автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Унифицированная система контроля влажности зерновых продуктов на основе СВЧ-метода

тиый №1/82

На правах рукописи «Для служебного пользования»

Экз.

САЙТОВ РАИЛЬ ИДИЯТОВИЧ

УНИФИЦИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ ЗЕРНОВЫХ ПРОДУКТОВ НА ОСНОВЕ СВЧ-МЕТОДА

05.11ЛЗ - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискапие ученой степени доктора технических наук

г т

Hex.

Санкт-Петербург 2000

О.ркТ-П«"--.^^

rcevjcV'-H ■'и. -.¡kV-tfcCKHP! , /¿У N1

Сенкт-ПетерСургский

твхнелегимеелкг. ei«r.:!- -т (технич^егкй yKr.-JfpsM-г-) «<С J* si < Л/'

Работа выполнена в Башкирском институте развития образования

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Владимир Петрович Катушкии

доктор технических наук,

профессор Виктор Александрович Балюбаш

доктор технических наук,

ст. н. с. Валерий Николаевич Лазутин

Ведущее предприятие: Всероссийский научно-исследовательский инсти жиров, г. Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится ¿Г л _2000г. в -Г часов заседании диссертационного совета Д 063.25.11 в Санкт-Петербургсв государственном технологическом институте (техническом университете) по адресу; 198013, г. Санкт-Петербург, Московский пр., 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета).

Отзывы на автореферат просим направлять в адрес института на имя Учен Совета.

Автореферат разослан ^_2000г.

/А X

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

доцент В.И. Халимон

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время одним из важнейших направлений илитического приборостроения является разработка и исследование новых югрессивных методов и приборов контроля влажности материалов, позво-[ющих комплексно решать задачи управления технологическими процессами •ропромышленного комплекса, а также используемых для проведения науч-.IX исследований по изучению состава и свойств влажных материалов.

Задача контроля влажности является актуальной для большинства ма-риалов агропромышленного комплекса. Технологические процессы перемотки материалов АПК предусматривают контроль и регулирование влаж->сти на всех этапах, начиная с заготовки сырья, до складирования и отгрузки товой продукции. Требования, предъявляемые промышленностью к методам приборам контроля влажности включают высокую точность измерения, воз-)жность проведения измерений в непрерывном технологическом потоке, воз-)жность контроля влажности как в малых, так и в очень больших объемах волнистых, твердых сыпучих и жидких материалов, неоднородных по своей руктуре, физическому и химическому составу, распределению влаги по фор-1М связи.

Особую актуальность приобретает задача сопряжения влагомеров с со-еменными автоматизированными средствами контроля и управления тех-логическими процессами и производством в целом.

Из существующих современных методов измерения влажности указанным ебованиям в наибольшей степени соответствуют диэлькометрические, в ча-еюсти, сверхвысокочастотные (СВЧ) методы.

Однако и они до настоящего времени не имеют широкого распространения промышленности. Причинами, сдерживающими практическое применение ЗЧ-метода для широкого круга материалов, являются отсутствие обоснован-[X требований к точности измерительной информации, малоизученность гктрофизических свойств материалов АПК в СВЧ-диапазоне и влияния на 1 свойства влажности и различных технологических характеристик, отсутст-е унификации влагомеров, ограниченное применение современных достиже-й микропроцессорной и робототехники, а также отсутствие единой системы трологического обеспечения влагомеров. Проводимые исследования обычно травлены на решение узкоцелевых задач по принципу "один материал - один ибор". Для комплексного решения широкого спектра задач контроля влажно-I материалов АПК необходим системный подход и научно обоснованная ме-юлогия построения унифицированных средств измерения, обеспечивающих лучение эффективной и качественной информации.

Исследования выполнены в соответствии с координационным планом АН

СР на 1979-1990гг. по проблеме "Разработка и использование комплекса ав-

латизированных приборов для определения состава веществ, материалов как

казателей качества продукции" и межвузовской научно-технической про-

[ммо^дс^Щ^^^зовЯрия СССР на 1990-1993 гг. "Создание высокоэффек-

I ГОСУДАРСТВЕННАЯ БИБЛИОТЕКА

тивных методов и приборов анализа веществ и материалов", Комплексной прс граммой механизации и автоматизации предприятий "Башхлебоптицепрома".

Цель работы - разработка научно обоснованной методологии построени комплекса измерительных средств и создание унифицированной системы кок троля влажности на основе технических, структурных и алгоритмических мете дов снижения погрешностей СВЧ-метода.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследование материалов агропромышленного комплекса как объекто контроля влажности;

- анализ и систематизация задач контроля влажности сельскохозяг ственных материалов;

- выявление и исследование степени влияния характеристик преобразовг телей влажности и основных неинформативных параметров материалов на ре зультаты измерения влажности СВЧ-методом;

- разработка и исследование структурных и алгоритмических методо снижения погрешности измерения влажности СВЧ-методом;

- разработка и внедрение унифицированного комплекса измерительны средств контроля влажности для твердых сыпучих сельскохозяйстве1гаых мате риалов, анализ его технико-экономической эффективности;

- разработка элементов метрологического обеспечения унифицированног комплекса измерительных средств контроля влажности;

- определение требований к СВЧ-преобразователям влажности при серш ном производстве унифицированного комплекса.

Методы исследований. В работе использовались системный анализ, о: дельные положения теоретической электродинамики, методы математическог« физического и машинного моделирования, теория вероятностей, статиста ч< ские методы регрессионного и дисперсионного анализа, планирование экеш римента, структурный и технико-экономический анализ.

Научная новизна.

-разработаны общие принципы и научно обоснованная методология со: дания комплекса измерительных средств контроля влажности.

- теоретически и экспериментально исследовано влияние неинфо] мативных параметров материалов на результат измерения влажности и опр* делены пути уменьшения погрешностей, обусловленных неоднородностью, т постоянством плотности и форм связи влаги, влиянием температуры и масс образца;

- разработаны методики расчета и оптимизации параметров первичнь: СВЧ-преобразователей влажности;

- выявлены функциональные зависимости между распределением влаги г формам связи и поверхностной влажностью, а также влажностью воздушнь включений в объеме материала;

- выявлены оптимальные виды уравнений множественной регрессии

1Я многопараметровых влагомеров;

разработаны элементы метрологического обеспечения комплекса из-грительных средств контроля влажности;

- предложены способы (A.c. СССР 1419302, 1354080) и устройства ¡мерения влажности (A.c. СССР №№ 1644008, 1312457, 1522084, 1290150, (78568, 1793342), реализующие разработанные алгоритмы измерений и >щие принципы унификации средств измерения влажности.

Практическая ценность. Результаты исследований использованы при размотке и реализации комплекса измерительных средств контроля влажности и о опытной эксплуатации в производственных условиях.

Полученные аналитические зависимости и предложенные методики расче-IB позволяют оптимизировать параметры первичных СВЧ-преобразователей [ажности твердых сыпучих и дисперсных материалов.

Предложенные структурные и алгоритмические способы снижения влия-1Я неинформативных параметров открывают возможности для создания СВЧ-(агомеров повышенной точности, как основных элементов унифицированных >мплексов.

Рекомендации, полученные в ходе работы могут быть использованы при 1ытно-конструкторской разработке и серийном производстве комплекса из-грительных средств контроля влажности.

Реализация и внедрение результатов работы. По результатам исследо-ний разработан унифицированный комплекс измерительных средств контро-: влажности для зерновых, зернобобовых и масличных культур, а также исковых продуктов их переработки. Разработки внедрены на Башкирском био-шкомбинате для комбикормов (г. Благовещенск), Аургазинском межхозяйст-нном комбикормовом предприятии, прошли испытания в НПО "Масло-ярпром" (г. Санкт-Петербург) и рекомендованы к внедрению в масложиро->м производстве, испытаны и внедрены на государственном унитарном пред->иятии "Башхлебоптицепром", при проведении научных исследований по юграмме "Живой хлеб" в Башгоспединституте. Теоретические результаты боты использовались в учебном процессе Ташкентского политехнического [статута по специальности "Автоматизация и комплексная механизация хи-1ко-тсхнологических процессов", Башкирском государственном педагогиче-ом институте ("Физика") в курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации док-дывались и обсуждались: на VII ВНТК "Достижение и перспективы работ в ¡ласти разработки и внедрения средств измерения влажности продукции агро-юмышленного комплекса и других отраслей народного хозяйства" (Кутаиси, '84); VII ВНТК "Информационные измерительные системы" (Винница, 1985);

ВНТК "Программное, алгоритмическое и техническое обеспечение АСУ 1" (Ташкент, 1985); международном симпозиуме "Экспрессное определение чества зерна и зернопродуктов (Москва, 1987); НПК "Влагометрия сельхоз-ггериалов" (Минск, 1987); XI ВНТК "Неразрушающие методы и средства кон-

троля" (Москва, 1987); УШ ВНТК ИИС-87 (Ташкент, 1987); П ВНТК "Метр логическое обеспечение ИИС и АСУ ТП" (Львов, 1988); международном си позиуме "Экспрессное определение качества зерна и зернопродуктов". (Моею 1990); ВНТК ИИС-89 (Ульяновск, 1989); НПС "Автоматизация технолог ческих процессов" (Челябинск, 1990); НПС "Метрология и техника точных I мерений" (С-Петербург, 1991); Ш ВНТК "Метрологическое обеспечение ИИС АСУ ТП" (Львов, 1991); НТК профессорско-преподавательского состг ТашПИ (Ташкент, 1986-1990гг.); НТК профессорско-преподавательскс состава БГПИ (Уфа, 1994-1998гг.) и опубликованы в 44 работах (из них од монография и 8 авторских свидетельств на изобретения). Один из СВ влагомеров отмечен бронзовой медалью ВДНХ СССР.

На защиту выносятся. Перечень основных научных и методологическ проблем создания унифицированного комплекса измерительных средств д контроля влажности зерновых продуктов и пути их решения.

Математические модели взаимодействия СВЧ-энергии с влажным ма-риалом в различных типах первичного преобразователя.

