Радіохвильові методи та засоби контролю складу речовин в технологічних процесах з використанням енергії НВЧ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти України

Державна академія легкої промисловості України

Спеціальність 05.11.09 - Прилади для визначення складу речовин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Радіохвильові методи та засоби контролю складу речовин в технологічних процесах з використанням енергії НВЧ

Бех Сергій Валентинович

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Технологічному університеті Поділля (ТУП) та в Державній академії легкої промисловості України (ДАЛПУ) Міністерства освіти України.

Науковий керівник:

доктор технічних наук, доцент Водотовка Володимир Ілліч, Державна академія легкої промисловості України, професор кафедри автоматизації та комп'ютерних систем.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, доцент Манойлов В'ячеслав Пилипович, Житомирський інженерно-технологічний інститут, завідувач кафедри медичних приладів і систем;

кандидат технічних наук Кондратов Владислав Тимофійович, Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України, провідний науковий співробітник відділу цифрових обчислювальних машин.

Провідна установа: Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти України, радіотехнічний факультет, м. Київ.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державної академії легкої промисловості України.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Хімічева А.І.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В останнє десятиріччя в багатьох галузях промисловості та агропромислового комплексу знаходить широке застосування як енергоносій електромагнітне поле надвисокої частоти (ЕМП НВЧ). Цій тенденції сприяє не тільки процес конверсії оборонних галузей вітчизняної промисловості, але і об'єктивні передумови. В технологічній камері (ТК) або в хвилеводі може бути сформоване ЕМП НВЧ з високою щільністю потужності, завдяки чому досягається інтенсифікація технологічного процесу, який потребує нагрівання речовин чи матеріалів. З іншої сторони, в діапазоні НВЧ надзвичайно зростають діелектричні втрати, а також реалізується ефект внутрішнього нагрівання зразка матеріалу, який не створює пересушений поверхневий шар. Співпадають напрями тепло-вологопереносу в матеріалі, не виникають термічна напруженість і деформація, що підвищує якість кінцевого результату. Висока динамічність процесу тепло-масопереносу в ЕМП НВЧ може бути реалізована тільки при високій точності керування джерелом НВЧ енергії за інформаційними сигналами сенсорів, які визначають склад речовини чи матеріалу. Інформаційно-вимірювальна система (ІВС) та вимірювальні канали (ВК), які обладнані сенсорами, визначають стабільність, керованість та відтвореність технологічного процесу. Підвищення їх точності є актуальним науково-технічним завданням.

Зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота відповідає наступним державним програмам Міністерства промислової політики України:

- Програма Мінпромполітики України №2 “Виробництво технологічних комплексів, машин і устаткування”;

- Програма Мінпромполітики України №4 “Розробка приладів і машин для сільськогосподарського та харчового виробництва”.

Робота виконувалась у відповідності з договором між Київським СКБ “Спектр” Міністерства промислової політики України і Технологічним університетом Поділля (Договір №80, 1997р).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка радіохвильових методів та засобів контролю складу речовин і матеріалів в технологічних процесах з застосуванням енергії НВЧ, що мають підвищену точність і сумісні з автоматичними системами управління (АСУ), на ефективне вирішення конкретних прикладних задач.

Для досягнення поставленої мети розв'язуються наступні задачі:

Аналіз, систематизація радіохвильових методів вимірювання параметрів складу речовин.

Визначення математичної моделі вимірювального перетворювача параметрів складу речовин.

Розробка концепції сполучення функції енергетичного та вимірювальних сигналів НВЧ.

Розробка групи спектрально-структурних методів підвищення точності вимірювання параметрів складу речовин та матеріалів для двочастотних методів їх обробки.

Розробка методів ідентифікації хвильових параметрів матриці розсіювання ТК як чотириполюсника за ціленаправленою дією на параметр, що стабілізується, і реакцією на цю дію системи стабілізації.

Розробка структурної побудови мікрохвильових технологічних комплексів з використанням розроблених методів підвищення точності визначення складу речовин.

Наукова новизна одержаних результатів. В роботі отримані наступні наукові результати:

Запропонований та використаний принцип суміщення функцій енергетичного та вимірювального НВЧ сигналів.

