автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:СВЧ датчик плотности теплового потока

На правах рукописи

005020706

СТАНЧЕНКОВ МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

СВЧ ДАТЧИК ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

2 9 МДР /-012

Казань 2012

005020706

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева-КАИ» на кафедре Радиоэлектронных и квантовых устройств

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Болознев Виктор Васильевич

Официальные оппоненты: Морозов Олег Геннадьевич,

доктор технических наук, профессор КНИТУ-КАИ, заведующий кафедрой Телевидения и мультимедийных систем

Садриев Рамиль Шамилевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электротехника и электроника», Камская государственная инженерно-экономическая академия

Ведущая организация: ФГУП «Всероссийский НИИ Расходометрии»,

г. Казань

Защита состоится 20 апреля 2012г. в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.079.04 при Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А.Н.Туполева по адресу: 420111, г.Казань, ул. К.Маркса, д.31/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте КНИТУ-КАИ www. kai. ru, а также на сайте Министерства образования Российской Федерации.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью организации, просим направлять по адресу: 420111, г.Казань, ул. Карла Маркса, д. 10, на имя учёного секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «Л » марта 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Седов С.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Прогресс в энергомашиностроении сопровождается ростом интенсивности энергомассообмена в тепловых энергетических установках (ТЭУ), скорость истечения продуктов сгорания достигла М-8 и продолжает нарастать. Принципиальная неустойчивость режимов ТЭУ, как открытой термодинамической системы, всегда вызывала необходимость оснащения контрольно-измерительной аппаратурой и средствами автоматики. Сейчас требования к приборному оснащению серьёзно возрастают, особенно в направлении быстродействия. Поэтому внимание разработчиков обращено к контролю наиболее динамичного фактора рабочего процесса - к пламени. С физической точки зрения пламя - это ионизированный газ и его главные параметры совпадают с параметрами газового состояния: объёмом, температурой, давлением и концентрацией частиц. Первый из них в ТЭУ постоянен, быстродействующие манометры известны.

В КГТУ им.А.Н.Туполева разработки в области диагностики космических и авиационных двигателей велись в 80-е годы. В частности, были созданы и экспериментально исследованы датчики на принципах ближней радиолокации. Выявлены основные трудности - подверженность совокупности помех, вызванных агрессивным воздействием побочных факторов процесса горения, и конструктивная совместимость с камерой сгорания. Трудами А.Ш.Чабдарова и позднее Е.Сафоновой предложен, экспериментально исследован и по ряду позиций усовершенствован СВЧ автогенераторный датчик концентрации, удовлетворивший большинству требований, в частности, по термостойкости и ресурсу.

Дальнейшее совершенствование контрольной аппаратуры идёт в направлении создания диагностической системы, включающей датчики всех газовых параметров и обработки совокупности их показаний в реальном времени. Для реализации стоящей задачи необходимо сопоставление спектров контролируемых процессов. Существующие средства контроля температуры свыше 1000 0 С — датчики плотности теплового потока (ПТП) — обладают достаточным быстродействием, но малым ресурсом. В этом плане создание быстродействующего датчика температуры, сочетающего достоинства названных СВЧ и ПТП датчиков, представляется насущной задачей.

Цель работы

Целью настоящей работы является создание научно-обоснованных схемы и конструкции СВЧ датчика плотности теплового потока (ДПТП), входящего в состав системы контроля режимов РД, обеспечивающего

регистрацию флуктуаций температуры в полосе нескольких десятков Гц и способствующего оптимизации режима горения, включая выявление предаварийных ситуаций.

Решаемые задачи

• Оценка электро-и теплофизических свойств пламени, включая выявление спектрально-корреляционных характеристик температуры и других факторов, как возможных источников помех;

• Выработка технических предложений по схеме и конструкции ДПТП с термозависимой антенной;

• Построение физической модели ДПТП при динамическом нагреве и комплексе помех;

• Спектрально-корреляционный анализ динамики ДПТП, установление структуры контрольного сигнала;

• Формулировка диагностического принципа оценки эффективности ДПТП, определение информационной плотности контрольного сигнала и информационной производительности ДПТП;

• Доработка схемы и конструкции ДПТП с улучшенными информационными показателями и с учётом его применения в составе многоканальной диагностической системы.

Методы исследования и достоверность

В диссертационной работе применяется комплексный подход, заключающийся в сочетании методов теоретического анализа и компьютерного моделирования с результатами экспериментальных исследований. В ходе работы над диссертацией использованы:

1. Методы электродинамического анализа состояния плазмы в газовом приближении;

2. Методы теории теплопереноса в газах и твёрдых телах;

3. Методы теории колебаний в приложении к системам с медленно-меняющимися (флуктуирующими) параметрами со статистическими оценками откликов;

4. Методы теории передачи информации;

5. Методы моделирования МАТЬАВ.

Полученные аналитические выражения по структуре сходны с известными, а в предельных случаях совпадают с ними. Результаты анализа находятся в соответствии с многочисленными экспериментальными данными 80-х годов и начала XXI века, а также подтверждены имитационным экспериментом.

Объекты контроля

Камеры сгорания жидкостных (космических) и воздушных (авиационных) ракетных двигателей (РД).

Предмет исследования

СВЧ датчик плотности теплового потока в камере сгорания в применении к косвенной регистрации спектра температурных флуктуаций пламени.

Научная новизна работы

" Разработана электро-теплофизическая модель ДПТП с предварительной оценкой постоянных времени откликов;

■ Проведён анализ динамики электрических и тепловых процессов в их совокупности, определены корреляционные функции и спектральные плотности откликов на температуру и помеховые факторы;

■ В качестве оценки эффективности датчика предложены и вычислены информационная плотность контрольного сигнала и информационная производительность ДПТП, определены квазиоптимальные системные, схемные и конструктивные показатели ТД по этим критериям.

Практическая значимость

Применение быстродействующего ДПТП позволяет реализовать выдвинутые нелинейной термодинамикой (И.Пригожин) предложения о контроле хаотических процессов в открытых термодинамических системах, в наибольшей степени характеризующих их неустойчивость и позволяющих выявить предаварийную ситуацию. В номинальном режиме ТЭУ - улучшение энергетических и экономических показателей.

Реализация результатов работы

Результаты исследования в виде методики внедрены на предприятии СО «Сигнал» г.Нижний Новгород, а также используются в учебном процессе ИРЭТ КНИТУ-КАИ в рамках дисциплины «Устройства генерирования радиосигналов». Использование результатов подтверждено актами о внедрении.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. 19th European frequency and time forum, Besancon, France, 2005;

2. Wave Electronics and its Applications in the Information and Telecommunication Systems, St. Petersburg, Russia, 2005;

3. 20th European frequency and time forum, Braunschweig, Germany, 2006;

4. Четырнадцатой международной молодежной научной конференции: Туполевские чтения, Казань, Россия, 2006;

5. Тринадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов: Радиоэлектроника, электротехника и энергетика, Москва, Россия, 2007;

6. Международной научно-технической конференции: Радиолокация, навигация, связь, Воронеж, Россия, 2007;

7. Девятой международной научно-технической конференции: Проблемы техники и технологии телекоммуникаций, Казань, Россия, 2008.