Способы измерения влажности, инвариантные к формам связи влаги массе образца.

Структурные и алгоритмические методы уменьшения влияния нср формативных параметров материала на погрешность измерения его влажност

Методика расчета параметров СВЧ-преобразователей влажности.

Унифицированный комплекс средств контроля влажности и основн принципы построения системы его метрологического обеспечения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введен] шести глав, заключения, библиографии и приложений, содержит 208 страниц

На рис.1 приведен алгоритм выполнения работы.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цел! задачи исследований, изложены результаты, которые выносятся на защиту.

В первой главе с точки зрения поставленной цели — создание унифици] ванной системы контроля влажности — необходимо проведен системный а] лиз объектов измерений, задач измерений, существующих методов и средс контроля влажности, вопросов обеспечения единства измерений, рассматрш их в едином комплексе.

Материалы АПК имеют сложную структуру и обычно почти все ви сельскохозяйственной продукции включают органические и минеральные с< ные примеси. Например, зерновые культуры содержат такие сорные приме как стебли, шелуху, зеленый лист, причем количественное соотношение у: занных составляющих не постоянно и может изменяться в широких предела зависимости от промышленного и селекционного сортов. Многокомпоне: ными являются также масличные семена, продукты животноводства, различи виды кормов. Физические свойства компонент этих материалов (Рк) существ^ но различаются и зависят от ряда факторов, в том числе от их влажности (\У)

с

Исследование характеристик зерновых материалов АПК как объектов контроля влажности

Анализ и систематизация задач контроля влажности

1

Определение информативных параметров и методов контроля влажности

Разработка критериев оценки эффективности методов контроля влажности

, 1

А

состав

механические свойства физико-химические свойства электрофизические свойства влажностные характеристики

экспрессный контроль контроль в технологическом потоке

непрерывный контроль в хранилищах

теплофизические свойства электрическое сопротивление диэлектрические параметры оптические свойства ядерный магнитный момент влажность воздушных включений

представительность пробы диапазон измерения чувствительность к влаге инструментальные погрешности методические погрешности возможность бесконтактного не-разрушающего контроля технико-экономические характеристики и безопасность

Выбор методов контроля

1оисковые теоретические и экспериментальные исследования выбранных ме-•одов и выбор метода для базового преобразователя унифицированной системы тсонтпоття лттяжносгш

Гигрометриче-ский

Для хранилищ зерновых

3

Т

Высокочастотный

Амплитудный

0

СВЧ-метод по прохождению

СВЧ-метод по отражению

Дополнительный параметр Базовый метод контроля Для одностороннего контроля

Фазовый

Ограниченное при-

МР.НРНИР.

Масса

Исследование влияния неинформативных параметров и разработка способов их снижения

Неоднородности

ш

Плотность

_т_

Формы связи влаги

Температура

Параметры ПИП и изм. схемы

Способ Много- Много- Много- Тем-

исключе- кратные кратные кратные пера-

ния взве- измере- измере- измере- турная

шивания ния, пе- ния, изме- ния, из- кор-

А.с. ременная рения в мерение рекция

№1290150 толщина двух под- поверхно-

А.с. диапазо- стной

№1419302 нах влажно-

№1312457 А.с. сти А.с.

№1354080 №1419302 №1419302

№1522084 №1312457 №1644008 №1793342

Оптимизация параметров ПИП, разработка измери тельной схемы, инвариантной к параметрам эле ментов, определение требований к се рийным приборам

Рис. 1. Алгоритм выполнения работы

гмгтерагуры (Т), особенностей макро- и микроструктуры (S), степени зрелости I), условий хранения и переработки (U)

Fk = f(W,T,S,Z,U) (1)

Очевидно, что физические свойства материалов (Fm) зависят от войств его компонент (Fk), их количественного соотношения (N), взаимного асположения (R), количества(М) и объема (V) воздушных включений ежду ними

Fm = g(Fk,N,R,M,V) (2)

Сравнение нормируемых ГОСТами характеристик пшеницы, ржи, ячменя, пса, гороха, кукурузы показывает, что они имеют общий диапазон влагосо-гржания 8-25%. При этом для определения принадлежности зерна к опреде-:нной группе по влажности требуется обеспечить погрешность измерения не шее 0,7 % в диапазоне до 17 %, погрешность в диапазоне свыше 17% не рег-ментируется. Перечисленные культуры отличаются размерами зерен и гают-зстыо, причем плотность этих материалов колеблется в широких пределах, апример, плотность зерна пшеницы (натура) изменяется в пределах 600-800 см (г/л).

Показано, что у рассматриваемых материалов в обезвоженном состоянии :новные физические характеристики (плотность, электропроводность, диэлек-ютеская проницаемость, теплоемкость, неоднородности распределения мак-ютруктурных элементов по объему) имеют значения величин одного порядка.

Общим свойством рассматриваемых материалов является наличие различ-IX форм связи влаги с веществом вплоть до свободной (несвязанной) воды.

Гигротермические характеристики этих материалов имеют одинаковый д, различаясь на 10-20 % при нормальных условиях. В литературе отмечается зличие сорбционных характеристик для зерна в зависимости от его типа и рта, а также от почвенно-климатических условий произрастания. Причем эти зличия соизмеримы с различиями характеристик материалов внутри иссле-емой группы.

Таким образом, свойства воды, сорбированной зерном, при одном и том же 1чении влажности изменяются по некоторым вероятностно-статистическим сонам. Эти свойства оказывают существенное влияние на результаты измере-я влажности косвенными, в частности, электрическими методами. Для рас-атриваемых материалов это влияние имеет одинаковый характер и значения того порядка, что объясняется идентичностью свойств адсорбированной в х воды.

Влажность материала (W) определяется как отношение всей массы воды в гтролируемом объеме (М„) ко всей массе этого объема (Мм)

м ¿м"

W = —-5- = —-

м" ¿M. (3)

i-i

где: MM¡ - масса i-ой компоненты,

Ма; - масса воды в ¡-ой компоненте,

п - количество компонент материала.

Для определения влажности по какому-либо физическому параметру необходима информация о значениях Рк и Рт в виде функций (1) и (2), приче для экспрессного контроля влажности, значения каждого из этих параметр« необходимо определять экспрессно какими-либо физическими методами.

Однако, при этом, из-за естественных погрешностей измерений большо количества параметров и совместного влияния на результат измерения каждо из них, прибор окажется недостаточно точным и недопустимо сложным.

В тех случаях, когда погрешность оказывается недопустимо высокой, пр ходится применять дополнительные меры по ее снижению — стабилизаци или измерение основных влияющих факторов.

При этом для определенных групп материалов могут быть применены о нотипные решения, определяющие выбор способов измерения и формирован пробы, следовательно, конструкцию первичного преобразователя и структу; комплекса в целом.

Для определения круга объектов контроля и требований к унифицирова ному комплексу систематизированы задачи измерений.

В результате проведенного анализа определены:

а) группа объектов контроля - пшеница, рожь, ячмень, рис, горох, кукур

за,

б) основные требования к унифицированной системе контроля влажносп

- диапазон измерения влажности, % - 7-25

- предел основной погрешности измерений, % - 0,7

- представительность пробы, г, не менее - 700

возможность сопряжения с технологическим потоком

в) пределы изменения основных влияющих параметров:

- плотность, г/см3 - 600-900

- температура материала, °С - 5-50

- формы связи влаги - от свободной воды химически связанной, включая все промежуточные формы

- неоднородности, % -20

По результатам проведенного системного анализа свойств материат АПК и условий измерения влажности разработаны обобщенные и частные к] терии оценки методов измерений, на основе которых проведен критическ анализ существующих методов и приборов.

В качестве одного из обобщенных критериев оценки средств контре влажности нами была принята погрешность измерений с учетом предста] тельности пробы. С целью оценки методов по этому критерию были проведе экспериментальные исследования по определению погрешности выборки проведен критический анализ литературы по данному вопросу. На рис.2 и ри

фиведены сравнительные характеристики погрешностей термогравиметриче-:кого и СВЧ-метода измерения с учетом погрешности выборки (представитель-юсти пробы). Пробы отбирались из объема зерна массой 2500-3000 кг. по тандартной методике (ГОСТ13586.3). Массы проб для анализа составляли 100,

200,... ,900г.

Термогравиметрический метод Влажность

образцов определялась термогравиметрическим методом по ГОСТ

13586.5. Средняя влажность по всем выборкам составила 16,8%. Проверка по критерию Фишера при степенях свободы m=9, N-m = 442 и уровню значимости 0,05

оказала значимость различия средних значений влажности в выборках при азных массах (F=3,26; FKp = 2,02). Результаты исследований показывают, что

применение термо-

5, % СВЧ-метод

5,% 35

30

- 25 20

- 15 10

5 0

0 100 200 300 400 500 600 700 800 Вес. г Рис.2. Погрешности метода и представительности пробы

гравиметрического метода по стандартной методике (масса пробы 50г.) при контроле больших объемов материала приводит к погрешности более 20%.

Анализ существующих и поисковые эксперименты по исследованию выбранных методов показали, что требованиям к

□овому методу в наибольшей степени отвечает СВЧ-метод в диапазоне длин >лн 2,1 - 3,2 см. Более того, зависимости диэлектрических параметров от

45 40

г 35 » 30

b i 20 5

i 15 > 10 5 0

--------

--- — .- — - -

к

|имстод;

ь выборки

О 100 200 300 400 500 600 700 800 Вес, Г

[с.З. Погрешности метода и представительности пробы

влажности для этих материалов имеют одинаковый вид и близки между собо! что показывает на принципиальную возможность создания для этих материале единого комплекса средств контроля влажности. Показана необходимость дс полнительных теоретических и экспериментальных исследований в этой облас ти. При этом необходимо решить следующие методологические проблемы:

- известные решения уравнений Максвелла для стандартных волне водов и резонаторов не пригодны для исследования взаимодействия влая ного материала с СВЧ-полем в измерительных кюветах из-за несоответстви граничных условий, что не позволяет теоретически оценить степень и характе влияния мешающих параметров материала и измерительного тракта на резул! тат этого взаимодействия;

- невозможность обеспечения фиксированной массы образца в фш сированном объеме измерительной кюветы из-за различных объемов, заш маемых материалом различной влажности, соответственно разной степей набухания; при этом появляется дополнительная погрешность, обусловлены:: дифракцией волны или переотражениями СВЧ-волны в незаполненной кювете

- отсутствие эффективных способов коррекции влияния натурного вес (плотности);

- недостаточность теоретических представлений о влиянии форм связ влаги на ослабление СВЧ-энергии и отсутствие известных функциональнк зависимостей форм связи влаги с какими-либо измеримыми параметрами мат риала;

- известные способы снижения влияния неоднородностей приводят пропорциональному увеличению влияния других параметров;

- отсутствие методики градуировки преобразователя, позволяющая и ютючить индивидуальную градуировку, т.е. обеспечить унификацию влагом ров.

