э2

М

2 Уровень

ик <

Э1

И1

М1

1 уровень

~»|ик ^

Р

ик

п

ик

р

►[ик ^

Рис. 8. Структурная схема измерительного комплекса.

Структурная схема измерительного контроллера показана на рис. 9. Она состоит из следующих основных узлов:

• ультразвуковой измерительной части.

• манометрической измерительной части.

• блока связи.

• управляющего процессора.

• интерфейса индикатора.

Связь с БСП осуществляется по интерфейсу 118-485. Сигнал синхронизации с сетью поступают по кабелю связи - питания.

Рис. 9. Структурная схема Измерительного контроллера. 15

Ультразвуковая система состоит из двух каналов измерения. Первый канал - эталонный, он состоит из двух датчиков, укрепленных на диаметрально противоположных стенках танка. Один из датчиков является излучающим, второй приемным. Блок формирования импульса состоит из генератора высокой частоты, усилителя мощности и ЬС-фильтра. Частота генератора в небольших пределах меняется при помощи переменного резистора. Выбор частоты зондирующего импульса определяется параметрами стенки исследуемого резервуара. Все измерения проводятся вблизи перехода через О сетевого напряжения. Через интерфейс индикатора, подключенного через специальную плату с шестью индикаторами и 4 кнопками, можно индицировать значения, получаемые со всех каналов измерения. При помощи кнопок 'Режим', '+', '-', 'Ввод1, можно изменять константы, участвующие в расчетах уровня жидкости в резервуаре. Блок стабилизаторов обеспечивает питающие напряжение необходимое для нормальной работы устройства. Связь с блоком связи - питания осуществляется по интерфейсу 118-485.

Данные со всех измерительных контроллеров поступают через БСП в персональный компьютер. Управляющая программа осуществляет архивацию получаемых данных, оперативно отображает полученную информации в виде диаграммы уровней, текстовых значений контролируемых параметров и графиков технологических процессов. Вид окна управляющей программы приведен на рис. 10.

Овьем | Таблица | Тарировка) Служебная j

0.0 дл 0.0 дл 0.0 дл 0 0 дл 0.0 дл

0.00 атм 0.00 атм 0.00 атм • 0.00 атм • 0.00 атм

О мм

Еталон 1508Э Ет<

СО 2 0.0« СО

Плотность 00,0* Плотность ОО.ОН Плотность 00.0*

{пустой

О мм

Ет«яом 15383 CÖ2 0.0*

Плотность 00.0?

О мм

Еталон 15583 Еталон 15583

С02 0,0,'S СО 2 О,ОХ

Плотность ОО.ОХ Плотность 00.0*

Пустой Г Мойка Налив Хранение <" Розлив

! 2 Танк ; Г Пустой \ (• Мойка i Г Налив

jkpiorep темный jr| jkpiorep спец jrj |к Рождества " 3 рГустой

; ЗТанк j Г Пустой j i" Мойка ; Налив

4 Танк Г Пустой <~ Мойка Г Налив

Хранение Г Розлив

i Г Пустой

: 6 Танк Пустой Г Мойка

Рис. 10. Пример основного окна индикации уровня и объема жидкости в 6 резервуарах.

Сервисная программа, на основе архивной информации, осуществляет анализ работы как производственного цеха в целом, так и каждого резервуара в отдельности. На рис. 11 показано окно интерфейса программного обеспечения системы контроля уровня продуктов в форфасных резервуарах, включающей два каналов акустического и два канала манометрического контроля и расчетный уровень и объем жидкости в резервуаре.

16

Иканал

V'

Объем

.Эканал

- ... ' : В ман. , Д. ------- 1 ПШ211..

^ ----------------.1-. ...¿О, , ;............. / Г .1/ : Н ман. ^Уровень Ж *

; >— к/

Рис. 11. График временных зависимостей.

Внешний вид измерительного контроллера, установленного на фор-фасном резервуаре, приведен на рис.12.

Рис. 12. Внешний вид измерительного контролера.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Создана компьютерная модель акустического тракта, содержащего криволинейные промежуточные слои, которая позволяет осуществлять численные теоретические исследования и прогнозировать форму результирующего приемного сигнала с целью оптимизации параметров.

2. Разработан способ определения временного положения начала эхоим-пульса, позволяющий уменьшить погрешность измерения в три раза путем аппроксимации огибающей полиномом второго порядка.