8. Международной научно-технической конференции: Диагностика-2009, Курск, Россия, 2009.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 работ. Из них статьи: 4 ; в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК: 3 ; патент РФ: 1 ; свидетельство о полезной модели: 1; тезисы конференций : 7.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 74 наименований и четырёх приложений. Она содержит 173 страницы, в том числе 140 страниц основного текста, 60 рисунков, 3 таблицы, приложения на 25 страницах. Автор выражает признательность кандидату технических наук, профессору М.Ю. Застела за постоянное внимание к работе и научные консультации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации. Показана практическая значимость работы, связанной с контролем флуктуаций параметров ТЭУ с помощью высокоинформативных диагностических систем. Сформулирована цель настоящей работы, определены основные научно-технические задачи исследований.

В первой главе проводится обзор известных в настоящее время датчиков температуры, рассматривается принцип их работы, заключающийся в преобразовании температурного воздействия в электрический сигнал, причём преобразование основано на определённом

4

физическом эффекте, а также варианты конструкторского исполнения (в приложении 3 представлен ряд термодатчиков и их технические характеристики). Анализируются особенности СВЧ диагностики процессов горения в ТЭУ, а также возможности и преимущества применения измерителя автодинного типа в качестве датчика температуры.

Во второй главе осуществлён выбор двух вариантов построения датчиков ПТП, описаны их принципы действия и физические модели. Основное содержание главы посвящено анализу динамики ДПТП и отысканию передаточных характеристик.

Оба ТД представляют собой антенно-генераторные модули (рисЛ), предназначенные для установки в стандартном штуцере на стенке камеры сгорания 1 тепловой энергетической установки. Его основные узлы: невыступающая антенна 2 (слабо подверженная эрозии в пламени), автогенератор, образованный полупроводниковым междолинным (МД) или лавинно-пролётным (ЛП) диодом 6, резонатором, включающим стержень 3, внешний цилиндр 4, диэлектрическую втулку 5 и разъёмом 8, через который осуществляется выход измерительного сигнала и питание. Нагрев осуществляется рабочим телом 7, температура которого в пристенной области Г/ , наружная температура Т0. Названные варианты различаются наличием и конструкцией элемента связи с антенной и вытекающими отсюда особенностями формирования измерительного отклика.

В обоих вариантах ДПТП чувствительным элементом является антенна (в рассматриваемых конкретных конструкциях - кольцевая щелевая), размеры которой посредством теплового расширения элементов преобразуются в

7

То

Рис. 1. Обобщённая конструкция АГД, подверженного нагреву

комплексную проводимость. Последняя преобразуется в частоту генерации одним из двух способов - автодинным (с использованием отражения в линию связи с несогласованной антенной) или автогенераторным (с включением антенны непосредственно в резонатор). Ввиду выявленных по ходу исследования преимуществ большее внимание уделено первому варианту.

Конкретные механизмы воздействия всех (контролируемого и помеховых) факторов и формирования соответствующих откликов отображает физическая модель датчика ПТП (рис.2).

Рис.2. Электрические и тепловые процессы в датчике (физическая модель)

Здесь в отличие от известных систем ближней радиолокации большинство помеховых факторов имеют неэлектрический характер, а физический механизм формирования отклика включает механические (вибрации V) и тепловые (теплоперенос Т) явления. Электродинамический характер носят три помехи: концентрация электронов N в плазме пламени, частота их соударений с электронейтралъными частицами у (обе влияют на диэлектрическую проницаемость среды излучения) и собственное радиоизлучение пламени е. Будучи порождены одним технологическим процессом - горением в потоке — все названные факторы коррелированны с контролируемым - температурой пламени в пристенной области камеры сгорания. Дополнительная корреляция откликов порождена ещё тремя группами причин: изменением коэффициента преобразования одного из факторов под влиянием другого, нелинейностями передаточных характеристик и особенностями автодинного эффекта (неизохронность).

Среди антенн, отобранных в ходе предшествующих работ по СВЧ диагностике пламён, для поставленной в данной работе цели наиболее эффективна кольцевая щелевая антенна (КЩА), прорезанная в тонкой мембране. Раскрыв антенны совпадает с огневой поверхностью датчика (рие.1). Анализ отклика антенны на флуктуационный нагрев в виде флуктуаций ширины щели проведён с использованием закономерностей, открытых и изученных ещё Фурье. Путём сопоставления длин температурных волн (зависящих от частоты и температуропроводности металла) с толщиной мембраны установлена эффективна полоса отклика. В просчитанных для медной тонкой мембраны (й < 0,1мм) примерах эта полоса достигает десятков герц.

Поскольку внешний диаметр щели вследствие массивности штуцера и стенок камеры флуктуациям практически не подвержен, а ширина щели много меньше её диаметра, то относительное и быстрое изменение ширины составляет десятки процентов. Электродинамический анализ показал, что изменение реактивной проводимости антенны в функции от ширины щели может быть доведено до 10% и более. Открытым остался вопрос о жёсткости тонкой мембраны при нагреве.

Автодин, как средство ближней радиолокации и датчик физических процессов широко известен. Его особенность в данном применении состоит в многочисленности внешних воздействий, разнообразии физических механизмов формирования частотных откликов и существенном их различии по постоянным времени (по полосе частот). В работе показано, что по отношению к этим воздействиям ДПТП может выступать, как резонансный усилитель, как изохронный автогенератор, как неизохронный автогенератор в автономном режиме и как неавтономный автогенератор (автодин).

Последнему присуще также свойство частотного детектирования. Определены полосы соответствующих откликов (различие которых достигает нескольких порядков).

Анализ динамики автодинного ДПТП проведён путём некоторой коррекции и решения его дифференциального уравнения. Результатом решения является установление зависимости частоты генерации от приложенного воздействия, найденной в спектральном приближении. Конечным результатом анализа является форма огибающей спектральной плотности контрольного сигнала (КС).

Согласно исследованиям свойств плазмы её собственное радиоизлучение в интересующем частотном диапазоне (единицы ГГц) обладает нормальным распределением и белым спектром, а в нашем случае по отношению к колебательному процессу в автодине аддитивен. Его действие имеет два последствия. Часть наведённого в антенне шума, попадающая в полосу резонатора, проникает на выход ДПТП суммируясь с контрольным сигналом. Другая часть претерпевает операцию преобразования частоты, здесь автодин проявляет свойство супергетеродинного приёмника с нулевой промежуточной частотой. Низкочастотные продукты детектирования проникают через фильтр питания, влияют на режим диода. Оба эффекта широко известны. Детальная количественная оценка в диссертационной работе спектральной плотности этой части шума показала, что вследствие существенно большей полосы шума (в сравнении с автодинным откликом) его помеховое влияние на спектр контрольного сигнала значительно. Оно может быть снижено схемотехническими методами.