Во второй главе обсуждаются результаты теоретических исследована СВЧ-метода контроля влажности зерновых продуктов. Особенности эт1 материалов, разнообразие задач измерений привели к необходимое! расширения и развития теоретических основ СВЧ-метода и, в частност решения следующих задач:

- разработка обобщенной математической модели СБ1 преобразователя влажности и определение на ее основе составляюиц погрешности, оценка существующих способов их снижения;

- разработка математической модели взаимодействия СВЧ-волны неоднородным влажным материалом;

- разработка математической модели в взаимодействия СВЧ-волны трехкомпонентным материалом;

- разработка модели влажного материала с различными формами свя'

влаги;

- оценка методической и инструментальной составляющих погрешнос СВЧ-метода.

Теоретические исследования обобщенной модели СВЧ-преобразователя шс.4) позволили выявить основные источники методической и инструмен-шьной составляющих погрешности преобразования. Получению выходного

Р

и0

Д1

1 Б', 8" А,ф ид

2 3 4

р, 1,Б

1,Н,М

4 Л

4Ы11

Рис.4. Обобщенная схема СВЧ-преобразователя влажности

ектрического сигнала СВЧ-преобразователя предшествуют ряд преобразова-[й параметра влажности материала в промежуточные физические величины, эрмально функциональную зависимость диэлектрических характеристик ма-риала от его влажности можно рассматривать как первичное преобразование лок 1).

Далее происходит преобразование диэлектрических характеристик в формативный параметр СВЧ-поля (блок 2). Затем параметр СВЧ-поля прсоб-зуется в низкочастотный электрический выходной сигнал влагомера (блок 3) наконец, электрический сигнал представляется в форме, воспринимаемой че-веком (блок 4). Всем этим преобразованиям сопутствует влияние неинформа-вных (мешающих) параметров на функции преобразования. Учитывая, что грешность современных электроизмерительных приборов много меньше, чем 1ервых трех преобразований, в общем виде функцию преобразования влаж-сти в выходной электрический сигнал влагомера можно представить в виде

(Ж р. I, Р, I, Н, М),С >]) (4)

где IV, р, г, I ,М, Н,8- влажность, плотность, температура, толщина, мас-степень неоднородности материала и энергия связи влаги с материалом со-зетственно, Р - мощность СВЧ-сигнала, £ ц - собственные шумы элементов :мы и нестабильность их параметров.

При этом величина тока определяется выражением

1в=Р ехр[-а(Ж, р, и £ Н, М)1 +//Щ р, /, 5, /7, М)1]к3 (5) где к3 - коэффициент передачи блока 3.

В качестве базовой измерительной схемы нами выбрана компенсацион-I схема, приведенная ниже. При этом выходной ток детектора определяется ¡дующей формулой

1=Р ехр[-а(Ж, р, I, Б, Я, М)1 1(ГГ. р, I, £ Н, М)1]краз кд ку ки кды кЫп-

-Р 1и,,,У краз к$ку кц к$ем квх2п (6)

где краз ,кд,ку ,ки,кдем ,квх]п ,квх2пу - коэффициенты передачи делите; детектора, усилителя, демодулятора, переключателя по входу 1 и входу 2, I мерительного аттенюатора соответственно.

В установившемся режиме /в~ 0. Следовательно,

г _ ехр(

У вх2п

Откуда определяем

^ Кл,

о

а ем

ЗУ

дЫ}К&ДЦМ)

ш

1+

с5

Д¡¿меШйм*

ан

, КвЛп Кп!2п ^.

В выражении (8) первый член суммы показывает изменение выходного сигт при изменении влажности (информативного параметра).

1к„т да(Ш,р,1,8,Я,М) -а

(Г.РЛ^.Н.Л/)/

№

У Квх2п Ж

Остальные члены суммы характеризуют степень влияния неинфор; тивных параметров. При этом суммарная погрешность измерений определяв-выражением

Д,_ Клг, ^.МЗДА/У | + ж дН

-Д/> +-'---Д(

др а

(к

дМ

ш

Квх\п ,

Хд, , А/

Таким образом, на результат измерений оказывают влияние кроме па метров материала р, 1,5,Н, I, М, коэффициенты передачи переключателя управляющего (измерительного) аттенюатора.

Для исследования влияния неоднородностей нами построена матема ческая модель взаимодействия СВЧ-поля с влажным неоднородным матер лом (рис.5), имеющим участки с параметрами а0, р0 и а, р.

Пусть поверхность раздела описывается непрерывной функцией ] Размеры кюветы х = а, у=в, г=с.

Определим величину прошедшего потока.

о о

о о

Решение (11) зависит от вида функции /(х). В работе рассмотрены слу-1Й ступенчатой функции раздела двух сред, т.е.

\1-Н,при 0<х<а/2 [1 + Н,при а/2<х<а

(12)

случай, когда /(х) = ,§х. В результате решения (11) получены выражения оп-деляющие пофешность в этих случаях соответственно

_/_

(13)

1+-

Н _ ¿-/ф+И"'+2е-2аНСоз(2(Ц-Ро)нЦ

4,341п

е-ч+еГг-гСовШ-Рь)}

д =

§

^ЧР-РоУ

\68ag-v4.34ln

е'ае+еа*-гСозЫР-Ръ)}

ё

а2цр-р0)2

(14)

Из (13) следует, что при Н 0, 5„ также стремится к нулю. Отметим, о при максимальной влажности материала можно считать

7>> ¿7+еШ'+ 2е'2а"Со<2^ ~ А >я))7 41

(15)

При этом для расчетов вместо (13) можно использовать упрощенную фмулу б=Н/(Н+1).

Расчеты на ЭВМ показали, что указанным влиянием можно пренебречь

Рис.5. Модель неоднородного материала

только в случаях, когда размеры неоднородностей (Я) меньше О,ЗА. (А. - длш; волны). Однако для большинства материалов АПК эти условия не выполняю' ся, хотя размеры частиц многих из них не превышают О,ЗА (при А =3,2см рис.6). Неоднородности больше О,ЗА. могут быть обусловлены кроме размере (бобовые культуры, кукуруза и т.д.), неравномерностью распределения влаг по объему (например, после дождя, после увлажнения или подсушки в технол( гическом цикле), комкованием в процессе переработки.

Таким образом, неоднородности материала оказывают существенное влияш на результат измерения влажности СВЧ-методом по прохождению сигнала. П( грешность от указанного фактора А\\'н определяется выражением

(1,

где 5//, Бц' - чувствительности метода к неоднородности и влажное: материала соответственно. Из выражения (16) следует, что для уменьшен! этой погрешности необходимо увеличивать чувствительность к влажности Б1У уменьшать неоднородности материала АН.

Существуют широко известные и общедоступные пути уменьшения н

однородностей мaтepиaJ как измельчение (размог уплотнение, переметив ние. При их применен! резко снижается неодн родность материала, соо ветственно уменьшает погрешность измерен! влажности, обусловлена этим фактором.

Однако предвар тельные операции, связа ные с подготовкой проб увеличивают время анали и могут привести к допо нительным погрешности из-за потери влаги образцом за время подготовки (измельчении, пер мешивании). Кроме того, при измерениях в технологическом потоке эти опер ции не всегда могут быть выполнены. Для оценки эффективности уплотнен рассматриваемых материалов с точки зрения снижения влияния неоднородн сти рассмотрим математическую модель взаимодействия СВЧ-энергии с мат риалом, представленным в виде трех слоев (обезвоженное зерно, воздух и во,с с параметрами соответственно а3, р3, а0, ро, аЕ, р„ (рис.7). Поперечное сечение всех трех компонент одинаковое, толщины слоев зерна, воздуха и воды рав( соответственно 13,10,1е. Приняв приближение геометрической оптики, запипт

Рис.6. Расчетные значения погрешности от неоднородности (длина волны 3,2 см)

:лабление в материале как сумму ослаблений в компонентах зерна, воздуха и ЭДЫ.

Получено выражение, определяющее погрешность измерения влажности

Еп

сц, рз ао, Ро а., рв

и 1о

1

Рис.7. Модель

трехкомпонентного

вещества

■ непостоянства плотности

д\У 8,68Мпб рв6

дА

р3

ъ.

Рэ

а«

Р*

А/Г

(18)

Очевидно, что эта составляющая погрешности будет равна нулю при

а.

Ах = Р3

а,

(19)

о труднодостижимо, т. к. ае > а, и плотность пробы должна быть больше ютности обезвоженного зерна.

Поэтому необходимо изыскивать пути уменьшения влияния неоднородней без разрушения образцов и специальной пробоподготовки.

На модели взаимодействия СВЧ-волны с влажным материалом, содер-ццим форм связи влаги, исследована погрешность от влияния непостоянст-форм связи воды с веществом. Ослабление СВЧ-энергии в данной модели 1Жно представить следующим образом

(20)

где: А - ослабление СВЧ-энергии, прошедший через образец материала, ; IV, - содержание влаги г'-й формы связи, %; ам - ослабление в сухом скелете териала, дБ; - чувствительность параметра А к влаге г'-й формы связи, /%;

зультаты исследования модели приведены в табл.1.

Таблицу.