Розроблені методи обробки функціонально суміщених енергетичного та вимірювального сигналів, об'єднані в групу спектрально-структурних методів, що дозволяють підвищити точність визначення складу речовин і матеріалів.

Розроблені підвищеної точності методи компенсації ціленаправлених дій на параметри та сигнали, що стабілізуються замкненою автоматичною системою зі зворотнім зв'язком.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що вони дозволили реалізувати практично важливі застосування: мікрохвильові ВК жирності та концентрації молока в технологічних процесах виготовлення молочних продуктів з використанням енергії НВЧ (пастеризації, концентрації); мікрохвильовий ВК вологості деревини в технологічному процесі її сушіння в ЕМП НВЧ для деревообробної промисловості; зразковий НВЧ термогравіметричний вологомір матеріалів з можливістю моделювання процесу сушіння на промисловому НВЧ обладнанні; НВЧ сушарка тонколистових та плівкових матеріалів з ВК їх вологості.

Вимірювальні засоби вказаного призначення проектувались на основі методологічних розробок, виконаних в роботі. Результати дисертаційної роботи впроваджені в НДКР, виконані Київським СКБ “Спектр” Мінпромполітики України для виробництва технологічного НВЧ обладнання (Шифри "Енергія-1", "Енергія-3", "Енергія-4").

Особистий внесок здобувача. Головні результати роботи отримано автором самостійно. В публікаціях, які написані в співавторстві, дисертантові належать: розрахунки технологічної камери, розробка методології побудови технологічної камери з декількома НВЧ генераторами, розробка концепції багатоканального енергопідводу до оброблюваного продукту, метод зменшення похибок масовимірювальних каналів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи обговорювалися на III-IV міжнародних науково-технічних конференціях “Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництва” (м.Хмельницький, 1995р., 1997р.), на науково-практичній конференції “Современная контрольно-испытательная техника промышленных изделий и их сертификация (СКИТ-97)” (м. Мукачево, 1997 р.), на міжнародній конференції “Second International Conference on Antenna Theory and Techniques” (Київ, 1997р.), на Другому міжнародному молодіжному форумі “Радиоэлектроника и молодежь в ХХI веке” (м. Харків, 1998 р.), на 6-й науково-технічній конференції "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах" (м. Хмельницький, 1999 р.).

Публікації. За матеріалами роботи опубліковано 10 друкованих праць, основними з яких є 3 статті, опублікованих в фахових виданнях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, 5-ти розділів, заключення, переліку джерел, що використовувались з 82 найменувань та 2-х додатків. Загальний обсяг складає 176 сторінок , у тому числі 142 сторінок основного тексту, 42 ілюстрації, 17 таблиць.

зміст роботи

У вступі відображена актуальність проблеми, мета і задачі дослідження, наукова новизна отриманих результатів та їх практичне значення, наведені відомості про обсяг та апробацію роботи.

Перший розділ. Аналітичний огляд проблем технологічних процесів з використанням НВЧ енергії показує, що завдяки можливості рівномірного розподілу температури в тілі, що розміщене в ЕМП НВЧ, інтенсифікації процесів тепло-масопереносу, значно економніше витрачається енергія та підвищується якість кінцевого продукту. Це обумовлює дедалі ширше розповсюдження НВЧ технологічних процесів в різні галузі промисловості та агропромислового комплексу. Але потенційно високі можливості цього виду енергозберігаючих технологій далеко не повністю використовуються. Аналіз складу НВЧ технологічного обладнання в цілому показує, що в більшості прикладів воно складається з енергетичної, інформаційно-вимірювальної, обчислювально-керуючої та виконавчо-регулюючої підсистем (частин). Такий склад є типовим для технологій з різними енергоносіями, які традиційно використовувались. Аналіз складових підсистем з точки зору їх єдності з видом використаної НВЧ енергії показує, що цей критерій не застосовується. Ні джерела НВЧ енергії, ні технологічні камери, ні вимірювальні канали, ні канали автоматичного управління, не об'єднані ідеєю підвищення точності, керованості, відтворюваності НВЧ технологічного процесу, яка є головною для успішного впровадження його в промисловість. Найбільшу увагу в аналізі привернуто до інформаційно-вимірювальних систем контролю складу речовин та матеріалів, що обробляються в ЕМП НВЧ, адже точно знайдений їх склад дозволяє визначити часові зміни в технологічних режимах.