С учётом громоздких выкладок, во избежание вычислительных ошибок и для удобства сопоставления с известными результатами решение уравнения осуществлено отдельно для детерминированных и случайных компонентов и включает четыре этапа:

■ стационарный режим свободного и «холодного» автогенератора (без антенны и отражения сигнала),

■ то же для автодинного, но «холодного» режима без воздействия помех,

■ то же для «горячего» автодинного режима при квазистатическом нагреве (без помех),

■ динамический режим ТД с учётом воздействия контролируемой температуры и всего комплекса помех.

Аналитические соотношения, полученные в итоге первых трёх этапов анализа, хотя и не содержат результатов, которые не могли быть качественно предсказаны, но конкретизируют параметры автодинного режима в специфических условиях. В частности, они позволяют обосновать выбор

8

рабочей точки по фазе отражённого сигнала (ц = 18...20 0 ), а также учесть неизохронность автодина.

Дальнейшее рассмотрение динамики автодинного ДПТП охватывает весь комплекс отмеченных выше воздействий. Однако главное внимание уделено двум: флуктуациям температуры и влиянию собственного радиоизлучения пламени. Другие помеховые факторы либо изучены ранее в квазистатическом приближении и требуют лишь уточнения, либо подвергаются параллельным исследованиям.

Обилие работ, посвященных неавтономным автоколебательным системам, позволило не только упростить порядок составления и решения дифференциального уравнения автодинного ДПТП, но и на каждом этапе сопоставлять промежуточные результаты с известными. Отклики на температуру и помеховые факторы рассмотрены как флуктуации параметров автогенератора. Особенности, кроме уже упомянутых, состоят в наличии двух квазидетерминированных режимов - «холодного» и «горячего» с разными амплитудами и частотами. Это учтено при выборе рабочей точки и центрировании случайных процессов. В данной (второй) главе пока не вводится в рассмотрение корреляция действующих факторов.

Уравнение диодного автодина совпадает по форме с томсоновским автогенератором, дополненным введением отражения от антенны:

Гл = Г(Т, N, У) ехр[/77(Г, N, V)} О)

Соответствующие укороченные уравнения для амплитуды X и фазы в в тейлоровском приближении и после центрирования случайных процессов путём выбора новой рабочей точки, соответствующей номинальному режиму ТЭУ, имеют вид:

dS

—- = +ПГ cos?7 -i5r +ПГ sinr;-St),

Л (2)

5a> = — = -Пг sin/7 <5,- -П, cos77 -Sr), di

где 5X = SX/Xo - относительное приращение амплитуды, дг, St] - относительное приращение амплитуды и фазы отражения, П3 - прочность предельного цикла, Пг = П3Т - полоса автодинного отклика. Все перечисленные параметры есть функции от (Г, N, V). Генератор неизохронен, так как получить оптимальную рабочую точку по фазе rj не позволяют свойства антенны. Это заметно уменьшает быстродействие ДПТП и искажает спектр контрольного сигнала. Поэтому целесообразно придать отрезку фидерной линии длину, обеспечивающую компенсацию названного эффекта.

Отметим здесь также известное свойство автодина: произведения Пг cost] и Пг sinr; характеризуют не только величину, но и полосу (то есть быстроту) откликов. Вместе с тем эти величины заведомо существенно

превосходят полосу температурного отклика антенны. Спектральная плотность (СП) частотного отклика:

5.(П) = 1

Пр eos2 77 П| П25іп27 ■

Выражение записано для случая слабой корреляции флуктуаций амплитуды и фазы отражения, однако это допущение не всегда справедливо даже при независимости исходных факторов (Т, 1V, V). Соответствующие уточнения сделаны в главе 3.

В изохронном приближении (то есть, при отсутствии второго слагаемого) коэффициент при первом члене определяет передаточную характеристику ДПТП и деформацию исходного спектра. Реально (в циклических частотах) Пг cosr¡ на несколько порядков превышает величину обратную быстродействию автоматики ТЭУ.

По общей структуре СП(3) подобна аналогичным выражениям для автодинов и синхронизированных генераторов. Амплитудный отклик со спектром:

П2 eos2 г] П2 sin2 т]

eos2 r¡ + íl2 ' njsin^ + o* г(

1 П2

(4)

4 П2+П

в целом вносит значительно меньший вклад в контрольный сигнал, но в интересующей полосе частот он существен, так как усложняет вторичную обработку и детектирование контрольного сигнала.

В заключительном разделе второй главы проанализирована динамика варианта ДПТП с конструктивно совмещённой антенной. Здесь антенна встроена в резонатор, возбуждается непосредственно контурным током, а её влияние обусловлено комплексной проводимостью, вносимой в резонатор. Соответственно в дифференциальном уравнении ДПТП отсутствуют члены, отображающие автодинный эффект. Поэтому анализ динамики ДПТП сводится к исследованию свойств автогенератора с частично включённой в контур управляемой ёмкостью.

Показано, что эффективность (крутизна) измерительного преобразования растёт с уменьшением этой ёмкости (в сравнении с эквивалентной ёмкостью коаксиального резонатора). Отсюда следуют практические рекомендации: увеличение ширины щели и уменьшение волнового сопротивления отрезка коаксиала, формирующего резонатор (последнее - путём утолщения центрального проводника). По осуществлению этих мер измерительное преобразование происходит как частотная модуляция в радиосвязи.

В изохронном приближении, которое в данном случае осуществимо, полоса преобразуемых частот электрически неограниченна и определяется только теплофизическими эффектами. Воздействие помехи в виде белого шума собственного радиоизлучения плазмы здесь (в отличие от автодина) не

10

подавляется и поэтому в отношении сигнал / помеха эта схема в сравнении с автодином выигрыша не даёт. С учётом лучшей тепло-и виброзащиты автодинный вариант ДПТП перспективнее, хотя и конструктивно сложнее.

В третьей главе в квазистационарном приближении найдена структура спектра КС, как совокупность откликов ДПТП. Формирование откликов сопровождается преобразованием исходных спектров температуры и помех в соответствии с АЧХ, найденными во второй главе. Компонентами КС являются также продукты корреляции откликов, представленные совместными спектральными плотностями. Найдены и оценены информационная производительность (скорость извлечения информации) по Шеннону и её величина в единичной полосе — информационная плотность; первая из них принята в качестве обобщённой характеристики эффективности ДПТП. Значительным препятствием в решаемых здесь задачах является нестационарность процессов - контролируемого и помеховых. Сформулированы условия квазистационарности: ограничение спектра КС «снизу» и «сверху»; при этом использованы объективные факторы -ограниченное время рабочего цикла ТЭУ, особенности действующей автоматики.

Выявлено пять механизмов корреляции: естественные (присущие пламени), методические (СВЧ зондирование), системные (их три), аппаратурные (нелинейность автодина) и технологические (влияние факторов,сопутствующих горению в потоке).

Первый механизм обусловлен статистической взаимосвязью температуры с концентрацией (ионизационное уравнение Саха-Ленгмюра), второй - нелинейной зависимостью промежуточного параметра ет от частоты соударений; третий (системный) - многоэтапным преобразованием: Т —* (Ьщ , gщ) —> (Г. г}) —> со; четвёртый достаточно раскрыт в главе 2 и, в частности, включает неизохронность. Технологическим фактором являются, например, вибрации корпуса и эрозия.