Еа, кДж/моль Бцъ дБ/% %

25 0,1 3,9 -1

14 0,6 3,6 0,83

6 3 1,8 0,17

При перераспределении 1% свободной воды, изменение ослабления с ставляет -0,6 дБ. При этом погрешность измерения влажности составит 0,15е т.е. влияние указанного фактора приводит к погрешности измерения 15% (отн В настоящее время нет экспрессных методов определения количества влаги 1 формам связи и эффективных путей уменьшения влияния непостоянства сос ношения связанной и свободной воды в материале на погрешность измерен) его влажности. Поэтому необходимо разработать и исследовать способы сн жения влияния рассмотренного фактора.

Исследованиями установлено, что для создания унифицированного вл гомера с единой градуировочной характеристикой для выбранных материале необходимо устранить влияние на ослабление СВЧ-энергии следующих м шающих параметров: неоднородность, плотность, формы связи влаги, темпер тура. При этом важное значение приобретает совместное влияние этих факт ров на метрологические характеристики влагомера. Этот фактор накладыва определенные требования к методике градуировки влагомеров, в частности, выбору при градуировке диапазона варьирования мешающих параметров, обе печивающего адекватность математической модели преобразователя. Теорет чески существует совместное влияние влажности, плотности и температу} рассматриваемых материалов на ослабление в них СВЧ-энергии, однако кол чественную оценку этого влияния можно получить только экспериментальнь путем, методами планирования эксперимента.

Получена оценка инструментальной погрешности

8.68/ 2 2\"2

В таблице 2 приведены расчетные данные оценки значений ннструме тальной погрешности.

При серийном производстве влагомеров значительный разброс парам! ров аттенюаторов может привести к недопустимой погрешности номиналы! градуировочной характеристики, приписанной типу влагомера.

Таблиц;

оу Ок

10 2 0,04 0,01 0,18

20 3,25 0,08 0,01 0,21

Поэтому градуировка влагомеров в данном случае требует специальн методики.

Третья глава посвящена разработке общих и частных принципов соз; ния унифицированного комплекса измерения влажности материалов А

обеспечивающих получение достоверной информации о параметрах материала и способов снижения погрешности от влияния мешающих параметров. Для достижения поставленной цели необходимо комплексно использовать технические, структурные и алгоритмические способы, базирующиеся на перспективных методах измерения на основе новых подходов, учитывающих особенности системообразующих категорий: объекты измерения, задачи измерения, методы измерения и средства обеспечения единства измерений.

Для наиболее эффективного решения задачи получения и использования информации о влажности зерновых культур на различных этапах технологического процесса применен системный подход, основанный на всестороннем комплексном рассмотрении проблемы с учетом внутренних и внешних связей всех ее частей (элементы системы), существенных с точки зрения решения поставленных задач. Системная методология диктует в данном случае целесообразность отказа от приборов частного применения, решающих отдельные разрозненные задачи, не связанные между собой, как это практикуется в измерениях влажности на большинстве существующих предприятий. Необходимо создать единую унифицированную систему, решающую все задачи, связанные с получением и использованием информации о влажности сырья, промежуточной и готовой продукции предприятия, начиная с лабораторного контроля вплоть до контроля и автоматического управления технологическими процессами и выдачи необходимой информации в высшие ступени иерархии автоматизированной системы управления предприятием.

Важнейшим принципом при реализации унифицированной системы является выбор единого метода измерения влажности для сырья и продуктов его переработки и получение максимальной информации о всех значимых влияющих параметрах по измеряемому сигналу путем повышения его информативности в пределах данного метода, а также использованием дополнительных методов, чувствительных к исследуемому параметру, по которому базовый метод не дает достаточную информацию. Второй принцип заключается в том, ггобы увеличение информативности по одному параметру не приводило к неконтролируемым изменениям других параметров. Третий - принцип совместимости методов и способов повышения информативности в одном преобразователе. Четвертый принцип - принцип соответствия влажности контролируемой гробы влажности всей массы материала, из которого она отобрана. Пятый тринцип - принцип технологичности - обеспечивает возможность использования прибора в АСУТП. Шестой принцип - метрологическая обеспеченность, требует воспроизводимости и поверяемости всех измеряемых величин. Седьмой принцип - принцип независимости — обеспечивает независимость результатов измерений от индивидуальных характеристик материала (сорт, селекция, место произрастания), а также от вида (пшеница, рожь, ячмень, горох и т.д.) материала в пределах определенной группы.

Соблюдение этих принципов при разработке способов повышения точности потребует новых научно обоснованных решений, т.к. многие известные

решения, как было показано выше, не удовлетворяют всем этим требованиям.

Из анализа, выполненного в главах 1,2, оптимальным оказался метод СВЧ по универсальности, возможности бесконтактных и автоматизированных измерений, по быстродействию, метрологическим характеристикам (диапазон, чувствительность и точность измерений, возможность оценки интегральной влажности больших объемов материала), эксплуатационным и экономическим характеристикам (надежность, срок службы, безопасность — отсутствие вредных воздействий на человека-оператора). С применением современной элементной базы во влагомерах СВЧ существенно уменьшаются масса, габариты и стоимость этих приборов.

Способы снижения влияния неоднородности материала на погрешность измерения влажности. Как было показано выше, известные пути уменьшения неоднородностей материала как измельчение (размол), уплотнение не обеспечивают унификацию влагомеров. Еще одна из возможностей уменьшения влияния неоднородности материала путем увеличения чувствительности (толщины образца) ограничена требованием обеспечения заданного диапазона.

Для обеспечения измерений с требуемой точностью в широком диапазоне измерений нами разработан СВЧ-влагомер с расширенным диапазоном измерений (A.c. №1312457), в котором материал облучается в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Толщины образца в этих направлениях выбираются для разных поддиапазонов измерений, что позволяет преодолеть указанное ограничение.

Другой предложенный нами путь связан с учетом влияния неоднородностей на результат измерения. Погрешность, обусловленная этим фактором, является случайной величиной. Известно, что для уменьшения случайной погрешности используются многократные измерения с последующим усреднением результатов. Это справедливо для независимых случайных величин, распределенных по нормальному закону и при равноточных измерениях. Следовательно, для реализации такого подхода необходимо обеспечение всех этих условий. При большом числе измерений гипотеза о нормальности распределение результатов наблюдений обычно выполняется. Для обеспечения независимости результатов наблюдений необходимо перед каждым наблюдением либо перемешать, либо перезагрузить образец в измерительной камере. Равноточност! измерений при использовании одного инструмента в определенных условия} также выполняется. Количество измерений определяется необходимой точ ностыо и дисперсией результатов единичных измерений, обусловленной не однородностью материала. Точность измерения является заданной величиной, г дисперсию, обусловленную неоднородностью материала необходимо опреде лить экспериментально.

При реализации рассматриваемого подхода необходимо производит] большое количество измерений с переукладкой образца за короткое время (I-.' мин). Для исключения переукладок, нами предложен способ измерения влаж ности сыпучих материалов (A.c. СССР № 1419302), в котором материал поме

[ается в цилиндрическую кювету, расположенную горизонтально между ангинами СВЧ-тракта. При измерениях кювета вращается, а материал под дейст-ием собственного веса перемешивается.

Результат измерения определяется как среднее арифметическое. При гом погрешность от рассматриваемого фактора при доверительной вероятно-ги 0,95 составляет

Для обеспечения надежного перемешивания кювета заполняется не полостью. Степень заполнения кюветы необходимо выбирать с учетом свойств атериала (угол откоса, гранулометрический состав и т.д.).

При этом могут появиться дополнительные погрешности из-за явления ифракции. Для определения влияния степени заполнения и расчета парамет-ов измерительной камеры нами разработана математическая модель преобра-эвателя, инвариантного к массе образца.

Погрешность измерения влажности, обусловленная степенью заполне-ия в этой модели определяется выражением

где Я» - чувствительность метода к влажности, дБ/% Проанализируем выражение (23). При А1т= 0, т. е. при полном заполне-ии камеры, эта погрешность равна нулю. Величина АIV прямо пропорциональ-а изменению высоты заполнения А1г, которая определяется изменением массы робы от среднего значения. При увеличении высоты камеры (а) указанная по-зешность уменьшается и при а—>оо АIV —»0. Указанная погрешность в эответствиии с (23) будет наибольшей при минимальной влажности атериала, так как при этом чувствительность метода минимальна.

Таким образом, для известной величины изменения высоты заполнения ожно найти такое значение высоты камеры а, при котором погрешность не ревысит допустимую. Определим относительное значение погрешности, так ж ее допустимое значение выражено в относительных единицах.

Для этого выразим влажность материала через ослабление в нем СВЧ гергии и 5«, IV = А/Б„

(22)

ЛЯГ = —8,68

1

7гуэ£йакк

(23)

Тогда

3,

лу3еааЫг

(24)

I**

1п\ 1-

(

^+£°(а~ ~ 2яГ. АМ + * о ■(* ■- 'О]}

По этой модели на ЭВМ рассчитаны значения погрешности измерени при заполнении кюветы но высоте в диапазоне 60-250мм. Результаты расчето

приведены на рис.? Как следует из графя ка, для снижения это составляющей пс грешности высота зг полнения кювет] должна быть не мене 120 мм. При этом об щая высота кюветы учетом раскрыва ж тенны (60мм) и незг полняемой зон] (35мм - определен экспериментальны путем для зерновы продуктов) составляв 215мм, что впол£ приемлемо. Испытания преобразователя на зерне пшеницы подтвердили пр; вильность теоретических исследований.