Виконаний аналіз методів та засобів підвищення точності НВЧ вимірювальних перетворювачів показує, що вони мають суттєво високі досягнення в області вимірювання параметрів сигналів і кіл, але не адаптовані до НВЧ технологічних процесів та не спеціалізовані до вимірів технологічних параметрів. Їх структурна побудова є автономною відносно енергетичної підсистеми, переважно з структурною, часовою або частотною надлишковістю для реалізації інваріантності відносно дестабілізуючих факторів.

Виконаний в першому розділі аналітичний огляд методів та засобів НВЧ технологій дозволив сформулювати ціль дослідження та задачі для її досягнення.

Другий розділ присвячений вирішенню двох задач, з яких першою є розробка концепції “енерговимірювальної системи” в структурі НВЧ технологічного комплексу. Запропонований термін “енерговимірювальна система” означає, що ця система суміщає фізичний вид енергетичного та інформаційного сигналів, тобто енергетичний НВЧ сигнал після відповідної обробки повинен нести інформацію про склад речовини, яку він обробляє в ЕМП НВЧ.

Також в рамках цієї концепції ставиться мета суміщення функціоналу управління технологічним процесом для досягнення необхідного складу оброблюваних речовин та матеріалів та функціоналу досягнення потрібної точності визначення цього складу, а також мета досягнення частотно-просторової одноканальності, що зменшує частотні похибки вимірювання параметру. Запропонована концепція передумовлює реструктуризацію відомих НВЧ комплексів і пов'язану з нею суттєву економію апаратурних витрат: енергетичні НВЧ тракти об'єднуються з вимірювальними, не використовуються генераторні НВЧ вимірювальні перетворювачі та ін.

Друге завдання, тісно пов'язане з першим, полягає в прийнятті аналітичної моделі вимірювання параметрів складу речовин, яка найбільше відповідає НВЧ діапазону. Процес пізнання невичерпної в своїй складності мікроскопічної системи побудови речовини звичайно йде через пізнання макроскопічних явищ, загальних для речовин різної природи. Діелькометрична модель складу речовини вже досить давно використовується як макроскопічна. Різні аналітичні форми цієї моделі пов'язують мікроскопічну структуру речовини з комплексною діелектричною проникністю. Не викликає сумніву зв'язок діелектричних параметрів речовини з її мікроузагальненими властивостями - вологістю, концентрацією, щільністю, в'язкістю та ін. З багатьох відомих методів діелькометрії в діапазоні НВЧ слід вибрати ті, які в найбільшій мірі адекватні уявленню про технологічну камеру як чотириполюсник. Тоді логічним кроком до прийняття аналітичної моделі діелькометричного перетворення є хвильова матриця розсіювання [S] чотириполюсника, параметри якої дозволяють знайти одну з пар діелектричних параметрів

(1)

Таку модель пропонується назвати радіохвильовою моделлю параметрів складу речовин.

Третій розділ. Різночастотний спосіб обробки речовин і матеріалів в ЕМП НВЧ багатомодових технологічних камер крім високої рівномірності ЕМП в об'ємі камери дозволяє одержати ряд нових технологічних ефектів: вибіркове по інтенсивності нагрівання різних шарів матеріалу, селективна дія ЕМП на різні компоненти речовини, які відрізняються за хімічним чи агрегатним станом. Разом з тим ефективність різночастотних методів знижується від частотної похибки вимірювального каналу і відповідної похибки управління технологічним процесом. Структурна побудова ІВС з частотно-просторовими каналами, кожний з яких працює на частоті технологічного НВЧ генератора, веде до суттєвих апаратурних витрат. Рішення цієї проблеми знайдено за методом регенеративного перетворення частот технологічного і вимірювального НВЧ генераторів.

Тут показано, що малопотужні сигнали частоти і балансно змішуються і частотно розподіляються ФНЧ і ФВЧ на два сигнали сумарної та різницевої напруг - , , які дозволено використовувати в промисловості. Останні можна почергово підсилити потужними резонансними підсилювачами А1, А2 і подати в ТК, звідки прийняти зі значним ослабленням і знову змішати балансно з малопотужним сигналом частоти . В продуктах змішування є сигнал частоти , який після селективної фільтрації можна використати як одночастотний вимірювальний і обробити його вимірювальним каналом для одержання значення контрольованого параметру складу речовини чи матеріалу. В роботі виконаний спектральний аналіз запропонованого методу частотного перетворення, в якому показано, що за прийнятої двошарової моделі вологого матеріалу вихідний сигнал ВК пропорційно залежить від вологості об'єкту в ТК.