Вследствие корреляции откликов в состав спектра КС входит 22 дополнительных (помеховых) компонента разной интенсивности, из которых только четыре являются специфичными для автогенераторов и автогенераторных датчиков.

Подробно изучено формирование отклика при совместном воздействии температуры и узкополосной вибропомехи, приводящем к амплитудной модуляции КС. При этом возникает корреляционная связь между частотным откликом на температуру и амплитудным - на вибрацию. Полученные значения совместных СП «амплитуда х частота» и «частота х амплитуда» занимают сравнительно узкую полосу частот вблизи левой границы предварительно ограниченного интервала (7 ...50 Гц). Несмотря на существенную разницу

условий и принятых допущений сходное явление со спектрами отмечено в классических работах по флуктуациям в автогенераторах. Таким образом помеховое влияние корреляции может быть уменьшено при вторичной обработке КС за счёт только рационального и незначительного сужения контролируемой полосы.

В качестве обобщённой оценки эффективности датчиков предложены информационная производительность (ИПр) ЩО), как аналог пропускной способности и её производная по частоте - информационная плотность 1(£3). Оба критерия в большей степени, чем традиционные, соответствуют особенностям объекта контроля - быстрому и непрерывному технологическому процессу и специфике контроля - диагностике, а не спонтанным разовым отсчётам. Критерии также удобны для сопоставления по эффективности с датчиками других параметров и с другими принципами действия (но входящими в состав единой измерительной системы).

С учётом неэргодичности воздействий и небелых спектров откликов для вычисления ИПр по Шеннону применён интегральный оператор:

где (П), (П) - нормированные СП температуры и совокупности помех с продуктами корреляции, £\2 - границы полосы контроля.

В качестве частного случая подробно изучены ИПл и ИПр автодинного датчика под воздействием узкополосной вибропомехи и в присутствии шума, обусловленного собственным радиоизлучением пламени. Варьировались частота и полоса вибровоздействия (добротность огибающей), полоса контрольного сигнала Пк = Ог - и параметры схемы и конструкции датчика. Вибропомеха, деформируя резонатор, вызывает амплитудную модуляцию измерительного сигнала и «обогащает» его спектр ещё двумя корреляционными составляющими «амплитуда*частота» и «частотах амплитуда». Все три (но первая в гораздо большей степени) влияют на ИПл и на рост ИПр по мере расширения полосы контроля до 100 Гц. Шум в пределах полосы контроля сказывается незначительно. Расчётные значения информационной производительности в зависимости от толщины мембраны, радиуса и ширины щели, а также конструкционных материалов лежат в диапазоне 36...80 бит/с. Отмечена существенная зависимость от параметров вибровоздействия.

Сделан вывод, что наряду с традиционными мерами виброзащиты для повышения информативности контроля целесообразна совместная обработка сигналов совокупности датчиков, принадлежащих к многоканальной системе контроля в предположении о наличии полезной информации в «помеховых» откликах.

(5)

В начале четвёртой главы отмечено, что одной из главных тенденций последнего пятилетия в авиации является изменение стратегии в использовании контрольной аппаратуры, адресации и обработке контрольной информации. Одно из направлений новой стратегии -двухэтапная компьютерная обработка в бортовых подсистемах, а затем - в их совокупности. Предложен и запатентован способ многочастотного зондирования внутрикамерного пространства ненаправленным радиоизлучением с автодинным преобразованием контролируемых параметров в частоты. Отклик в каждом канале представлен линейной совокупностью парциальных откликов на основные параметры: температуру, концентрацию, вибрацию и собственное радиоизлучение пламени. В рамках предложенного способа осуществляется первый этап обработки: решение системы линейных уравнений (по Крамеру) в предположении, что корреляционные компоненты спектров малы.

Разрешимость системы уравнений и минимизация погрешностей достигается, в частности, увеличением главного детерминанта, составленного из коэффициентов преобразования параметров в частоту. Технически это осуществляется подбором коэффициентов преобразования параметров АГ,Т,У,Е, причём главным средством здесь является выбор зондирующих частот, который осуществлён в соответствии с пятью существенными признаками изобретения.

Результаты глав 2 и 3 подсказывают и другие возможности влияния на температурные отклики: изменение ширины щели, толщины мембраны и даже выбор металла с иным коэффициентом линейного расширения. Простота алгоритма Крамера позволяет осуществить первый этап обработки совокупности контрольных сигналов в реальном масштабе времени и существенно повысить информационную производительность системы контроля. Уменьшение корреляционных погрешностей данного способа не входит в задачи диссертационной работы.

Дальнейшее содержание четвёртой главы посвящено имитационной модели ДПТП, целью создания которой является количественное подтверждение основных теоретических результатов, полученных во второй и третьей главах, а именно структуре контрольного сигнала, как совокупности откликов датчика на контролируемые и помеховые воздействия.

Созданы виртуальные узлы физической модели датчика, отображающие основные пути воздействия пламени и сопутствующих процессов на ДПТП. Проведено исследование прохождения имитированных воздействий и вызванных ими электрических сигналов через виртуальные узлы, а также варьирование доступных параметров узлов датчика с целью отыскания квазиоптимального сочетания этих параметров.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Динамичность высокоскоростного турбулентного потока в камерах сгорания обуславливает широкий спектр температурных флуктуаций, доступных для радиоволнового контроля в должной полосе. Спектры других физических факторов - концентрации электронов, частоты их соударений с нейтральными частицами, вибрации и собственного радиоизлучения плазмы пламени гораздо шире и существенно небелые. Сами факторы неэргодичны, более того: режим энергетической установки, как открытой термодинамической системы (по Пригожину) неустойчив. Тем не менее и эти факторы доступны для радиоволнового контроля.

Выбраны два варианта схемно-конструктивных реализаций ДПТП. Оба включают два основных звена: кольцевую щелевую антенну с термозависимыми размерами, влияющими на её комплексную проводимость, и СВЧ автогенератор, преобразующий эту проводимость в частоту зондирующего сигнала. Первый вариант -автогенераторный - имеет лучшую термочувствительность, второй -автодинный - лучшую термостойкость.

Построенная физическая модель ДПТП подтвердила наличие откликов на многочисленные и мощные помехи, названные в п. 1, а также (хотя и слабые) внутренние помехи в виде флуктуационного нагрева резонатора и генераторного диода; позволила определить особенность помех - различные физические механизмы формирования откликов, а также пути их устранения.

Математическая модель ДПТП включает уравнение теплопереноса в мембране, формирующей антенну, при её нагреве со стороны рабочего тела и дифференциальное уравнение СВЧ автогенератора в свободном (1-й вариант) или в автодинном (2-й вариант) режимах. Результаты решения уравнений отображены спектром контрольного сигнала, характерного очень сильным различием полос откликов. Главными факторами, определяющими динамику ДПТП, являются скорость и затухание температурных волн в мембране и зависимость ширины спектра отклика от её (мембраны) толщины. Отклики на помеховые воздействия и их гораздо более широкие полосы определяются в основном электрическими процессами в ДПТП. Существенное влияние на спектр оказывают продукты корреляции помех с полезным компонентом отклика и между собой.