Исключение влияния форм связи влаги в материале. Как было отмечен выше, в настоящее время нет экспрессных методов определения количест! влаги по формам связи и эффективных путей уменьшения влияния непостоя! ства соотношения связанной и свободной воды в материале на погрешность и: мерения его влажности.Для решения этой проблемы, являющейся ключевой точки зрения поставленной цели, нами предложены два подхода. Первый по; ход. Анализ результатов экспериментальных исследований выявил существов; ние зависимости дисперсии результатов измерений от предыстории влажное ного состояния материала (рис.9.). Эта зависимость обусловлена тем, что мап риал увлажняется неравномерно и лишь с течением времени влага распредели ется более равномерно по всему объему материала. При этом, как было показ; но выше, происходит также перераспределение влаги по формам связи. Таки образом, при реализации многократных измерений, одновременно с уменьш нием влияния неоднородностей, появляется возможность уменьшения погреи ности, обусловленной предысторией влажностного состояния материала, и пользуя дисперсию многократных измерений. Как показали экспериментальнь исследования, результаты многократных измерений позволяют уменьши' влияние форм связи влаги примерно в 1.5 раза. Второй подход основан на и пользовании соотношения между интегральной (объемной) и поверхностнс влажностями материала.При изменении влажности материала (например, щ увлажнении) влага сначала попадает на поверхностные слои материала и нах дится в свободном состоянии. Затем происходит проникновение воды в макро

4 3,5 3 2,5 2 1,5 1

0,5 0

\ |' | |

г \ | \

: I

I

-----!- I - Ч

60

80

100 Н,мм

120

140

Рис.8. Зависимость вариации результатов наблюдений от высоты заполнения измерительной кюветы

\|

микропоры (физико-механическая связь), адсорбирование молекул воды молекулами вещества и т.д. Вода с поверхности материала постепенно проникает

1,6 1,4 1,2 1

! 0,8

>

0,6 0,4 0,2 0

* X X \ V \ л \

■V.' =16,2% \\ » \ 1

ч ^ ! 1 Ч. ;

\У = 9,3% | ^^^^^ 1 "Г ■ '

1 ]

Зч 5сут 1, время

I Рис.9. Зависи-1 мость СКО ре; зультатов изме-1 рения влажности от соотношения форм связи влаги в материале

внутрь, влажность поверхностного слоя с течением времени уменьшается. Таким образом, влажность приповерхностного слоя материала характеризует предысторию его влажностного состояния, т.е. изменение в нем форм связи влаги. Следовательно, измерив влажность приповерхностного слоя материала, можно скорректировать результат измерения его интегральной влажности. У твердых :ыпучих и волокнистых материалов АПК приповерхностную влажность частиц можно измерять различными зондовыми, накладными конденсаторными датчиками, гигрометрами, кондуктометрическими методами и т.д.

Для определения характера и степени влияния изменения форм связи влаги на результат измерения влажности СВЧ-методом, а также выявления функциональной зависимости поверхностной влажности материала от предыстории его влажностного состояния были проведены экспериментальные ис-;ледования.

Влияние плотности материала на результат измерения влажности и пу-пи его снижения. Исследования, проведенные нами на многих видах агро-тромышленных материалов показали, что плотность материалов существенно злияет на погрешность измерения влажности СВЧ-методом. Причем ам-шитудный метод имеет в 3-5 раз меньшую погрешность, чем фазовый. Погрешность от указанного фактора для разных материалов может составить 5-10

% (отн.). Например, влияние изменения плотности (натурного веса) зерна пшеницы в пределах 0,6-0,8 г/см3 на ослабление СВЧ-энергии составляет 5-8%.

Для исключения влияния плотности наиболее эффективный путь — автоматическое взвешивание образца и учет этого параметра в градуировочной зависимости влагомера. Но он требует применения дополнительного измерительного преобразователя, что приводит к усложнению влагомера. Поэтому нами предложен следующий способ исключения влияния указанного параметра. Измерение ослабления производится в двух взаимно перпендикулярных направлениях с разными толщинами образца.

В результате двух измерений при разных толщинах образца имеем

1¥ = /2(А2,р)

Откуда, исключив р, имеем

Кг=/з(А1, Ад (26)

функцию преобразования, инвариантную к плотности образца.

Реализация данного способа не требует дополнительных измерительных схем и обеспечивается введением дополнительной пары антенн и СВЧ- переключателей каналов на р-ьп аттенюаторах. По результатам исследований и полученных нами рекомендаций в НПО "Феррит" разработаны СВЧ-модули, в которых реализована возможность измерения по двум СВЧ-каналам.

Особые требования к первичным преобразователям серийных СВЧ-влагомеров. При установлении группе влагомеров усредненной градуировочной зависимости в суммарную погрешность влагомеров добавляется составляющая, определяемая разностью между истинной функцией преобразования и приписанной влагомеру номинальной градуировочной зависимостью. Величина это£ погрешности определяется неидентичностью геометрических размеров первичного преобразователя и параметров элементов СВЧ-тракта, передаточных характеристик элементов СВЧ (детекторов, аттенюаторов, фазовращателей и т.д.) температурных зависимостей электронных и СВЧ-блоков. Это обстоятельстве накладывает определенные требования к выбору конструкции первичных преобразователей и точности изготовления его геометрических размеров, допустимым значениям разброса параметров элементов СВЧ-тракта и электронных схем, а также к техническим и схемным решениям при разработке влагомеров.

Основными геометрическими размерами первичных преобразователей волноводного типа, определяющими их идентичность являются высота, ширине (или диаметр) и длина измерительной камеры. В случае измерений в свободной пространстве определяющим параметром является толщина образца контролируемого материала. Однако в чистом виде измерения в свободном пространств! не осуществляются, т.к. обычно кюветы имеют защитный кожух, который I случае отсутствия металлической измерительной камеры определяет условиз распространения СВЧ-волны. Поэтому задача исследования сводится к опреде

пению допусков геометрических размеров преобразователя волноводного типа.

Определим погрешность, обусловленную неточностью изготовления измерительной камеры по осям х, у, г . Для этого используем математическую модель преобразователя, инвариантного к массе образца.

Положив к=а, получаем выражение, определяющее ослабление СВЧ-знергии в кювете, полностью заполненной материалом, т.е. в модели исключаем условие, вносящее фактор заполнения.

2 у3 Аа + и V/3 АЬ + рга3Ъгы) 100

\ _ 2

In

(jefi -2уэ JJi~aabl)j (27)

ч v ° J где G = (mblf + (nal)2 + (pabf

Выражение (27) показывает изменение ослабления энергии, переносимой золнами типа Нгапр. Из него можно определить значения Аа, АЬ и Al, при кото-)ых 6 < 1% для различных типов волн, задаваясь значениями т, п, р =0,1,2,... В частности для волны основного типа (т = 1, п=0, р=1), имеем

S= _2,^/^100_ (28)

2 Y,Jihal

In

1-

V

V*>2+/2)

еа(а2+12)-2уэ^а1\аг+1г

По формуле (28) нами рассчитаны значения погрешностей для различных ;начений размеров измерительной камеры и параметров СВЧ-волны т, п, р. Результаты расчетов показывают, что при длине волны \=3,2 см. и размерах камеры а, Ь, I соответственно 215, 215, 150 мм допустимая неточность изготовле-гая деталей измерительной камеры составляет 0,5-1 мм.

При серийном производстве влагомеров, когда отдельным приборам при-шсывается номинальная градуировочпая характеристика, неидентичность ха-)актеристик компенсирующих аттенюаторов определяет дополнительную по-решность градуировки, которая может достигать 2% (абс.). Для ее уменьшения ими предложена следующая методика градуировки. По заранее выявленной ависимости А = f(I) измеряемое значение тока I пересчитывается в величину юлабления в материале. При этом градуировка влагомеров производится в виде V = ДА). Температурная коррекция определяется функцией АТ= <р(А,Т). Тогда 1кончательно градуировочпая характеристика имеет вид

W=F(<p(f(I), Т)) (29)

Функция преобразования <p(f(I),T) определяется для каждого влагомера фи помощи образцовых аттенюаторов и термометров. При таком подходе отгадает необходимость индивидуальной градуировки влагомеров на натураль-[ых образцах материала, а погрешность типа влагомера от указанных факторов

можно снизить до 0,2 % при измерении температуры с точностью 1°С. Однако при серийном производстве влагомеров за счет неидентичности элементов СВЧ-тракта "электрическая" толщина материала за счет осциллирующей составляющий ослабления может существенно отличаться у разных влагомеров. Например, у разных влагомеров ВХС-2 одной серии было обнаружено различие в показаниях, достигающие 15 % (отн). Кроме того, наблюдалось уменьшение показаний влагомера при загрузке материала в кювету ниже показаний с пустой кюветой. Объясняется это следующим.

Общие потери мощности электромагнитной волны во влажном материале толщиной / определяется из выражения:

А=8.68а1+4.34{1п[1-Г,2ехр(-а1) Соф(<рп^Ш - 1п[1-ГпСов(2<{>12)]} (30) где Гц - коэффициент отражения,

(ри - фаза отраженной волны, которые определяются из выражений

К-а);-К/»,-л; (31)

(а0+а)2+(/?0+/?)2

^с* (32)

здесь а0 и а - постоянные затухания среды и влажного материала, Рои Р - фазовые постоянные среды и материала. Анализ выражения (30) показывает, что ослабление в материале является осциллирующей функцией фазовой постоянной (р) влажного материала. Ранее выбор толщины материала производился нами, исходя из необходимости обеспечения достаточной чувствительности измерений. При этом в выражении (30) два последних члена отбрасывались. Такой подход вполне правомерен и обеспечивает достаточно точное определение оптимальной толщины материала только при индивидуальной настройке и градуировке влагомеров.

Для устранения этого явления необходимо уменьшить долю осциллирующей составляющей в общем ослаблении СВЧ-энергии, что достигается выбором толщины контролируемого материала. Расчеты по (30) показывают, что при толщине образца более 12 см., доля осциллирующей составляющей в общем ослаблении снижается до незначимой величины. Поэтому при проведении экспериментальных исследований основной размер измерительной кюветы выбран равным 12 сантиметрам.

В четвертой главе рассматриваются результаты разработки экспериментальных установок и методики проведения экспериментальных исследований. Для проведения исследований были собраны три экспериментальные установки для измерения ослабления проходящей через материал волны (рис.10): - с переменной высотой измерительной камеры; с вращением образца;

для измерения ослабления в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, снабженный емкостным измерителем поверхностной влажности.