Вимірювальні сигнали НВЧ діапазону, проходячи лінії передач, суттєво змінюються, відбиваючись від неоднорідностей, ослаблюючись від втрат. Сама ТК як канал передачі вимірювального сигналу від входу в неї до другого балансного змішувача надає цьому сигналу частотну похибку. Запропоновано метод знаходження цієї похибки для корекції залишкового результату вимірювання, який пояснюється рис. 2.

Потужні технологічні генератори НВЧ почергово включаються управляючими імпульсами генератора, подаючи в ТК енергію НВЧ на частотах і . Одночасно з допомогою ФАПЧ і малопотужних НВЧ генераторів формуються сигнали-двійники за частотами і , які з допомогою двопозиційного ключа SA періодично замінюються на другому вході балансного змішувача БС. На виході БС створюються послідовно пакети сигналів частот , однакових амплітуд. Подальша обробка сигналів цих частот за наведеним в роботі простим алгоритмом одержує вихідний сигнал, пропорційний відносній частотній похибці модуля коефіцієнтів відбиття або передачі ТК, який використовують як коригуючу величину. Ця величина, як показано, не залежить (інваріантно) від коефіцієнтів передачі трактів, нестабільності рівня вимірювальних сигналів, коефіцієнтів чутливості балансного зміщування, детекторів НВЧ і коефіцієнтів підсилення вимірювального каналу на частотах і . Це сталось тому, що впливаючі на точність параметри створили мультиплікативні комплекси, які скоротились після визначення їх відношення. радіохвильовий енергетичний вимірювальний речовина

Четвертий розділ. Замкнена структура з сильним зворотнім зв'язком після ціленаправленої зміни коефіцієнта зворотнього зв'язку відреагує на це зміною вихідної координати. Щоб скомпенсувати цю зміну необхідно задати нове значення керуючого сигналу. Різниця двох значень керуючого сигналу є реакцією замкненої структури на ціленаправлену дію. Аналіз цих реакцій показує, що можна скласти систему рівнянь, рішення якої відносно параметрів матриці розсіювання чотириполюсника, що включений, як показано на рис. 3, 4, є незалежним від багатьох дестабілізуючих факторів.

Зміна в разів коефіцієнта зворотнього зв'язку з допомогою керованих подільників напруги SA1, SA2, введення в розріз а-а тракту короткозамикача WK дозволяю скласти наступну систему рівнянь

Рішення системи (2) відносно модуля коефіцієнта відбиття ТК W має вид (3)

Як видно з (3), в результат вимірювання входять тільки значення сигналів управління . Це означає, що цей результат інваріантний відносно нестабільності потужності НВЧ генератора з трактом , перехідних ослаблень відгалуджувачів, коефіцієнтів перетворення всіх елементів в каналах зворотнього зв'язку та інш. В роботі одержаний вираз для залишкової (некорельованої) похибки за методом каскадних функцій. Функція діелькометричного перетворення параметру складу речовин в діелектричну проникність, а потім коефіцієнт відбиття має вигляд

,(4)

де - некорельована абсолютна адитивна похибка на відрізку часу вимірювального циклу ; - похибка обчислення.

В роботі подано приклад визначення похибки , яка дорівнює , що значно (до 5-10 разів) нижче похибки стандартних рефлектометрів.

В роботі приведений аналогічний аналіз схеми, що визначає модуль коефіцієнта передачі.

Такий теплофізичний параметр як коефіцієнт температуропровідності має високий коефіцієнт кореляції з рядом характеристик складу речовин і матеріалів, наприклад, вологості, концентрації та ін. Його визначають за методом теплової хвилі, яка створюється при гармонічній модуляції енергетичного НВЧ сигналу. Метод теплової хвилі дозволяє значно зменшити похибку, пов'язану з теплообміном сторони пластини (плівки) з навколишнім середовищем, тому що навіть коливання сотих долей ^оС можуть бути виміряні оптичними термометрами чи радіометрами.