3. Разработан способ определения временного положения начала эхоим-пульса, позволяющий повысить точность измерения путем использования двух компараторов.

4. Разработана изготовлена и внедрена в производство комплексная система контроля продукции в форфасном цехе ОАО "Томское пиво".

5. Разработанные системы защищены патентами РФ: "Способ компенсации погрешности измерения ультразвукового уровнемера", "Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового уровнемера", "Система количественного учета пива в форфасном цехе".

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ

1. Сорокин П.В. Определение временного положения акустического импульса методом аппроксимации огибающей сигнала. / Солдатов А.И., Сорокин П.В., Макаров B.C. // Известия Южного федерального университета. - Технические науки, 2009.-№ 10.-с. 178-184.

2. Сорокин П.В. Анализ погрешностей в определении временного положения эхо-сигнала при аппроксимации его огибающей полиномом второй степени. / А.И. Солдатов, П.В.Сорокин, A.A. Солдатов. // Известия Южного федерального университета. Технические науки, 2010, - № 9. - с. 92-97.

Патенты

3. Устройство измерения количества пива в форфасном танке \ Патент РФ на изобретение №2253093 \ заявитель и патентообладатель Томский политехнический университет. - опубл. 27.05.2005, Бюлл. №15. -3 с.

4. Способ компенсации погрешности измерения ультразвукового уровнемера: патент РФ на изобретение № 2389981. / Сорокин П.В. и др., заявитель и патентообладатель Томский политехнический университет.

- опубл. 20.05.2010, Бюлл. №14. - 3 с.

5. Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового уровнемера: патент РФ на изобретение № 2396521. / Сорокин П.В. и др., заявитель и патентообладатель Томский политехнический университет.

- опубл. 10.08.2010, Бюлл. №22. - 3 с.

Монографии

6. Сорокин П.В. Приборы контроля на основе акустических волноводов [монография] / Солдатов А.И., Макаров B.C., Сорокин П.В., —Изд. ТПУ, 2011.

- 121 с.

Статьи в других изданиях

7. Сорокин П.В. Система количественного учета пива в форфасном цехе \\ Це-хановский С.А, Макаров B.C., Солдатов А.И., Сорокин П.В. \\ Материалы всероссийской научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления». - Томск, изд. ИОА СО РАН, 2003,- с.126.

Отпечатано в Издательстве ТПУ в полном соответствии

с качеством предоставленного орнгннал-макета

Подтесано к гааш J5.04J2011.Фсршг 60x84/16. Бумага «Снстурочка». Печать XEROX. Усл.печ.л. 1,16. Уч.-изд.л. 1,05. _Заказ 516-11. Тираж 100 экз._

Национальный исследовательский Томский политехнический университет Система менеджмента качества Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2008

ШТНЬСТВО^ТПГ. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 Тел./факс: 8(3822) 56-35-35, www.tpu.ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Анализ методов измерения объема в закрытых. резервуарах.

1.1. Методы измерения объема.

1.2. Измерение уровня жидкостей в закрытых резервуарах.

1.3. Совмещенные методы измерения уровня жидких веществ.

ГЛАВА 2. Расчет акустического поля при излучении с криволинейной поверхности.

2.1. Обзор методов расчета акустического поля на поверхности излучателя

2.2. Особенности формирования акустического поля в резервуарах с произвольной кривизной стенок.

2.3. Исследование датчиков.

2.3.1. Ударное возбуждение.

2.3.2. Возбуждение радиоимпульсом.

2.3.3. Прохождение ультразвукового импульса через плоский слой.

2.3.4. Прохождение ультразвукового импульса через криволинейную поверхность.

2.4. Диаграмма направленности излучающей поверхности внутри резервуара в гомогенной жидкостной среде с учетом кривизны стенок.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. Методы обработки акустических сигналов.

3.1. Анализ погрешностей акустических сигналов.

3.2. Использование двух компараторов для компенсации погрешности определения момента прихода радиоимпульса.

3.3. Определение временного положения акустического импульса методом аппроксимации огибающей сигнала степенным полиномом второй степени

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ СРЕД В РЕЗЕРВУАРАХ.

4.1. Структурная схема измерительного комплекса.

4.2. Структурная схема Измерительного Контроллера.

4.3. Ультразвуковая система.

4.4. Манометрическая система.

4.5. Система передачи данных в персональный компьютер.

4.6. Алгоритм обработки информации.