5. С учётом современного подхода к диагностике потоковых технологических процессов и высоким уровнем помех, обобщённым критерием эффективности ДПТП выбраны информационная производительность (аналог пропускной способности по Шеннону и Котельникову), а также её производная по частоте - информационная плотность. Из-за свойств воздействующих факторов, названных в п.1, критерии связаны интегральным оператором со сложной процедурой вычислений. Результаты численной оценки указывают на очень сильную зависимость ИПр и ИПл от системных, схемотехнических и конструктивных параметров ДПТП. Это делает ДПТП перспективным в плане дальнейшего совершенствования его самого и системы контроля режима ТЭУ в целом.

6. По результатам анализа, натурных и имитационных экспериментов выявлены основные пути совершенствования ДПТП и увеличения его информационной производительности (пропускной способности). Это рост зондирующей частоты и аккуратный выбор границ полосы контроля (системные параметры), предпочтение одному из вариантов схемы (автодинный - для ЖРД и автогенераторный для ВРД), тонкая (< 0,1мм) медная мембрана, тонкостенный корпус и пористый керамический диэлектрик в резонаторе. Однако гораздо лучшие результаты даёт многоканальный контроль, обеспечивающий извлечение информации, содержащейся в откликах на помеховые факторы. Таким образом проведённое в диссертационной работе исследование показало, что предложенный датчик превосходит существующие типы серийных датчиков либо по быстродействию, либо по ресурсу, либо по удобству конструктивного сопряжения. Указанные свойства способствуют применению датчика в составе системы эксплуатационного контроля режимов ракетных двигателей.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ, ОТРАЖАЮЩИХ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Boloznev V.V, Safonova E.V., Sultanov F.I., Stanchenkov M.A, Mirsaitov F.N. Informational content estimation of the signal in autodyne thermosensor // Proc. Joint meeting of the 20th European frequency and time forum, Braunschweig, Germany, 2006.

2. Султанов Ф.И., Станченков M.A. Информационная производительность СВЧ датчиков параметров пламён. Инфокоммуникационные технологии № 4, Самара, Россия, 2009.

3. Станченков М.А., Султанов Ф.И. Оценка эффективности датчиков температуры и концентрации электронов в камере сгорания. Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева №4,2009.

4. Болознев В.В., Сафонова Е.В., Султанов Ф.И., Станченков М.А., Мирсаитов Ф.Н., Сулейманов С.С. Способ контроля режима ТЭУ и датчик для его осуществления. // Пат. РФ № 2374559, БИ №33, 2009.

Публикации по материалам научно-технических конференций:

1. Boloznev V.V, Safonova E.V., Stanchenkov M.A, Sultanov F.1. Signal processing principal in a microwave autodyne sensor // Abstracts and proceedings of the 19th European frequency and time forum, Besancon, France, 2005.-p.69.

2. Safonova E.V., Stanchenkov M.A. Temperature sensor of the flame // Abstracts of Wave Electronics and its Applications in the Information and Télécommunication Systems, St. Petersburg, Russia, 2005.-p.92-93.

3. Станченков M.A. Спектральная плотность сигнала автодинного термодатчика, подверженного вибропомехе // Материалы четырнадцатой международной молодежной научной конференции: Туполевские чтения, Казань, Россия, 2006, том 5. стр. 30-31.

4. Станченков М.А. Датчик температуры // Материалы четырнадцатой международной молодежной научной конференции: Туполевские чтения, Казань, Россия, 2006, том 5. стр. 33-34.

5. Станченков М.А. Спектральная плотность сигнала СВЧ термодатчика // Тезисы докладов тринадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов: Радиоэлектроника, электротехника и энергетика, Москва, Россия, 2007, том 1, стр. 32-33.

6. Болознев В.В., Сафонова Е.В., Султанов Ф.И., Станченков М.А., Мирсаитов Ф.Н., Сулейманов С.С. Метод повышения качества автодинного контроля режима ТЭУ// Сборник труден международной научно-технической конференции: Радиолокация, навигация, связь, Воронеж, Россия, 2007.

7. Болознев В .В., Сафонова Е.В., Султанов Ф.И., Станченков М.А., Мирсаитов Ф.Н., Сулейманов С.С. Способ контроля режима ТЭУ и датчик для его осуществления. Пат. РФ № 2374559, БИ,№33, 2009.

8. Сулейманов С.С., Станченков М.А. Полосы частот и постоянные времени откликов в БРЛС при диагностике пламён // Тезисы докладов 9 международной научно-технической конференции: Проблемы техники и технологии телекоммуникаций, Казань, Россия, 2008.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печл. 1,0. Усл. печ. л. 0,93. Уч.-изд.л. 0,97. Тираж 100. Заказ А43.

Типография КНИТУ-КАИ. 420111, Казань, К.Маркса, 10

Введение

Глава 1 Особенности контроля температуры в камерах сгорания тепловых энергетических установок.

1.1 Принципы термоконтроля.

1.2 Термодатчики.

1.3 СВЧ диагностика процессов горения в ТЭУ.

1.4 Ресурс датчиков плотности теплового потока.

Глава 2 Анализ динамических характеристик СВЧ автогенераторных датчиков температуры пламён.

2.1 Основные типы автогенераторных датчиков. Классификация.

2.2 Физическая модель датчика.16 !

2.3 Принцип действия датчика.

2.3.1 Динамика датчика в рабочем режиме.

2.4 Датчик с выносной антенной в автодином режиме.

2.5 Антенна - чувствительный элемент датчика.

2.5.1 Конструктивные параметры щели в кольцевой щелевой антенне.

2.6 Динамический режим датчика с выносной антенной.

2.6.1 Предварительные замечания.

2.6.2 Уравнение движения ДАТ в неавтономном режиме.

2.6.3 Приближённое решение уравнения диодного автогенератора в неавтономном режиме.

2.6.4 Формирование откликов автодинного датчика на контролируемое и помеховые воздействия.

2.6.4.1 Отклик резонатора на воздействие тепла и вибрации.

2.6.4.2 Отклик датчика на воздействие собственного радиоизлучения пламени (СРП).

2.6.4.3 Главный компонент автодинного отклика в измерительном сигнале.

2.7 Датчик со встроенной антенной.

2.8 Выводы по главе 2.

Глава 3 Спектр и информационное содержание измерительного сигнала.

3.1 Состав и контролируемая полоса спектра.

3.2 Качественное представление структуры измерительного сигнала.

3.2.1 Форма спектра суммарного отклика.

3.3 Отклик датчика при совместном воздействии температуры и концентрации электронов.

3.4 Спектр измерительного сигнала при помеховом вибровоздействии на датчик.

3.5 Информационные характеристики контрольного сигнала, как критерии эффективности датчика.

Глава 4 Экспериментальные оценки функциональных возможностей СВЧ датчиков плотности теплового потока.