Метод теплових хвиль є чи не єдиним теплофізичним методом, який може бути реалізований з допомогою радіовимірювальних засобів. В роботі виконана розробка, що реалізує фазовий метод вимірювання за методом компенсації ціленаправлених дій на фазо-рівновісну структуру.

Далі в цьому розділі визначені та сформульовані три граничні умови існування запропонованих функцій діелькометричного перетворення. Перша умова встановлює нерівність між середньою швидкістю потоку одиниць інформації, одержаної за час вимірювального циклу і миттєвою швидкістю зміни діелектричного параметру речовини , .

Друга і третя умови встановлюють співвідношення між корельованими та некорельованими похибками на інтервалі вимірювального циклу та їх частотами

;

В п'ятому розділі подані практичні реалізації розроблених методів визначення складу речовин та матеріалів в процесі їх обробки в ЕМП НВЧ. Наведені типові структурні блоки та вимірювальні канали - регулятори потужності НВЧ, автоматичний регулятор фази (АРФ), наприклад, автоматичний регулятор потужності (АРП) з АРФ пари різночастотних сигналів.

В роботі наведена розроблена структурна схема побудови технологічного комплексу НВЧ з вимірювальним каналом вологості матеріалу, що висушується за методом регенеративного перетворення частот енергетичного та вимірювальних сигналів. Розроблений взірцевий НВЧ термогравіметричний вологомір, в якому корегується похибка масовимірювальних каналів запропонованим алгоритмом вимірювання. Цей пристрій дозволяє моделювати промисловий технологічний процес і визначити технологічні режими його в лабораторних умовах.

Розроблені принципи структурної побудови вимірювального каналу жирності молока в складі технологічного комплексу НВЧ пастеризації молока вимірювального каналу концентрації молока в складі технологічного комплексу концентрації та пастеризації молокопродуктів. Вони працюють за методами, що описані в четвертому розділі.

В цьому розділі також описані виконані експериментальні дослідження розроблених вимірювальних каналів. Проводились виміри модулів коефіцієнтів відбиття та коефіцієнтів передачі фізичних моделей ТК із зразками продукту, жирність, концентрація якого завчасно встановлена взірцевими методами лабораторією молокозаводу. Регресійним аналізом встановлено, що графіки калібрування вимірювальних каналів дуже істотно залежать від температури продукту. Дані рекомендації щодо конструкцій вимірювальної комірки та пропонується різночастотна дія сигналів НВЧ для зменшення температурної похибки. В діапазоні температур (-5… + 35) ^ОС цю похибку вдалось зменшити з 13,8 до 2,4%.

висновки

Розроблена концепція єдиної енерговимірювальної системи в структурі мікрохвильового технологічного комплексу, основана на пропозиції використання енергетичного сигналу НВЧ в якості вимірювального, на конкретних прикладах методів і засобів доведена можливість такого використання та його ефективність.

Прийнята модель діелькометричного перетворення - хвильова матриця розсіювання чотириполюсника НВЧ у вільному просторі та хвильоводі.

Запропоновані методи підвищення точності діелькометричних вимірювань шляхом обробки енергетичного та допоміжного сигналів, що усуває вплив дестабілізуючих факторів та частотних похибок ВК: метод регенеративного частотного перетворення; метод балансного змішування періодично взаємозамінюючих сигналів, названі спектрально-структурними.

Розроблені методи підвищення точності ідентифікації коефіцієнтів відбиття і передачі як параметрів хвильової матриці розсіювання шляхом компенсації цілеспрямованої дії на вхідний енергетичний сигнал ТК, що стабілізується.

Для підвищеня точності визначення вологості матеріалів в ЕМП НВЧ запропонований метод визначення коефіцієнта температуропровідності за допомогою температурної хвилі з вимірювальним фазовим каналом.

Встановлені граничні умови існування запропонованих функцій діелькометричного перетворення в часовому просторі стану їх параметрів, що дозволить співвіднести швидкодію ВП зі швидкістю дії дестабілізуючого фактора.