4.7. Программа ввода данных.

4.8. Визуализация полученных данных, интерфейс пользователя.

4.9. Программа анализа работы управляющего контроллера и учета пива

4.10. Инструменты.

ВЫВОДЫ.

Актуальность работы. Во многих отраслях промышленности очень широко используются герметичные резервуары для хранения готовой продукции. Часто это токсичные, химически активные жидкости или пищевые продукты. Особенности этих веществ таковы, что безопасно с ними контактировать может ограниченное число материалов. Существует большое количество различных методов, при помощи которых возможно определение уровня жидкости в резервуаре [1]. Большая часть методов подразумевает помещение датчиков измерения уровня во внутреннее пространство резервуара. Для некоторых методов измерения уровня необходим физический контакт контролируемой среды с датчиком. Во многих случаях эти методы и средства не реализуемы. Существующие на сегодняшний день методы измерения объема продукции, основанные на использовании расходомеров и счетчиков количества, имеют невысокую точность, в лучшем случае доли процента, и позволяют измерить объем только во время перекачки продукции. Потери, обусловленные погрешностью измерения, значительно превышают стоимость приборов учета объема продукции, находящейся в герметичных резервуарах. Поэтому задачи последующего повышения эффективности ультразвукового метода, в частности точности, актуальны и по сей день. Перспективы повышения точности измерений в основном обеспечиваются в особенностях метода измерения и технологии производства приборов, реализующих этот метод.

Вопрос количественного учета продукции, находящейся в герметично закрытых резервуарах для современной промышленности очень актуален. Контроль и мониторинг за количеством продукции в закрытых резервуарах позволяет снизить как непроизводственные потери (хищения), так и производственные - протечки, переливы, не настроенные дозаторы и т.п. Известно большое количество систем контроля, позволяющих получить информацию об уровне заполнения резервуара той или иной жидкостью. В своем большинстве эти сис4 темы измерения уровня заполнения требуют наличие датчика, вступающего в контакт с измеряемой средой. Контролируемые жидкости могут быть агрессивными средами: кислотами, основаниями, растворами солей и т. д. Можно подобрать материалы для датчиков, которые не будут взаимодействовать с измеряемой средой. Однако для задачи измерения уровня некоторых сред, например пива в закрытом танке, все гораздо сложнее. Здесь недопустимо наличие мест, в которых могут остаться следы продукции, так как при следующем заполнении танка в пиво попадут гнилостные бактерии, что приведет к кардинальному изменению вкуса пива. Поэтому присутствие, каких либо датчиков, имеющих контакт с измеряемой средой, желательно минимизировать. Производство пива представляет сложный биохимический процесс, требующий постоянного контроля как количественного, так и качественного состава продукции. Конечная стадия производства - выдержка пива в течение 12 - 24 часов в герметичных резервуарах в форфасном цехе. После завершения процесса выдержки его разливают в бутылки или кеги. Форфасный цех, на примере предприятия "Томское пиво" представляет собой термостабилизированное помещение, в котором поддерживается температура +2° С - +6° С. В цехе расположено 6 вертикальных резервуаров объемом 20 кубических метров каждый, в которых и происходит окончательная выдержка пива. Перекачка пива из бродильного цеха в форфасный осуществляется через фильтр, очищающий пиво от твердых остатков, мощными насосами со скоростью до 14 тонн в час. Так как пиво - сложный продукт с ограниченным сроком годности, то все операции осуществляются под избыточным давлением 85 кПа- 140 кПа в атмосфере углекислого газа. Резервуары герметично закрыты, и в случае их переполнения возникает гидравлический удар, выводящий из строя фильтр. Происходит разгерметизация форфасного танка, что может привести к остановке производства как минимум на неделю. Важным фактором основного назначения системы количественно учета пива является также контроль заполнения танка пивом во время налива.

Измерение объема жидкости в герметично закрытом резервуаре, в котором содержится пищевой продукт - ответственная задача. Требования к материалам датчиков контроля, соприкасающимся с пищевыми продуктами, очень высоки: это несколько используемых в настоящее время сортов нержавеющей стали. Принципы ультразвуковых колебаний, способных проходить через твердые и жидкие материалы, отражаясь в местах соприкосновения веществ с различными параметрами, делают их незаменимым инструментом для разработки датчиков измерения уровня жидких сред в герметичных резервуарах со стенками из твердосплавных материалов стали, сплавов титана, наноматериалов и т.д. На определенных частотах, зависящих от материала и толщины, металлическая стенка становится прозрачной для ультразвуковых волн, что делает возможным "просвечивать" жидкое вещество, находящееся внутри закрытого резервуара.