4.1 Датчик в составе многоканальной системы контроля.

4.2 Экспериментальные результаты и имитационное моделирование.

4.2.1 СВЧ датчики параметров пламён.

4.2.2 Имитационная модель датчика плотности теплового потока.

Выводы по диссертации.

Развитие теплоэнергетики во второй половине 20-го века наряду с грандиозными успехами характерно участившимися авариями и катастрофами. Наибольшее внимание широкой публики здесь устойчиво привлекают атомные и космические тепловые энергетические установки, третье место принадлежит авиации. Долгое время (в течение десятилетий) главной причиной аварий считался человеческий фактор: безответственность и/или некомпетентность исполнителей в основном низшего производственного звена. Соответственно средством снижения аварийности мыслились в основном административные меры, главным образом потому, что их суть и значимость были понятны высшему руководству, включая лиц, приближённых к генеральным конструкторам. Однако существенных изменений эти меры не давали и за 50 лет космонавтики на 6039 стартов имело место около тысячи аварий.

В российской космонавтике изменение ( вернее, зачатки изменений) такого подхода инициировано четырёхкратным неудачным стартом ракеты «Протон» (семидесятые годы 20-го века) и последовавшим отказом от «Лунной программы» - высадки российских (тогда - советских) космонавтов на Луну. В атомной энергетике рубежом стала Чернобыльская катастрофа.

Думающие инженеры-практики обратили внимание и количественно оценили быстроту аварийных процессов в сопоставлении с быстродействием контрольной аппаратуры и управляющих средств автоматики ТЭУ. Таковое оказалось неблагоприятным.

Более глубокое теоретическое обоснование ситуации в энергетике было сделано нобелевским лауреатом И. Пригожиным, создателем нелинейной (неравновесной) термодинамики.

С точки зрения современной термодинамики, ТЭУ представляет собой неравновесную открытую систему. «Неравновесностъ» означает отсутствие симметрии состояний системы во времени ( «назад пути нет»). «Открытость» означает наличие обмена между термодинамической системой (ТДС) и окружающей средой веществом и энергией (в терминах классической термодинамики это называется тепломассообменом).

Неравновесные ТДС существуют наряду с равновесными (РТДС). Они различаются отношением к внешним возмущениям (флуктуациям). РТДС обладают свойством устойчивого равновесия, к которому они возвращаются из флуктуирующего возмущения. Это состояние соответствует максимумам энтропии (беспорядка) или термодинамического потенциала. НТДС неустойчивы и под действием возмущений образуют новые структуры (например, обломки), то есть флуктуациям соответствует диссипация (потери -по-видимому, энергии), а в результате система становится ещё и диссипативной.

РТДС и НТДС различаются также величиной корреляции (И. Пригожин говорит о «когерентности»). У РТДС (по Пригожину) корреляция короткая, то есть система быстро «забывает» свои прежние состояния. У НТДС «долгая память» (обломки - диссипативная структура - вечны). Поскольку в НТДС флуктуации могут вызывать необратимые переходы в новое состояние (заглохший двигатель), то отклики на флуктуации и сами флуктуации нужно изучать. И.Пригожин даже считает, что свойства НТДС, связанные с этими откликами, важнее, чем свойства в квазиустойчивом (номинальном рабочем) состоянии. Отсюда важность контроля совокупности флуктуаций, то есть их спектра или хотя бы его части, и далее - построения достаточно широкополосных контрольных систем и быстродействующих средств автоматики.

Интересующие теплофизиков и потому прежде всего подлежащие контролю параметры ТЭУ: температура Т , давление Р , объём V и число частиц в единице объёма N связаны между собой законами газового состояния, широко известными по именам их открывателей - Бойль, Мариотт, Гей-Люссак, Авогадро. Контроль флуктуаций этих параметров в достаточно широкой полосе - цель диагностики ТЭУ. К настоящему времени созданы быстродействующие (широкополосные) датчики только давления.

Существенным свойством большинства ТЭУ является наличие химических реакций, но их быстрый контроль лежит вне возможностей радиотехники. Взгляды Пригожина не расходятся с требованиями практики. Действительно, для поддержания номинального режима горения ТЭУ, в том числе транспортного назначения, оснащены многочисленными контрольными и управляющими устройствами. Однако в начале 80-х годов, то есть во времена «зрелости» космической техники, с точки зрения освоения околоземного пространства, были выделены значительные средства на поисковые и исследовательские работы, которые впоследствии должны были привести к разработке быстродействующих (широкополосных) измерителей, удовлетворяющих многочисленным конструктивным и эксплуатационным особенностям космической техники. Аналогичные меры были осуществлены и , как выяснилось, дали хорошие результаты в США.

Нелинейности в ТЭУ порождены мощностью, но не только. Мощность струи РД крупных самолётов - сотни МВт, у стартовых космических РД - доли или единицы ТВт (1012 Вт). При облучении плазмы пламени радиоволнами доступных в РД мощностей излучения, говорить о нелинейных эффектах, казалось бы не стоит. Но скорость распространения электромагнитных волн и диэлектрическая проницаемость пламени зависят от частоты соударений явно нелинейно. Автор текста наблюдал лабораторный стенд с РД, в камеру которого вводили АМ радиоизлучение небольшого (единицы Вт) КВ - передатчика. В рёве РД чётко прослушивалась частота модуляции, то есть имела место демодуляция (детектирование).

Применение средств радиоэлектроники СВЧ и использование при этом методов радиолокации отвечает задаче построения высокоинформативных контрольных систем, которые на данном этапе обладают быстродействием, на много порядков лучшим, чем это требуют теплоэнергетики и во столько же раз превосходящим быстроту средств автоматики (клапаны, реле и т.д.).

Цель и задачи диссертационной работы Цель работы:

Создание научно-обоснованных схемы и конструкции ТД, входящего в состав системы контроля режимов РД, обеспечивающего регистрацию флуктуаций температуры в полосе нескольких десятков Гц и способствующего оптимизации режима горения, включая выявление предаварийных ситуаций.

Научные задачи:

• Оценка электрофизических свойств пламени, включая выявление спектрально-корреляционных характеристик температуры и других факторов, как возможных источников помех;

• Выработка технических предложений по схеме и конструкции ТД с термозависимой антенной;

• Построение физической модели ТД при динамическом нагреве и комплексе помех;

• Спектрально-корреляционный анализ динамики ТД, установление структуры контрольного сигнала;

• Формулировка диагностического принципа (оценки) эффективности ТД, определение информационной плотности контрольного сигнала и информационной производительности ТД;

• Доработка схемы и конструкции ТД с улучшенными информационными показателями и с учётом его применения в составе многоканальной диагностической системы.

N. с \ I

Выводы по диссертации

1. Динамичность высокоскоростного турбулентного потока в камерах сгорания обуславливает широкий спектр температурных флуктуаций, доступных для радиоволнового контроля в должной полосе. Спектры других физических факторов - концентрации электронов, частоты их соударений с нейтральными частицами, вибрации и собственного радиоизлучения плазмы пламени гораздо шире и существенно небелые. Сами факторы неэргодичны, более того: режим энергетической установки, как открытой термодинамической системы неустойчив. Тем не менее и эти факторы доступны для радиоволнового контроля."