Практично реалізовані запропоновані методи визначення складу речовин і матеріалів в процесі їх обробки в ЕМП НВЧ: розроблені типові структурні блоки та ВК (АРП, АРФ, АК, ФК); структурні побудови мікрохвильового технологічного комплексу керованого ПЕОМ з ВК вологості матеріалу, зразкового мікрохвильового гравіметричного вологоміра; запропоновані конструкції ВЧ і ТК для використання в мікрохвильових технологічних процесах пастеризації та концентрації молока.

Проведені експериментальні дослідження температурної поведінки параметрів матриці розсіювання на фізичних моделях запропонованих мікрохвильових технологічних комплексах обробки молокопродуктів, показана можливість зменшення впливу температури на результати вимірювань за допомогою спеціальної конструкції ТК з 13,8% до 2,4%.

Виконано комп'ютерне моделювання процесу сушки деревини на НВЧ з застосуванням запропонованого зразкового мікрохвильового гравіметричного вологоміра.

Впровадження результатів роботи відбулося в Київському СКБ “Спектр” Міністерства промислової політики України. Запропоновані методи вимірювання параметрів речовин, що обробляються в ЕМП НВЧ, принципи структурного синтезу технологічних мікрохвильових комплексів використані при проведенні НДКР СКБ “Спектр” спільно з Технологічним університетом Поділля та при серійному випуску технологічного мікрохвильового обладнання.

Економічний ефект від впровадження результатів роботи полягає в зменшенні на 17% апаратурних затрат при виготовленні технологічних установок і підвищенні на 20% продуктивності праці в мікрохвильових технологічних процесах.

Запропоновані методи та вимірювальні засоби для визначення складу речовин в процесі їх обробки в ЕМП НВЧ крім виконаних апробацій можуть бути впроваджені в широкому спектрі виробництв та галузей господарства переробної промисловості.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНИЙ В НАУКОВИХ ПРАЦЯХ:

1. Бех С.В. Перспективы применения камер СВЧ технологического нагрева повышенной мощности // 3бірник матеріалів III науково-технічної конференції "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництва". - Хмельницький.-1995. - С. 239.

2. Бех С.В. Защита магнетронов в резонансной камере от перегрузок//3бірник матеріалів III науково-технічної конференції "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництва". - Хмельницький.- 1995. - С. 210.

3. Бех С.В. СВЧ камера технологического нагрева повышенной мощности//3бірник матеріалів III науково-технічної конференції "Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах". - Хмельницький.- 1997. - С. 77.

4. Бех С.В., Осадчий В.П., Пятин С.И., Пятин И.С. СВЧ камера технологического нагрева повышенной мощности//Сборник научных трудов научно-практической конференции “Современная контрольно-испытательная техника промышленных изделий и их сертификация” (СКИТ-97). - Том 1.-К.:ДАЛПУ.-1997.-С.251-254.

5. Бех С.В. Устройство защиты магнетронов в камере технологического нагрева промышленной мощности//Сборник научных трудов научно-практической конференции “Современная контрольно-испытательная техника промышленных изделий и их сертификация” (СКИТ-97). - Том 2.-К.:ДАЛПУ.- 1997.-С.195.

6. Веkh S.V., Repa F.М. Соmрlех work of several microwave generators in technological heating chamber//Proceeding of the Second International Conference on ANTENNA THEORY AND TECHNIQUES. -Kyiv: NTTU "KPI" - 1997. - P.322.

7. Бех С.В., Мхеян М.Ф., Репа Ф.М. Многоканальный СВЧ энергоподвод в прямоугольную резонансную камеру технологической обработки материалов // Тезисы докладов Второго международного молодежного форума "Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке. - Харьков: ХГТУР.- 1998.-С.22-24.

8. Бех С.В., Водотовка В.І. Принцип побудови гравіметричного вологоміра підвищеної точності та швидкодії // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах.- 1998.- №1.- С. 88-89.

9. Бех С.В. Метод визначення параметрів речовин і матеріалів по коефіцієнту відбиття // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах.-1999.-№1.-С.77-80.

10. Бех С.В. Метод визначення характеристик оброблюваних в електромагнітному полі НВЧ матеріалів та речовин за коефіцієнтом температуропровідності// Експрес-новини: наука, техніка, виробництво.- 1999.-№9-10.- С.46-48.

