Автогенераторный метод автоматизированной оценки параметров неоднородных материалов в процессе их обработки в СВЧ поле

• Автор: Тарасов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.12.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва, Тулуза
• Количество страниц: 161 с.

ПРЕДИСЛОВИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
Представляемая работа была выполнена на кафедре Формирования Колебаний и Сигналов Московского энергетического института- Технического университета и в Лаборатории Электроники Высшей Национальной Школы Электроники, Электротехники, Информатики и Гидравлики Тулузского Национального Политехнического Института под совместным руководством Леонида Алексеевича БЕЛОВА и господина Сержа ЛЕФЕВРА.
Я благодарю Леонида Алексеевича БЕЛОВА, который согласился быть научным руководителем моих исследований, за всё то, чему он научил меня в науке, за его бодрость духа и моральную поддержку, а также за большую помощь в редактировании этой диссертации.
Я выражаю свою глубокую признательность господину Сержу ЛЕФЕВРУ за то, что он предоставил мне экспериментальную базу своей лаборатории для завершения этого исследования. Я благодарю его за оказанное мне доверие и неоценимую помощь в работе.
Я выражаю благодарность всем сотрудникам кафедры ФКС за их помощь, поддержку и интерес к моей работе, которые сопровождали меня все эти годы. Я благодарю Валентина Николаевича Кулешова, Татьяну Ивановну Курочкину, Николая Николаевича Удалова, Анатолия Васильевича Хрюнова, Дмитрия Петровича Царапкина за помощь в работе и ценные замечания и предложения по материалу диссертации.
Я рад выразить благодарность всем своим русским и французским друзьям, которые, прямо или косвенно, помогали мне в моей научной работе.
Я говорю всем: СПАСИБО ЗА ВСЁ!

АННОТАЦИЯ
АННОТАЦИЯ
Ключевые слова:
ДИЭЛЕКТРИЦЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ, НЕОДНОРОДНЫЙ ОБРАЗЕЦ, ИНТРОСКОПИЯ, ФУРЬЕ-ПРЕОБРАЗОВАНИЕ, ОБРАТНАЯ ЗАДАЧА, АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ МЕТОД
Разрабатывается автогенераторный метод измерения параметров неоднородных диэлектрических материалов в одномерном приближении. Проводится сопоставление возможностей различных методов измерения частотной характеристики материала.
Для решения задачи восстановления параметров материалов используются различные математические методы. Приводятся соотношения для выбора полосы частот, оптимальной для работы алгоритма решения обратной задачи.
Приводятся структура и описание автоматизированного стенда и программного обеспечения автогенераторных измерений.
Получены экспериментальные данные, подтверждающие возможность использования автогенераторного метода для контроля состояния образца в процессе его обработки в СВЧ печи.

SUMMARY
SUMMARY Key words:
PERMITTIVITY, INHOMOGENEOUS SAMPLE, ENDOSCOPIE, FOURIER TRANSFORMATION, INVERSE PROBLEM, AUTO-OSCILLATOR METHOD
The auto-oscillator method of measurement of parameters of non-uniform dielectric materials using one-dimensional approach is developed. The opportunities of various methods of measurement of the frequency characteristics of a material are compared.
The various mathematical methods are used while solving the inverse problem of material parameters restoration. The expressions describing the choice of a optimal frequency band are resulted.
The structure and description of the automated installation and software of the measurement procedure on auto-oscillator are described.
The experimental data confirming an possibility of application of the auto-oscillator method for a sample monitoring during its processing in the microwave oven are obtained.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
качестве целевой функции можно использовать, например, следующее выражение:
F{A) = ±- fJR{f,A)-R(ff, (1.6)
м /-/.
где /?(/,'/lj-расчетный коэффициент отражения модели, R(f)- измеренный коэффициент отражения образца, fH я /в - нижняя и верхняя границы выбранной полосы, М - количество частотных точек в полосе. В работе [14] показано, что измерение и использование в расчете обеих компонент комплексной частотной характеристики образца позволяет без потери точности вдвое уменьшить число измерений в полосе частот по сравнению со случаем расчета по её модулю.
Если нет априорных знаний о законе изменения проницаемости, повторяют несколько раз процедуру идентификации для различных законов изменения s (я): ё (z)=const, линейного, полиномиального,
синусоидального, экспоненциального и т.д., чтобы найти минимальное значение F(A) [71]. Заметим, что данный метод принципиально не позволяет восстановить точный профиль ё (я), определяя только наиболее близкую его аппроксимацию.
Во многих публикациях предлагается использовать итерационный вариант метода параметрической идентификации. В его основе лежит вычисление частной производной (градиента) функционала F(A) по идентифицируемому параметру; назовем это методом простой итерации. После выбора на нулевом шаге процедуры начального приближения параметра, например и, вычисляется градиент функционала. В области значений искомого параметра делается шаг в направлении скорейшего спада функционала. Процедура повторяется до тех пор, пока разность между предыдущим и последующим значениями параметра больше заданной.
Недостатком этой процедуры по сравнению с последовательным сравнением значений F{A) является то, что при сложном рельефе функционала выбор начального приближения определяет, какой минимум будет найден- абсолютный или локальный. Поиск решения приходится производить в многомерном пространстве, в котором функционал может иметь несколько локальных минимумов, поэтому возникает опасность зацикливания алгоритма в одном из них. Во многих