2. Выбраны два варианта схемно-конструктивных реализаций ТД. Оба включают два основных звена: кольцевую щелевую антенну с термозависимыми размерами, влияющими на её комплексную проводимость, и СВЧ автогенератор, преобразующий эту проводимость в частоту зондирующего сигнала. Первый вариант - автогенераторный -имеет термочувствительность на 1-2 порядка выше, чем автодинный, тогда как второй вариант по своей конструкции предпочтителен для высокотемпературных (более 1000° С) пламён.

3. Построенная физическая модель ТД подтвердила наличие откликов на многочисленные и мощные помехи, названные в п.1, а также (хотя и слабые) внутренние помехи в виде флуктуационного нагрева резонатора и генераторного диода. Особенность помех: различные физические механизмы формирования откликов.

4. Математическая модель ТД включает уравнение теплопереноса в мембране, формирующей антенну, при её нагреве со стороны рабочего тела и дифференциальное уравнение СВЧ автогенератора в свободном (1-й вариант) или в автодинном (2-й вариант) режимах. Результаты решения уравнений отображены спектром контрольного сигнала, характерного очень сильным различием полос откликов. Главными факторами, определяющими динамику ТД, являются скорость и затухание температурных волн в мембране и зависимость ширины спектра отклика от её (мембраны) толщины. Отклики на помеховые воздействия и их гораздо более широкие полосы определяются в основном электрическими процессами в ТД. Существенное влияние на спектр оказывают продукты корреляции помех с полезным компонентом отклика и между собой.

5. С учётом современного подхода к диагностике потоковых технологических процессов, высокого уровня помех и специфики их спектра, обобщённым критерием эффективности ТД выбраны информационная производительность (аналог пропускной способности по Шеннону и Котельникову), а также её производная по частоте -информационная плотность. Из-за свойств воздействующих факторов, названных в п.1, критерии связаны интегральным оператором со сложной процедурой вычислений. Результаты численной оценки указывают на очень сильную зависимость ИПр и ИПл от системных, схемотехнических и конструктивных параметров ТД. Это делает ТД перспективным в плане дальнейшего совершенствования его самого и системы контроля режима ТЭУ в целом.

6. По результатам анализа, натурных и имитационных экспериментов выявлены основные пути совершенствования ТД и увеличения его информационной производительности (пропускной способности). Это рост зондирующей частоты и аккуратный выбор границ полосы контроля (системные параметры), предпочтение одному из вариантов схемы (автодинный - для ЖРД и автогенераторный для ВРД), тонкая (< 0,1мм) медная мембрана, тонкостенный корпус и пористый керамический диэлектрик в резонаторе. Однако гораздо лучшие результаты даёт многоканальный контроль, обеспечивающий извлечение информации, содержащейся в откликах на помеховые факторы.

Таким образом проведённое в диссертационной работе исследование показало, что предложенный датчик превосходит существующие типы серийных датчиков либо по быстродействию, либо по ресурсу, либо по удобству конструктивного сопряжения. Указанные свойства способствуют применению датчика в составе системы эксплуатационного контроля режимов ракетных двигателей.

1. Александров А.Ф., Богданкевнч Л.С., Рухадзе А.А. Основы электродинамики плазмы. М.: ВШ, 1978.

2. СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Проектирование и расчёт. // Под ред. И.В. Мальского, Б.В. Сестрорецкого. М.: Сов. Радио, 1969.

3. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1978.

4. Михеев А.А. Согласование производительности датчиков с пропускной способностью группового тракта. // Датчики и системы, 2008, т.6, №4 с. 75-79.

5. Ершов А.М., Маслов А.А., Савлуков А.С. Радиочастотная концентратометрия технологических водных растворов. // Датчики и системы, 2007, т.5, №11, с. 17-21.

6. Zoughi R. Microwave non-destructive testing and évaluation. // Kluver Academic Publ., 2000.

7. Nyfors E., Vainikainen P. Industrial Microwave Sensors. // Norwood. Artech House, 1989.

8. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. М.: ИИЛ, 1963.

9. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. Учебное пособие. // Под ред. В.Н. Кулешова, Н.Н. Удалова. М.: Изд. Дом МЭИ, 2008.

10. Болознев В.В. Функциональные преобразователи на основе связанных генераторов. М.: Радио и связь, 1982.

11. Пригожин И. Современная электродинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур / И. Пригожин, Д. Кондепуди. М.: Мир, 2002.

12. Теплоэнергетика и теплотехника: спр. серия в 4-х кн. / под общей ред. А.В. Клименко, В.М. Зорина 3-е изд. перераб. и доп. М.: Изд - во МЭИ, 2000.

13. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы / пер. с англ. / под ред. Семендяева. 5-е изд. М.: Наука, 1978.

14. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. Изд. 5-е, стереотип. М.: Наука, 1971.

15. Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые передатчики. М.: Радио и связь, 1981.

16. Бершин В.Е., Суслов Д.И. Интегральные термодатчики и термоконтроллеры. // Приб. и Сист. Упр. 1998. №4. с. 41-45.

17. Малахов А.Н. Флуктуации в автоколебательных системах. М.: Наука, 1968.

18. Вентцель Е.С. Теория вероятностей и её инженерные приложения: учеб. пособие для студ. ВУЗов / Е.С. Вентцель, JI.A. Овчаров. М.: Академия, 2003.

19. Дворников A.A., Уткин Г.М. Автогенераторы в радиотехнике. М.: Радио и связь, 1991.

20. Хотунцев IO.JL, Тамарчак Д.Я. Синхронизированные генераторы и автодины на полупроводниковых приборах. М.: Радио и связь, 1982.

21. Дворников A.A., Уткин Г.М. Фазированные автогенераторы радиопередающих устройств. М.: Энергия, 1980.

22. Жарков Ф.П., Каратаев В.В., Никифоров В.Ф., Панов B.C. Использование виртуальных инструментов LAB WIE V. М.: Солон-Р, Радио и связь, Горячая линия -Телеком, 1999.

23. Минаев М.И. Генераторы СВЧ с внешней дополнительной обратной связью. // Минск: Выша школа, 1984.

24. Носков В.Я. Анализ проблем использования автодинов в радиоволновых датчиках технологических процессов. // Радиотехнические системымиллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Сб. научн. трудов. Харьков: ИРЭ АН Украины, 1981, с.48-56.

25. Курокава Т. Принудительная синхронизация твердотельных СВЧ -генераторов. // ТИИЭР, 1973, т.61, №10, с.12-40.

26. Болознев B.B., Чабдаров А.Ш. Датчик диэлектрической проницаемости потока ионизированного газа // Приборы и техника эксперимента. 1992.№5. с.149-152.

27. В.Е. Зарко, Д.В. Вдовин, В.В. Петров. Методические проблемы измерения скорости горения твёрдых топлив с использованием СВЧ-излучения. // Физика горения и взрыва, 2000, т.36, №1, с.68-78.