Цель работы: повышение точности ультразвуковых уровнемеров, предназначенных для измерения уровня контролируемой среды в вертикальных и горизонтальных резервуарах, за счет оптимизации параметров акустического тракта и разработка способа высокоточного определения начала эхосигнала.

Для достижения поставленной цели исследований необходимо решить следующие основные задачи:

1. Выявить основные факторы, влияющие на технические и эксплуатационные характеристики, предъявляемые к системам количественного учета продукции на пивоваренных заводах.

2. Исследовать акустический тракт, содержащий криволинейные многослойные структуры.

3. Проанализировать факторы, вызывающие возникновение повышенных погрешностей измерений.

4. Разработать новые методы и способы обработки акустических сигналов для уменьшения погрешности измерения.

5. Осуществить реализацию на конкретно отработанной аппаратуре способа точной регистрации момента прихода акустического эхосигнала и его координатное положение в фиксированные моменты времени.

6. Разработать измерительную аппаратуру с улучшенными метрологическими характеристиками для контроля уровня жидкости в герметичных резервуарах и внедрить в практику производства.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились на основе геометрической акустики на принципах Гюйгенса и Френеля, решение волнового уравнения в приближении Киргоффа, в виде интеграла Гюйгенса-Рэлея с использованием метода геометрической акустики. Аппроксимация экспериментальных результатов производилась методом наименьших квадратов. При моделировании использовались пакет программ математического моделирования MathCAD, MathLab, Delphi. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием метода физического эксперимента с последующей обработкой данных статистическими методами, основанными с использованием соотношений Стьюдента.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивается корректным применением современных численных методов, многочисленными экспериментальными исследованиями, устойчивой воспроизводимостью результатов и сопоставлением результатов, полученных разными методами. Достоверность полученных результатов подтверждается практической разработкой системы количественного учета жидкости в резервуарах, внедренной на предприятии "Томское пиво".

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. На основе метода геометрической акустики разработана модель акустического тракта, содержащего многослойные криволинейные структуры.

2. Предложен и реализован способ определения времени прихода эхо -сигнала при прохождении через криволинейные резонансные структуры, защищенный патентом РФ Ш2389981.

3. Разработано и создано устройство обработки акустических сигналов, защищенное патентом РФ № 2396521.

4. Предложен способ и создана система количественного учета пива, защищенная патентом РФ №2253093.

Практическая значимость заключается в разработке конструктивных решений и практических рекомендаций по построению ультразвуковых уровнемеров, способов уменьшения погрешности, определения времени распространения ультразвуковых импульсов в контролируемой среде. Разработана и защищена патентом система количественного учета жидкости в форфасном цехе. Предложенный способ определения временного положения начала импульса, позволил существенно уменьшить погрешность измерений ультразвукового уровнемера.

Система количественного контроля жидкости в резервуарах защищена патентами РФ (№2253093, №2389981, №2396521) и внедрена на предприятии ОАО «Томское пиво».

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре промышленной и медицинской электроники Томского политехнического университета в курсах «Электронные промышленные устройства» и «Применение ультразвука в технике и медицине», а также при подготовке магистерских диссертаций.

Личный вклад. Разработана модель для расчета акустического поля, содержащая многослойные структуры, с учетом характеристик излучателя. Разработана экспериментальная установка по регистрации сигналов с поверхности излучателей и написана программа визуализации данных. Разработана электрическая схема, написано программное обеспечение для 6-канального уровнемера для предприятия 'Томское пиво'.

Основные научные исследования, теоретические выводы, разработка программного обеспечения, моделирование на ЭВМ получены автором самостоятельно. Постановка задач теоретических и экспериментальных исследований в натурных испытаниях, разработка системы количественного учета выполнялись совместно с соавторами, фамилии которых указанны в списке опубликованных работ [2-5].

Реализация результатов работы. В диссертационной работе предложен и разработан 6-канальный уровнемер для форфасного цеха предприятия "Томское пиво". Разрешающая способность составляет 0.1 мм, или 0.6 литра, при общей погрешности измерения объема ±15 литров. На основе опыта полученного при разработке и внедрении 6-канального уровнемера, разработан ультразвуковой 16-канальный уровнемер для измерения уровня бензина и подтоварной воды в резервуарах. Алгоритмы связи и самотестирования, реализованные в контроллере, позволили создать устройство, которое можно быстро подключить к объекту измерения.