Во всех экспериментальных установках реализован компенсационные

метод измерения ослабления прошедшей через материал волны, так как он обеспечивает необходимую точность измерений и осуществляется сравнительно простой и надежной аппаратурой

В)

Рис.10. Экспериментальные установки: а) с переменной высотой измерительной камеры; б) с вращением образца; в) для измерения ослабления в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, снабженный емкостным измерителем поверхностной влажности.

В пятой главе обсуждаются результаты экспериментальных исследований СВЧ-метода измерения влажности. Зависимость ослабления СВЧ-энергии от влажности исследуемых материалов является основной зависимостью амплитудного СВЧ-преобразователя влажности. Она используется для градуировки влагомеров и необходима при определении погрешности измерения влажности от различных мешающих факторов. Для определения указанной зависимости были испытаны образцы зерна пшеницы, ячменя, риса, гороха, кукурузы. Эксперимент проводился в нормальных условиях с материалами равновесной влажности. Проверка однородности дисперсий по критерию Кохрена показала воспроизводимость эксперимента (Gt4 4o =0,108; Gnm = 0,072; G„4 = 0,088; Gp= 0,067; Grop = 0,098; GK = 0,101).

По результатам эксперимента получены уравнения регрессии основной зависимости для пшеницы W= -0.002А2 +0.55А+ 0,36, ячменя W= -0.0015А +0.58А- 1,0, риса W= -0.003А2 +0.69А - 1,8, гороха W= -0.003А2 +0.65А -0,5, кукурузы W= -0.002А2 +0.52А + 1,5. (33)

Проверка адекватности полученных уравнений эксперименту производилась по критерию Фишера (FTi60,37 =1,6; Fnul = 2,05; F„4 = 1,98; Fp=2,54; Prop = 1,82; FK = 1,76). Таким образом, уравнения регрессии при 5 процентном уровне значимости адекватно описывают результаты опытов.

Кроме того, нами получена зависимость ослабления от влажности для зерна пшеницы, А = 0,04 W2 +1,53W - 0,77, которая будет использована при проведении полного факторного эксперимента.

Для проверки теоретических результатов и оценки погрешности, обусловленной неоднородностью образца, нами были проведены эксперимен-

тальные исследования на специально подготовленных неоднородных образцах зерна пшеницы.

Образцы готовились путем смешивания проб различной влажности в определенных соотношениях. Перед смешиванием образцы выдерживались определенное время для того, чтобы достичь равновесного состояния. Влажность образцов определялась перед смешиванием и после смешивания. Степень неоднородности полученных проб оценивалась по критерию

И- (34,

где IVРГ2, Жсм - соответственно влажности двух смешиваемых образцов и смеси, Мосш Мд(А - соответственно массы основного и добавочного образцов.

В реальных условиях неоднородность материалов АПК колеблется в пределах 0<#<0,25. Степень различия диэлектрических характеристик смешиваемых образцов представлена отношением их влажностей ЙРуи 2-

Анализ результатов эксперимента показал, что для выдержанных однородных по влажности образцов погрешность от исследуемого фактора не превышает 1,5%(отн.), что вполне приемлемо. Однако при увеличении степени неоднородности до 0,25 погрешность достигает 10%.

Для определения влияния плотности материала на результат измерения влажности были проведены испытания зерна пшеницы, риса и гороха различной плотности (600-800 кг/м3) при двух значениях толщины образца (8 и 12 см.). Испытания проводились в нормальных условиях. По результатам эксперимента по методу наименьших квадратов построено уравнение регрессии, которое имеет следующий вид

0.08 А,2 +0.17 А22 +0.73 А, -0.26 А2 -О^А^г -0.13 (35]

Для сравнения в таблице 3 приведены значения СКО результатов измерений от линии регрессии, коэффициентов корреляции и максимальной систематической погрешности по уравнениям регрессии (33) и (35). Уравнение (33) получено при постоянной плотности. Анализ данных табл.3 показывает, чте влияние плотности при измерении в двух направлениях практически исключается.

Характеристики уравнений регрессии Таблица 3

Используемые параметры Коэффициент корреляции Относительная погрешность измерений, 5тах, Уравнение регрессии

А, Т 0.85 0.978 10.5 33

А,, А2 0.89 0.981 9.7 35

Для определения характера и степени влияния изменения форм связи влаги на результат измерения влажности СВЧ-методом, а также выявления функциональной зависимости поверхностной влажности материала от предыстории его влажностного состояния были проведены экспериментальные исследовании

т образцах зерна пшеницы с различным временем выдержки их после увлаж-1ения. При проведении экспериментов температуру образцов нельзя поддержи-1ать постоянным, т.к. температурное воздействие на образец повлияет на прочее перераспределения влаги по формам связи. Поэтому при измерениях тем-[ература образца контролировалась встроенным датчиком и учитывалась при »бработке результатов.

Поверхностная влажность измерялась с помощью накладного конденса-орного датчика, включенного в контур ВЧ генератора (^.=5 МГц).

Результаты экспериментов подтвердили влияние предыстории влажност-юго состояния материала на результат измерения СВЧ-методом (рис.11). При вмерении влажности амплитудным СВЧ-влагомером относительная погреш-

50

45

40

\ 1 ! 1

1 1 1 5%

1 1 1 , ,

! ! : ! |

I

дБ

35 '

30

25

20 т

\¥=Н03%

10

\У=17,1*/о

Рис.11. Зависимость ослабления СВЧ-энергии от соотношения форм связи влаги в материале

24ч

5

30мин "" " *" Т, время

ость от указанного фактора может достигать 6-7 %.

Для оптимизации вида уравнения множественной регрессии были по-троены математические модели и по результатам экспериментов с помощью >ВМ получены уравнения

= -0,002 А2 +0.54 А -0.027 Т + 3.74 (36)

■ 0.000078 АБ - 0.00059 АТ + 0.724 А -0.00125 Б -0.00642 Т +0.79 (37)

В таблице 4 приведены значения СКО результатов измерений от линии егрессии, коэффициентов корреляции и максимальной систематической по-решности от указанного фактора. Анализ результатов исследований показыва-т, что при использовании дополнительного параметра погрешность измере-:ий может быть снижена в 2,5 раза.

= 0.000039 А3 - 0.0053 А2 ■

Характеристики уравнений регрессии_ Таблица 4

Используемые параметры cw,% Коэффициент корреляции Относительная погрешность измерений, 6тах, Уравнение регрессии

А,Т 0.85 0.978 10.5 36

A, S,T 0.30 0.998 3.7 37

Использование многократных измерений для исключения влияния форм связи влаги. По данным предыдущих экспериментов нами рассчитано уравнение регрессии с учетом среднеквадратического отклонения результатов наблюдений С.

Ш = 0.0000342 А3- 0.0049 А2 - 0.013 АС - 0.00055 АТ + 0.696 А - 0.26 С -0.00732 Т +0.83 (38)

В табл.5 приведены сравнительные характеристики уравнений регрессии.

Характеристики уравнений регрессии_ Таблица 5

Используемые параметры <TW ,% Коэффициент корреляции Относительная погрешность измерений, 5тах, Уравнение регрессии

А, Т 0.83 0.978 10.5 36

А, С,Т 0.40 0.997 7.2 38

Таким образом, результаты многократных измерений позволяют уменьшить влияние форм связи влаги примерно в 1.5 раза.

Для изучения влияния разновидности и промышленного сорта были прове дены испытания зерна пшеницы I типа (Алтайская 81, Новосибирская 81 Caps товская 29, Целинная 60), II типа (Безенчукская 139, Оренбургская 2, Оренбур! екая 10), III и IV типов (Саратовская 42, Безостая 1, Краснодарская 57, МироноЕ екая 808) 1- 4-го классов. Измерения проводились в нормальных условиях, н естественных образцах без предварительной подготовки по влажности. Диапазо влажности составил 12-15 %, натура 0,65 - 0,78 г/л.

Всего проведено 880 измерений. Дисперсионный анализ показал воспроизводимость результатов. Методами регрессионного анализа выявлено, что ослабление относительно слабо коррелирует с сортностью и разновидностью (г = 0.652) и сильно коррелирует с плотностью (г = 0.987). Существующую корреляцию между ослаблением и разновидностью можно объяснить корреляцией между плотностью и разновидностью, которая имеет такой же порядок (г = 0,521), что подтверждает гипотезу об опосредованном влиянии разновидности материала на погрешность измерения влажности. Это имеет важное значение, т.к. при необходимости коррекции по сортам, создание унифицированного влагомера было бы затруднено существенным препятствием -необходимостью автоматического определения типа и вида зерновой культуры, что практически не реализуемо.

Поэтому осталась бы необходимость использования индивидуальной градуировки.

Исследования температурной зависимости для различных материалов пою

зали, что в радиочастотном диапазоне материалы АПК имеют положительный температурный коэффициент.

Температурная погрешность СВЧ-метода для большинства материалов АПК имеет недопустимо высокое значение и достигает 7-15% (отн.) (Рис.12).

Для уменьшения этой погрешности

обычно рекомендуется введение температурной поправки. При этом основной задачей является определение температуры материала с необходимой точностью.

Проведенные экспериментальные иссле-ювания подтвердили правильность теоретических оценок влияния мешающих факторов и показали, что существенное влияние не ослабление проходящей че->ез материал волны оказывает его температура. Степень этого влияния зависит >т влажности материала. Влияние разновидности зерновых продуктов, их про-шшленного сорта сводится к влиянию плотности и форм связи влаги. Одно-факторный эксперимент, при котором наблюдается изменение измеряемого па->аметра от изменения одного влияющего фактора, при стабилизации всех дру-их факторов не позволяет выявить степень совместного влияния различных ¡»акторов, а значит, не позволяет оценить характеристики исследуемого метода [змерений в реальных условиях.