28. Мальцев В.М. Фундаментальные основы диагностики быстропротекающих процессов. //ПСУКД. 2001. №8. с.67-72.

29. Резников Г.В. Самолётные антенны. // М.: Сов. Радио, 1962.

30. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1988.

31. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. // Пер. с англ. М.: Мир, 1984.

32. Воробьёв Н.Г., Авксентьев А.А., Стахова Н.Е. Проектирование слабонаправленных невыступающих антенн. Казань. КАИ. 1984.

33. Царапкин Д.П. Генераторы СВЧ на диодах Ганна. М.: Радио и связь, 1982.

34. Болознев В.В., Гафуров Р.А., Законов М.А., Григорьев В.В. Устройство для контроля процесса горения в камере сгорания // Авт. Св. 1283496, БИ, №21, 1986.

35. Болознев В.В., Законов М.А., Романычев А.Д. Устройство контроля процесса горения // Авт. Св. 1575007, БИ №24, 1990.

36. Воронков С.И. Измерение динамических тепловых потоков датчиками с чувствительными элементами на поверхности. // Физика горения и взрыва №5, 1993.

37. Викторов В.А., Лункин Б.В., Савлуков A.C. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энерговатомиздат, 1989.

38. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979.

39. Застела М.Ю., Анфиногентов В.И. Механические воздействия и защита радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры. Казань. КАИ. 1992.

40. Застела М.Ю., Сапаров В.И. Испытания радиоэлектронной аппаратуры и испытательное оборудование. Казань. КАИ. 1982.

41. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник.М.: Техносфера, 2005.

42. Голант Н.Е. СВЧ диагностика плазмы. М.: Наука, 1968.

43. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1978.

44. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. Л., М.: Госэнергоиздат, 1959.

45. Болознев В.В., Сафонова Е.В. Выбор электротехнических материалов для СВЧ датчиков высокотемпературных технологических потоковых процессов. // Межвузовский сборник научных трудов, посвященный 110-летию В.К. Зворыкина. Муром. Россия. 1999. с.84-90.

46. Лыков A.B. Теория теплопереноса. М.: Высшая школа, 1967.

47. Болознев В.В., Пикулев А.Н., Романычев А.Д. Автогенераторные преобразователи в исследованиях пламён. Автоколебательные системы и усилители в РПДУ. // Сб. научн. трудов № 180. М.: МЭИ, 1988.

48. Сафонова Е.В. Теплостойкие СВЧ датчики систем контроля режимов горения. // Диссертация в виде научного доклада на соискание учёной степени кандидата технических наук. КГТУ, Казань, 2003.

49. Boloznev V.V, Safonova E.V., Stanchenkov M.A, Sultanov F.I. Signal processing principal in a microwave autodyne sensor // Abstracts andproceedings of the 19th European frequency and time forum, Besancon, France,2005.

50. Safonova E.V., Stanchenkov M.A. Temperature sensor of the flame // Abstracts of Wave Electronics and its Applications in the Information and Telecommunication Systems, St. Petersburg, Russia, 2005.

51. Boloznev V.V, Safonova E.V., Sultanov F.I., Stanchenkov M.A, Mirsaitov F.N. Informational content estimation of the signal in autodyne thermosensor // Proc. Joint meeting of the 20-th European frequency and time forum, Braunschweig, Germany, 2006.

52. Станченков М.А., научный руководитель к.т.н. проф. Болознев В.В. Датчик температуры // Материалы четырнадцатой международной молодежной научной конференции: Туполевские чтения, Казань, Россия,2006, том 5.

53. Султанов Ф.И., Станченков М.А. Информационная производительность СВЧ датчиков параметров пламён. // Инфокоммуникационные технологии № 4, Самара, Россия, 2009.

54. Сулейманов С.С., Станченков М.А. Полосы частот и постоянные времени откликов в БРЛС при диагностике пламён // Тезисы докладов 9 международной научно-технической конференции: Проблемы техники и технологии телекоммуникаций, Казань, Россия, 2008.

55. Болознев В.В., Сафонова Е.В., Султанов Ф.И., Станченков М.А., Мирсаитов Ф.Н., Сулейманов С.С. Способ контроля режима ТЭУ и датчик для его осуществления. // Пат. РФ № 2374559, БИ,№33, 2009.

56. Станченков М.А., Султанов Ф.И. Оценка эффективности датчиков температуры и концентрации электронов в камере сгорания. Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева, 2009, №4.

57. Болознев В.В., Застела М.Ю., Станченков М.А., Султанов Ф.И. Измерительный и помеховые отклики СВЧ автодинного датчика. Сб. материалов МНТК «Диагностика-2009», Курск, 2009.

58. Болознев В.В., Мирсаитов Ф.Н., Сафонова Е.В., Сулейманов С.С.,Султанов Ф.И., Станченков М.А. Датчик параметров пламени. Свид. о полезной модели, №77419, 2008.

59. Boloznev V.V., Safonova E.V. Diode SHF-active oscillator with multilink resonator in autodine mode. // Proc. of Int. Symp. AFC and SG. , St-Peterburg, Россия, 1998.

60. Boloznev V.V., Safonova E.V. Microwave oscillator as a sensor electrophysics flow parameters. //Proc. of 13-th EFTF Symp., France, Besancon, 1999, p.1062-1065.

61. Датчики теплофизических и механических параметров: Справочник в трёх томах. Т.1(кн. 1) / Под общ. ред. Ю.Н.Коптева; Под ред. Е.Е. Багдатьева, A.B. Гориша, Я.В. Малкова. М.: ИПРЖР, 1998. - 458с.

62. Ярышев H.A. Теоретические основы измерения нестационарных температур. -М.: Энергия, 1967.

63. Садриев Р.Ш. Экспериментальное определение температуры плазменного столба в установках для плазменной резки и сварки металлов. Вестник КГТУ им. А.Н.Туполева, 2007, №4, с. 10-12.

64. Морозов О.Г., Хайруллин Н.Г., Кривенков М.В., Ильин Г.И., Дорогов Н.В. Автоматизированная система управления участком термической обработки самолётостроительного предприятия.// Современные технологии автоматизации, №3, Москва, Россия, 2008.

65. Петровский В.И., Седельников Ю.Е. Электромагнитная совместимость электронных средств -//Учебн. пос. -М.: Радио и связь, 1986.

66. Safonova E.V. Minimization of an autodine sensor's error, stipulated by the antenna heating. //Proc. of the 14-th EFTF and IEEE Frequency Control Symp., Italy, Torino, 2000, p.241-245.

67. Коган И.М. Теория информации и ближняя радиолокация. М.: Сов.радио, 1968.

68. Болознев В.В., Салахов А.Р., Чабдаров А.Ш. Программируемый детекторный блок. ПТЭ, №5,1992.

69. Станченков М.А. Датчик контроля режима тепловой энергетической установки / Болознев В.В., Мирсаитов Ф.Н., Сафонова Е.В., Султанов Ф.И., Сулейманов С.С. Полезная модель № 77419, опубл.20.10.2008.