Апробация работы. Основные результаты работы диссертации докладывались и обсуждались на всероссийской научно-практической конференции «Электронные средства и системы управления» в 2003 году.

Публикации: по материалам проведенных исследований опубликовано 7 печатных работ, включая 3 статьи, опубликованных в журналах по перечню ВАК РФ, 3 патента РФ на изобретения и 1 монография [2-8].

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и списка литературы, включающее 109 наименований, содержит 121 страницу основного машинописного текста, 58 рисунков и 3 таблицы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработаны методы и средства измерения объемного наполнения жидкостей в закрытых резервуарах, на основе анализа выявлены их достоинства и недостатки применительно к ранее разработанным методам и средствам для измерения уровня в герметичных сосудах и резервуарах. Обосновано применение ультразвукового метода как основного для измерения уровня в герметичных резервуарах и манометрического как дополнительного.

2. Предложен математический метод исследования ультразвукового импульса при проходе через многослойные криволинейные поверхности в контролируемой среде, в фиксируемые моменты времени, позволяющий моделировать форму приемного сигнала в зависимости от амплитуды и частоты.

3. Разработан математический метод описания режима двух компараторов и огибающих второго порядка для повышения точности определения начала эхоимпульса.

4. Разработана схема функционального взаимодействия и программная часть 6-ти канального уровнемерного комплекса для регистрации уровня жидкости в сосудах и герметичных резервуарах.

5. Разработанные системы защищены патентами РФ "Способ компенсации погрешности измерения ультразвукового уровнемера", "Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового уровнемера", "Система количественного учета пива в форфасном цехе".

1. http://www.krohne.com/, Web сайт компании KROHNE.

2. Сорокин П.В. Определение временного положения акустического импульса методом аппроксимации огибающей сигнала. / Солдатов А.И., Сорокин П.В., Макаров B.C. // Известия Южного федерального университета. Технические науки, 2009. - № 10. - с. 178-184.

3. Сорокин П.В. Приборы контроля на основе акустических волноводов монография. / Солдатов А.И., Макаров B.C., Сорокин П.В., —Изд. ТПУ, 2011. — 121с.

4. Сорокин П.В., и др. Устройство измерения количества пива в форфасном танке. Патент РФ на изобретение №2253093. Российская Федерация, 27 05 2005 г. Заявитель и патентообладатель Томский политехнический университет. Бюлл. №15.-3 с.

5. Сорокин П.В., и др. Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового уровнемера. Патент РФ на изобретение № 2396521. Российская Федерация, 10 08 2010 г. Заявитель и патентообладатель Томский политехнический университет. Бюлл. №22. 3 с.

6. Н.Андре Анго. Математика для электро и радиоинженеров. М.: Наука, 1965. - 779 с.

7. Голямина И.П. Ультразвук: Маленькая энциклопедия/ М.: Сов. Энциклопедия, 1979.13.http://www.ktekcorp.ru/ , Web сайт компании k-Tek.14.http://energiatlt.ru/. Web сайт компании ЗАО 'ЭНЕРГИЯ'.15.http://www.avtomatica.ruA сайт компании НЛП 'АВТОМАТИКА'.

8. Бергман JI. Ультразвук и его применение в науке и технике. М.: Иностранная литература, 1956.17.http://www.technoline.ru/, сайт компании ТехноЛайн.18.http://www,albatros.ru/, сайт компании Альбатрос.

9. Web сайт компании Dukane Corgjhfnbjy http://www.dukane.com.

10. Гринченко В.Т. Вовк. В.Т. Мацыпура В.Т. Основы акустики. К.: Наукова думка, 2009.

11. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Акустические методы контроля. Книга 2. М.:ВШ, 1991.

12. Ермолов И.Н. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля. Машиностроение, 1986.

13. Агранат Б.А. и др. Основы физики и техники ультразвука. М.: Высшая школа, 1987.

14. Гутин Л.Я. Пьезокерамические излучатели и приемники. ЖТФ, 1945, 15 вып. 4-5.Алешкевич В.А., Деденко Л.Г., Караваев В.А. Колебания и волны. Лекции. М.: МГУ, 2001.