В действительности, при использовании единой градуировочной зависи-юсти для группы материалов может появиться дополнительная погрешность, обусловленная совместным влиянием таких факторов, как температура и плот-юсть. Это предположение основано на возможном различии степени измене-[ия энергии связи влаги в разновидностях зерновых продуктов при изменении емпературы. Для выявления совместного влияния влажности, плотности и емпературы нами применен метод планирования эксперимента и получена ависимость

А = 0,99 + 0,263 Ъ + 0.0025 р - 0.03 г + 0.00059 Ър + 0.0055 Ъ\. (39) Полученное уравнение подтверждает совместное влияние влажности и

\У=10% ~

10 20 30 40 50 А,дБ

Рис. 12. Зависимость ослабления от температуры зерна пш! различных значениях влаж-

температуры, влажности и плотности на ослабление проходящей через матери ал волны. Взаимное влияние плотности и температуры, а также плотности влажности и температуры при заданной доверительной вероятности и экспери ментально полученной дисперсии воспроизводимости выявить не удалось, хот. теоретически это влияние существует. Следовательно, при выборе вида градуи ровочной зависимости необходимо учитывать совместное влияние этих пара метров.

Таким образом, в результате проведенных теоретических и эксперимен тальных исследований нами определены пути решения задачи создания унифи цированной системы контроля влажности зерновых продуктов АПК.

Разработанные способы снижения составляющих погрешности, совмести мые в одном преобразователе, удовлетворяющие общим принципам унифика ции и их взаимосвязи представлены на рис.13. Отметим, что использование преобразователя поверхностной влажности несколько усложняет конструкции первичного преобразователя, поэтому на практике лучше использовать второ! способ коррекции результата измерения влажности по формам связи влаги, ис пользующий дисперсию результатов многократных измерений. При этом пер вичный СВЧ-преобразователь отличается от обычного амплитудного толью дополнительной парой антенн. Значительно упрощается процедура градуиров ки. Однако при повышенных требованиях к точности измерений использовани преобразователя поверхностной влажности может оказаться неизбежным. Пр] этом возможно комбинированное использование обоих способов, что теорети чески должно повысить точность измерений, однако исследования в этом на правлении нами не проводились.

Математическая модель унифицированного преобразователя влажност] для группы зерновых продуктов будет иметь вид

= А(А0 + £(А2) + Ь (Б) + Е,(Т) + 1о (40

где ^ .... и - некоторые функции (полиномы), Аь А2 - ослабление СВЧ энергии, 8 - поверхностная влажность, Т - температура.

При этом эквивалентную модель можно представить в виде

= ^А + к2р + к3 Б + к4Н + к5 М + к6Т + к7 (41

где к] ... к7 - коэффициенты, А =й(1, кп1, кпьу) - ослабление, р - плотность 8 - формы связи влаги, Н - неоднородности, М - масса, Т-температура. Таким образом, рассматриваемая модель, реализующая разработанны способы повышения точности, обеспечивает коррекцию результата измерении по пяти мешающим параметрам.

Шестая глава посвящена разработке унифицированной системы контрол влажности зерновых продуктов и элементов ее метрологического обеспечения Для реализации унифицированной системы контроля влажности зерновы: продуктов нами выбрана компенсационная схема измерений. Она же была ис пользована в экспериментальных установках и опытных образцах. Схема пока зала высокую надежность (время наработки на отказ более 1300 часов) и доста точную точность измерений. На рис.14, приведена структурная схема унифи

1 1 1

высоко частотный метод СВЧ-метод ~к=Ъ,2 см Кондуктометрически й метод методы измерения электрических величин

измерение поверхностной влажности -> многократные измерения измерения в двух поддиапазонах способ исключения влияния массы температурная коррекция компенсационный метод измерения с предварительной градуировкой по Л

поверхностная влажность интегральная влажность (измеряемый параметр — ослабление СВЧ-энергии)

формы связи влаги (систематическая) масса (систематичес кая) неоднородность (случайная) плотность (систематическая) температура материала (систематическая) параметры схемы и датчика

Рис.13. Способы снижения составляющих погрешностей в унифицированном первичном преобразователе базового СВЧ-влагомера.

цированной системы контроля влажности зерновых продуктов. На рис.1 представлены основные структурные элементы системы.

Преобразователь температуры

Первичный СВЧ-преобразователь влажности

Первичный ВЧ-преобразователь поверхностной влажности

- инвариантныи к массе

- вращение образца с пересыпанием

- измерение в двух направлениях

БАЗОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СХЕМА

Интерфейс ПИП

Ж

Микропроцессор

ПЗУ

Интерфейс ввода-вывода

Устройства ввода

А

\7

Устройства вывода

Рис.14. Унифицированная система контроля влажности зерновых

продуктов

Рис. 15. Основные элементы унифици-дрованной системы контроля влажности зерновых продуктов 51 - передающий СВЧ-модуль с передающей парой антенн, 2 - измерительная схема, 3 - цилиндрическая кювета с материалом, 4 - микропроцессорный модуль, 5 - приемный СВЧ-модуль с приемной парой антенн, 6 - панель управления, 7 - электропривод кюветы

Градуировочная характеристика унифицированного прибора адекватно вписывается полиномом

XV = -0.005А]2+ 0.63 А, - 0.004А2 - 3.27 10'4 Б - 0.01Т + 4.70 10"3 А,А2 -1.17 10"4 А,Б-4.31 10'4А,Т-Ы.79 (6.1)

где А], А2 - ослабления при двух толщинах (12 см и 8 см ^ответственно), дБ; Б - показания датчика поверхностной влажности, ед.; Т -токазания датчика температуры, ед.

При градуировке были использованы образцы зерна пшеницы, риса, го-эоха, ячменя разных сортов. Плотность исследованных материалов менялась в тределах 640 - 790 кг/м3, температура варьировалась в пределах 7- 45 °С, вре-ля выдержки образцов от 3 часов до 5 суток. При этих значениях температуры времени выдержки показания соответствующих датчиков изменяются в пределах 100- 160 ед. и 200 - 400 ед. соответственно.

Основные метрологические характеристики системы, определенные в башкирском биохимкомбинате, Аургазинском межхозяйственном комбикормовом предприятии, в НПО "Масложирпром" и государственном унитарном тредприятии "Башхлебоптицепром"следуюхцие:

[. Основная абсолютная погрешность влагомера не превышает 0,6 % во всем 1сследованном диапазоне влажности.

I. Дополнительная абсолютная погрешность при измерении температуры на 10°С не превышает 0,1% (абс).

!. Абсолютная погрешность измерения ослабления не превышает 0,3 дБ при ослаблении от 0 до 60 дБ. I. Время измерения - не более 61с.

Эксплуатация в течение нескольких лет разработанной на основе но-!ых методолопгческих подходов системы контроля влажности показала со-

стоятельность разработанных научных положений и принципов унификацш приборов измерения влажности, а также новых подходов в системе обеспече ния единства измерений.

Устойчивая работа системы при обеспечении требуемых метрологиче ских характеристик подтверждает адекватность математических моделей, по строенных на основе решений уравнений Максвелла для нестандартных вол новодов и совместимость в одном преобразователе влажности разработанны: способов снижения погрешностей, обусловленных влиянием натурного вес (плотности), форм связи влаги, неоднородностей, температуры и массы образ ца, а также предложенной методики градуировки преобразователя, позволяю щая исключить индивидуальную градуировку, т.е. обеспечить унификации влагомеров.

Таким образом, в результате выполненной работы создана научн обоснованная методология, в рамках которой получили дальнейшее развита теория и практика СВЧ-влагометрии, разработаны новые положения и прин ципы унификации влагометрических систем, найдены решения основны уравнений электродинамики для граничных условий, характерных для зада влагометрии, углублены теоретические представления о влиянии форм связ влаги на ослабление СВЧ-энергии и выявлены функциональные зависимс сти форм связи влаги с измеримыми параметрами материала. Разработаны ме тодики расчетов и оптимизации параметров первичных измерительных СВЧ преобразователей влажности, позволяющие на стадии проектирования опре делить основные требования к ним.

Эксплуатация на сходных продуктах (кормовые дрожжи, отруби, ко\ бинированные корма и т.д.) показала возможность расширения сферы приме нения разработанной на основе СВЧ-метода системы контроля влажност зерновых продуктов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В диссертации обобщены результаты теоретических и экспериментал! ных исследований автора по развитию и совершенствованию СВЧ-мето/ контроля влажности твердых сыпучих материалов АПК.

Разработана научно обоснованная методология создания комплекс средств и систем контроля влажности сельскохозяйственных материалов, н< учно обоснованы методы оптимизации их параметров и градуировки при с< рийном производстве.

При этом получены следующие основные результаты:

1. Сформулированы и систематизированы задачи контроля влажност сельскохозяйственных продуктов и обоснована возможность создания кот. плекса унифицированных средств измерения для однотипных групп этих м; териалов.

2. Выявлены и исследованы источники существенных погрешносте обусловленных влиянием характеристик СВЧ-преобразователя влажности

шовных неинформативных параметров материала на результаты измерения тажности (неоднородность (10% отн.), плотность (7-10% отн.), распределе-яя влаги по формам связи влаги с материалом (7% отн.), температура (15% гн.) и масса образца (5% отн.). Установлено, что для однотипных сельскохо-[йственных материалов эти влияния носят одинаковый качественный и коли-;ственный характер.

3. Определены пути снижения погрешностей от указанных влияющих акторов, на основе которых предложены структурные и алгоритмические юсобы повышения точности контроля влажности на СВЧ, защищенные ав->рскими свидетельствами на изобретения:

- способ измерения влажности, инвариантный к массе образца;

- способ коррекции результата измерения влажности по плотности об-оца за счет измерения ослабления СВЧ-сигнала в материале в двух взаимно-грпендикулярных направлениях с разными толщинами;

- способ коррекции результата измерения влажности по формам связи гаги и снижения влияния неоднородностей за счет многократных измерений ;лабления СВЧ-сигнала в материале при его постоянном перемешивании во >ащающейся кювете;

- способ коррекции результата измерения влажности по формам связи [аги и за счет измерения дополнительного параметра - поверхностной влаж->сти материала.

Предложенные способы позволяют практически устранить влияние ос-даных неинформативных параметров и повысить точность измерений в сред-;м 2 - 2,5 раза.

4. Показано, что погрешности измерений термогравиметрического и ЗЧ-метода с учетом представительности пробы имеют сравнимые значения.