Особистий внесок дисертанта в роботах, що опубліковані у співавторстві: [4] - виконав розрахунок технологічної камери; [6] - розробив методологію побудови технологічної камери з декількома НВЧ генераторами; [7] - розробив концепцію багатоканального енергопідводу до оброблюваного продукту; [8] - запропонував метод зменшення похибок масовимірювальних каналів.

АнотаціЇ

Бех С.В. Радіохвильові методи та засоби контролю складу речовин в технологічних процесах з використанням енергії НВЧ. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.09 - Прилади для визначення складу речовин. - Державна академія легкої промисловості України, Київ, 1999.

Дисертацію присвячено розробці радіохвильових методів та засобів контролю складу речовин в технологічних процесах з використанням НВЧ енергії, які мають підвищену точність, спроможність до роботи в автоматизованій технологічній системі та використовують НВЧ енергетичний сигнал як зондуючий та вимірювальний. Розроблені методи обробки енергетичного та допоміжних малопотужних сигналів, які дозволяють зменшити частотні похибки та вплив нестабільності потужності енергетичного сигналу, а також методи компенсації цілеспрямованих дій на параметри та сигнали в замкненій енерговимірювальній структурі. Виконані апаратні реалізації запропонованих методів.

Ключові слова: енерговимірювальна система, НВЧ технологія, склад речовин, підвищення точності, корекція похибок.

Bekh S.V. Radio-wave methods and means of control for substances composition in technological processes with using the energy of super-high frequency. - Manuscript.

Thesis on the awarding of degree of Candidate of technical science for the speciality 05.11.09 - Devices for determination of substances composition - State academy of Light Industry of Ukraine, Kyiv, 1999.

Thesis is dedicated to the elaboration of radio-wave methods and means of control for substances composition in technological processes with using energy of super-high frequency, which have hightened exactness, capacity to work in automatized technological system and use super-high frequency energy signal as sounding and measuring one. Elaborated methods of treatment of energy and auxiliary low-powered signals allow to decrease frequency errors and influence of instablity of capacity of energy signal as well as methods of compensation of purpose- ful actions on the parameters and signals in reserved energy-measuring structure Apparatus realizations of proposed methods were carried out.

Key words: energy-measuring system, super-high frequency technology, composition of substances, rising of exactness, correction of errors.

Бех С.В. Радиоволновые методы и средства контроля состава веществ в технологических процессах с использованием энергии СВЧ. - Рукопись

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.09 - Приборы для определения состава веществ. - Государственная академия лёгкой промышленности Украины, Киев, 1999.

Диссертация посвящается разработке радиоволновых методов и средств контроля состава веществ в технологических процессах с использованием энергии СВЧ, которые имеют повышенную точность, отвечают принципу системности, способности работы в автоматизированной системе, управляемой ЭВМ, а также используют СВЧ энергетический сигнал как зондирующий и измерительный.

Разработаны методы обработки энергетического и вспомогательных маломощных сигналов, позволяющие уменьшить частотные погрешности и воздействия нестабильности мощности энергетического сигнала, а также методы компенсации целенаправленных воздействий на параметры и сигналы в замкнутой энергоизмерительной структуре.

Среди методов первой из указанных групп важен метод частотного преобразования пары вспомогательных сигналов с регистрацией одного из них, который кроме устранения частотной погрешности измерительного сигнала позволяет создать разночастотный режим нагрева, характеризующийся более однородным, т.е. равнотемпературным нагревом объекта обработки и, следовательно, более высоким качеством выходного продукта.

Среди методов второй из отмеченных групп существенен метод целенаправленного воздействия на замкнутую измерительную структуру для получения математической модели описания зависимости определяемых параметров волновой матрицы рассеивания от выходной измеряемой величины. Метод корректирует целый ряд погрешностей известных рефлектометров СВЧ и других известных измерителей коэффициентов отражения и ослабления.

Выполнена аппаратная реализация предложенных методов. В качестве математической модели используется волновая матрица рассеивания четырёхполюсника. Применяются встроенные образцовые меры, позволяющие повысить метрологическую надежность и точность. Экономический эффект от внедрения результатов работы состоит в уменьшении аппаратурных затрат и повышении продуктивности труда микроволновых технологических процессах.

Ключевые слова: энергоизмерительная система, СВЧ технология, состав веществ, повышение точности, коррекция погрешности.

Размещено на Allbest.ru