15. Крауткремер Й., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник. М.: Металлургия, 1991.

16. Аменадзе Ю.А. Теория упругости. М.: ВШ, 1976.

17. Бреховких Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973.

18. Бреховких JI.M., Годин O.A. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989.29 .Гальперина А.Н. К конструктивному расчету пакетных пьезокерамического преобразователей. Труды ВНИИТВЧ. Промышленное применение токов высокой частоты, 1966, выпуск 7.9,16.

19. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М.: Наука, 1981.

20. Гринченко В.Т., Вовк И.В. Волновые задачи рассеяния звука на упругих оболочках. К.: Наукова думка, 1986.

21. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М: Наука 1979.

22. Алешкевич В.А., Диденко Л.Г., Караваев В.А. Колебания и волны. Лекции. М: Физический факультет МГУ,2001.

23. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. М.: Наука, 1966.

24. Андронов A.A., Витт A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний. М.: ГИФМЛ, 1959.

25. Балакирев М.К., Гилинский И.А. Волны в пъезокристаллах. Н.: Наука, 1982.

26. Глозман И.А. Пьезокерамика, М.: Энергия, 1972.

27. Горбатов А. А., Рудашевский Г. Е. Акустические методы измерения расстояний и управления. -М.: Энергоиздат, 1981. -208 с.

28. Андронов A.A., Леонтович Е.А., Гордон И.И., Майер А.Г. Качественная теория динамических систем второго порядка. М.: Наука, 1966.

29. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. М.: ВШ, 1980.

30. ОСТ 110444-87. Материалы пьезокерамические. Технические условия.

31. Матаушек И. Ультразвуковая техника. М.: Металлургиздат, 1962Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М.: Наука, 1979.

32. Каблов Г. П., Яковлев А. Н. Гидролокаторы ближнего действия. Л.: Судостроение, 1983. - 200 с.

33. Глозман И.А. Пьезокерамика, М.: Энергия, 1972.

34. Домаркас В.И., Кажис Р.И. Контрольно-измерительные пьезокерамические преобразователи. Вильнюс: Минтис, 1975.

35. Гринченко В.Т., Мелешко В.В. Гармонические колебания и волны в упругих телах. Киев : Наук.думка, 1981.

36. Горелик Г.С. Колебания и волны. М.: ГИФМЛ, 1959.

37. Гутин Л.Я. Пьезокерамические преобразователи. ЖТФ, 1946.

38. Глюкман Л.И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы: справочник/ 3-е издание перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1992.

39. Донской A.B. и др. Ультразвуковые Электротехнические установки / A.B. Донской, O.K. Келлер, Г.С. Кратыш. -2-е издание, переработанное и дополненное Л.: Энергоиздат. Ленинградское отделение, 1982.

40. Келлер O.K. Кратыш Г.С. Лубяницкий Г.Д. Ультразвуковая очистка. Л.: Машиностроение, 1977.

41. Тимошенко С.П., Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле.

42. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Акустические методы контроля. Книга 2. М.: ВШ, 1991.

43. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1980.

44. Изюмов И.М., Линде Д.П. Основы радиотехники. М.: Радио и связь, 1990.

45. Финкелыитейн М. И. Основы радиолокации. М.: Советское радио, 1973. -495 с.

46. Хмелев В.Н., Попов О.В. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве: научная монография/ Алт. Гос. Техн. Ун-т. Им. И.И. Ползунова. -Барнаул: изд. АльГТУ, 1997.

47. Лепендин Л.Ф. Акустика. М.: ВШ, 1978.59.3арембо Л.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. М.: Наука, 1966.бО.Зевеке Г.В. Основы теории цепей: Учебник для вызов, 5-е издание, переработанное-М.: Энергоатомиздат, 1989.

48. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех — М.: Радио и связь, 1981. — 416 с.

49. Исаакович М.А Общая акустика. М.: Наука, 1973.

50. Сапожков М.А. Электроакустика. М.: Связь, 1978.

51. Янковский В.И. Исследование и разработка ультразвуковых методов и средств активного контроля линейных размеров изделий сложной формы: дис. канд. техн. наук. — Томск, 1978. 182 с.

52. Покрас С.И., Покрас А.И., Покрас И.С., Гришанова И.А. Ультразвуковая расходометрия: как и зачем повышать точность измерений. // Датчики и системы. 2007. - №7 - с. 2 - 9.