5. Разработаны математические модели основных характеристик и по-ешностей измерительных преобразователей, реализующих перечисленные особы.

6. Разработаны алгоритмы обработки измерительной информации, реа-[зующие предложенные способы измерения; исследованы и обоснованы до-■стимые погрешности измерения дополнительных параметров.

7. На основе структурного анализа схем и исследования математических >делей СВЧ-иреобразователей выявлены составляющие инструментальной трешности. Разработаны методики расчета основных параметров преобра-вателей на стадии проектирования.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований реали-ваны на современной элементной базе с использованием микропроцессор-й техники при создании комплекса средств контроля влажности зерновых одуктов агропромышленного производства.

9. Разработан эффективный метод градуировки серийных влагомеров, зволяющий снизить погрешность воспроизведения номинальной градуиро-

вочной характеристики, приписанной типу влагомера.

10. По результатам исследований разработан унифицированный ком плекс измерительных средств контроля влажности для зерновых, зернобобо вых и масличных культур, а также некоторых продуктов их переработки. Раз работки внедрены на комбинате хлебопродуктов г. Ленинска, Оренбургско? масложиркомбинате, Башкирском биохимкомбинате для комбикормов (г Благовещенск), Аургазинском межхозяйственном комбикормовом предпри ятии, прошли испытания в НПО "Масложирпром" (г. Санкт-Петербург) i рекомендованы к внедрению в масложировом производстве, испытаны и вне дрены на государственном унитарном предприятии "Башхлебоптицепром" при проведении научных исследований по программе "Живой хлеб" в Баш госпединституте. Теоретические результаты работы использовались в учеб ном процессе Ташкентского политехнического института по специальное« "Автоматизация и комплексная механизация химико-технологических про цессов", Башкирском государственном педагогическом институте ("Физика" в курсовом и дипломном проектировании.

Содержание работы отражено в следующих основных публикациях:

1. Сайтов Р.И., Каландаров П.И. Анализ термогравиметрического метода ог ределения влажности хлопкового масла и маргарина. Сборник трудов ТашПР Ташкент, 1988, с. 112-114.

2. Сайтов Р.И., Каландаров П.И. Первичные измерительные преобразовател ВЧ-влагомеров для хлопкового масла. Сборник трудов ТашПИ, Ташкен-1988, с.60-64.

3. Исматуллаев П.Р., Гринвальд А.Б., Сайтов Р.И. Теоретические исследовг ния влияния степени неоднородности и выхода волокна хлопка-сырца на пс грешности измерения влажности СВЧ-методом. Сборник трудов ТашГО Ташкент, 1985, с.23-29.

4. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. Автоматический сверхвысокочастотны влагомер для хлопка-сырца и продуктов его переработки. Приборы и систем! управления, №10, 1986, с. 34-35.

5. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Романов В.Г. Встроенные образцовые мер) для контроля отклонения номинальной градуировочной характеристики СВЧ влагомеров. Измерительная техника №10, 1987, с. 44-45.

6. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. СВЧ-метод измерения влажности материа лов без предварительного взвешивания пробы. Известия ВУЗов, Приборе строение XXXI том, №5,. С-Петербург, 1988, с.61-65.

7. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Гринвальд А.Б. Комплекснс дифференциальный способ измерения влажности. Измерительная технике №9, 1989, с.54-56.

8. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. Измерение влажности хлопка-сырца СВЧ влагомером без взвешивания пробы. Известия АН РУз, серия технических на ук, №2, 1985, с.67-68.

9. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. Применение современной элементной баз! в СВЧ-влагомерах хлопка-сырца. ВНТК по влагометрии сельскохозяйствен ных продуктов, Кутаиси, 1984, с.54.

0. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. Измерительный преобразователь влажности лопка-сырца на СВЧ без взвешивания пробы. 7 ВНТК ИИС-85, Винница,

985, с.67.

1. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Бегунов A.A. Ахмедов Б.М. Измерение лажности семян масличных культур. Масложировая промышленность, №9,

986,с.14-15.

2. Сайтов Р.И., Ахмедов Б.М. Регулирование влажности в технологическом роцессе масложировой промышленности. НПК "Эффективность использова-ия ресурсов при совершенствовании управления производством, технологи-ескими процессами и оборудованием", Ташкент, 1988.С.116.

3.Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. Автоматический СВЧ-влагомер с встроен-ым микропроцессором для АСУ ТП хлопкоочистительного предприятия. Ш ¡НТК, Ташкент, 1985, с.54-55.

4. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. Автоматический СВЧ-влагомер для хлопка-ырца и продуктов его переработки. Хлопковая промышленность, №5,

986,с.23-24.

5.Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. Применение микропроцессоров в преобра-э вате лях технологических параметров. УзНИИНТИ, Ташкент, 1987,12с.

6. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Гринвальд А.Б. Повышение чувствительно-ги измерения влажности на СВЧ. НПК "Влагометрия сельхозматериалов" 1инск, 1987, с.65.

7. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. СВЧ-влагомер с встроенным микропроцес-ором. НПК "Влагометрия сельхозматериалов", Минск, 1987,с.78.

8. Сайтов Р.И. Состояние и перспективы развития СВЧ-влагометрии. - РНТК 1атематическое моделирование и проблемы автоматизации, Фрунзе, 1990, .49.

9. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. Метрологическое обеспечение

. СВЧ-влагомеров. НПК "Влагометрия сельхозматериалов", Минск, 1988 .22.

0. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И. Микроволновые методы и приборы контро-я влажности хлопковых материалов. XI ВНТК "Неразрушающие методы и редства контроля", Москва, 1987, с.76.

1. Исматуллаев П.Р., Гринвальд А.Б., Сайтов Р.И. Влияние выхода волокна лопка-сырца на погрешность измерения его влажности СВЧ-методом. Извес-ш ВУЗов. Технология текстильной промышленности №5,1987,с 36-39.

2. Сайтов Р.И., Ахмедов Б.М. Совершенствование СВЧ-влагомеров. УШ НТК ИИС-87, Ташкент, 1987,с. 44.

3.Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Бегунов A.A., Ахмедов Б.М Контроль тажности в масложировой промышленности. УШ ВНТК ИИС-87, Ташкент,

987,с.72.

4. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Икрамов Г.И. Особенности метрологиче-<ого обеспечения научно-исследовательских работ в ВУЗе П ВНТК "Метро-эгическое обеспечение ИИС и АСУ ТП" Львов, 1988. с. 169.

5. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Ахмедов Б.М. СВЧ-влагомер пищевых родуктов. Пищевая промышленность №8,1988, с42.

6. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Абдуллаев А.Х. Экспрессный СВЧ-нагомер зерна и зернопродуктов. Международный симпозиум "Экспрессное пределение качества зерна и зернопродуктов". Москва, 1990,с.123.

7. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Гринвальд А.Б. Датчики влажности для

многокомпонентных материалов. ВНТКИИС-89, Ульяновск, 1989,с.173. -

28.Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Романов В.Г., Ахмедов Б.М. Анализ современного состояния влагометрии продуктов пищевой промышленности. Пищевая промышленность №1,1990, с. 18-19.

29. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Абдуллаев А.Х. Контроль влажности твердых сыпучих материалов в технологическом потоке. НПС "Автоматизацш технологических процессов", Челябинск, 1990, с.55-56.

30. Сайтов Р.И. Повышение точности измерений управлением процессом сушки материалов СВЧ-методом. ВНК "Процессы и оборудование для гранулирования продуктов микробиологического синтеза", Тамбов, 1984, с.136.

31. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Тургунбаев А. Типовая программа государственных приемочных испытаний средств измерения влажности / Госкомитет СССР по стандартам. ТПр 26-88, 36с.

32.Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Матякубов K.P., Абдуллаев А.Х. Метрологическое обеспечение ВЧ и СВЧ-влагомеров. НПС "Метрология и техник; точных измерений", С-Петербург, 1991, с.89.

33. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Абдуллаев А.Х. Состояние метрологиче ского обеспечения СВЧ-влагомеров. Ш ВНТК "Метрологическое обеспечени< ИИС и АСУ ТП", Львов, 1991, с.67.

34. Сайтов Р.И., Исматуллаев П.Р. Цифровой диэлькометрический влагомер Ш ВНТК Ташкент, 1984, с. 18.

35. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Каландаров П.И. Автоматический СВЧ влагомер. A.c. №1290150, Б.И. №6,1987, G 01N 22/04.

36.Исматуллаев П.Р. Сайтов Р.И., Икрамов Г.И. Ахмедов Б.М., Тургунбаев А Способ измерений влажности шелковичных коконов. A.c. №1354080, Б.И. N 43,1987, G 01N 22/04.

37. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Икрамов Г.И. Автоматическая система дш определения влажности дисперсных материалов. A.c. №1378568 (в открыто1 печати не публикуется).

38. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Гринвальд А.Б. Автоматический СВЧ влагомер A.c. №1312457, Б.И. №19, 1987, G 01N 22/04.

39. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Икрамов Г.И., Ахмедов Б.М. Способ изме рения влажности. A.c. №1419302 (в открытой печати не публикуется).

40. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Икрамов Г.И. Устройство для измерени: влажности шелковичных коконов. A.c. №1522084, Б.И. №42, 1989, G 01> 22/04.

41. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Абдуллаев А. X. ВЧ-влагомер хлопка сырца. A.c. №1794381, Б.И. №3,1993, G 01N 22/04.

42. Исматуллаев П.Р., Сайтов Р.И., Гринвальд А.Б. Устройство для измерени: влажности. A.c. №1644008, Б.И. №15, 1991, G 01N 22/04.

43. Сайтов Р.И., Марданова Э.М. СВЧ-контроль влажности зерна в условия: мелькомбината. Сборник научных трудов "Наука - основа образования" АН PI иБГПИ, Уфа, 1998, с.57-61.

44. Сайтов Р.И. СВЧ-влагометрия продуктов сельского хозяйства. Издательст во БИРО, У фа 1999,52с.

06.10.00г. Зак.228-60 РТП ИК «Синтез» Московский пр., 26