53. Лэмб Г. Динамическая теория звука. М.: ГИФМЛ, 1960.

54. Магнус К. Колебания. М.: МИР, 1982.

55. Мандельштам Л.И. Полное собрание трудов. М.: Наука, 1955.

56. Матаушек И. Ультразвуковая техника. М.: Металлургиздат, 1962.

57. Мигулин В.В., Медведев В.И., Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Основы теории колебаний. М.: Наука, 1978.

58. Миттра Р., Ли С. Аналитические методы теории волноводов. М.: Мир, 1974.

59. Морз Ф. Колебания и звук. М.: ГИТТЛ, 1949.

60. Мэзон М. Физическая акустика. Методы и приборы ультразвуковых исследований. М.: Мир, 1966.

61. Каневский И.Н. Фокусирование звуковых и ультразвуковых волн. М.: Наука, 1977.

62. Каценеленбаум Б.З. Теория нерегулярных волноводов с медленно меняющимися параметрами. М.: Наука, 1961.

63. Кикучи Е. Ультразвуковые преобразователи. М.: Мир, 1972.

64. Кирьянов Д.В. МаШсас! 12. СПб.: БХВ-Перербург, 2005.

65. Клюев B.B. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. В 2-х книгах. Кн. 2-я- М.: Машиностроение, 1986.

66. Кокс Д., Литл Дж., СГШи Д. Идеалы, Многообразия и алгоритмы. Введение в вычислительные аспекты алгебраической геометрии и коммутативной алгебры. М.: Мир, 2000.

67. Колесников А.Е. Ультразвуковые измерения. М., Изд. Стандартов, 1970.

68. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М: Наука, 1974г.

69. Королев М.В., Карпельсон А.Е., Старков Б.П. О работе резонансных пьезо-преобразователей в режимах излучения и приема. Дефектопия, 1981, № 12.

70. Красильников В.А. Введение в акустику. М.: МГУ 1992.

71. Крамаров С.П. Пьезоэлектрические материалы и преобразователи: Сборник статей. Вып 8. Издательство Ростовского университета, 1989

72. Крылов В.В. Основы теории излучения и рассеяния звука. М.: МГУ, 1988.

73. Лайтхилл Дж. Волны в жидкостях.87,Обморшев А.Н. Введение в теорию колебаний.

74. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний.

75. Паули В. Общие принципы волновой механики. М.: ОГИЗ, 1947.

76. Поль Р.В. Механика, акустика и учение о теплоте. М.: ГИТТЛ, 1957.

77. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн.

78. Селезов И.Т., Кривонос Ю.Г., Яковлев В.В. Рассеяние волн локальными не-однородностями сплошных средах. К.: Наукова думка, 1985.

79. Смаршев М.Д. Направленность гидроакустических антенн. Л.: Судостроение, 1973.

80. Скучик Е. Основы акустики. В 2-х томах. М.: Мир, 1976 2 т.

81. Стретт Дж. В. Теория звука. Т.1 и 2. М.: ГИТТЛ. 1955.

82. Римский-Корсаков A.B. Электоракустика. М.: Связь, 1973.

83. Розенберг Л.Д. Источники мощного ультразвука. Т 1. М.: Наука, 1967.

84. Розенберг Л.Д. Источники мощного ультразвука. Т 2. М.: Наука, 1968.

85. Розенберг Л.Д. Источники мощного ультразвука. Т 3. М.: Наука, 1970.

86. Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. М.: МГУ 1960.

87. Ржевкин С.Н. Задачи по теории звука. М.: МГУ 1976.

88. Рывкин A.A., Рывкин А.З., Хренов JI.C. Справочное пособие по математике для учащихся сред. спец. учеб. заведений и поступающих в вузы. М.: Высш. шк. 1987.

89. Тюлин В.Н. Введение в теорию излучения и рассеяния звука. М. .Наука

90. Уизем Дж. Линейные и нелинейные волны.

91. Фридман В.М. , Герщагал Д.А. Ультразвуковая аппаратура. М.: Госэнер-гоиздат, 1961.

92. Фурдуев В .В. Электроакустика. М.: ГИТТЛ, 1948.

93. Шендеров Е.Л. Волновые задачи гидроакустики. Л.: Судостроение, 1972.

94. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике. М.гНаука, 1968.

95. ОСТ 110444-87. Материалы пьезокерамические. Технические условия.