Система измерения положения границы раздела и параметров сред на основе датчиков расстояния

• Автор: Личков, Геннадий Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СРЕД НА ОСНОВЕ ДАТ-
ЧИКОВ РАССТОЯНИЯ
1.1. Состав ИИС положения поверхности раздела и параметров сред
1.2. Методы измерения уровня границы раздела и диэлектрических
параметров сред
1.3. Датчик расстояния (радиолокационного типа). Общий вид
системы измерения на основе датчиков расстояния
1.4. Научные задачи, вытекающие из выбранного типа ИИС
1.5. Модели ИИС. Показатели качества ИИС
Выводы
2. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ ДАТЧИКОВ
РАССТОЯНИЯ ИИС
2.1. Модель датчика для измерения расстояния до поверхности раздела
и диэлектрических параметров жидких и сыпучих сред
2.2. Точностные характеристики датчика измерения расстояния до
поверхности раздела и диэлектрических параметров сред

2.3. Функциональная схема датчика расстояния ИИС и
способы повышения его точности и стабильности
2.4. Определение объема жидкого и сыпучего продукта по рельефу поверхности
2.5. Задача о размещении датчиков над поверхностью сыпучего продукта, обеспечивающее оценку объема продукта и точности оценки его объема
2.6. Алгоритм функционирования (радиолокационного) датчика расстояния
2.7. Обоснование необходимости применения в датчиках расстояния программируемых адаптивных фильтров
Выводы
3. АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ, СРЕДСТВ И СПОСОБОВ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СРЕД
3.1. Математическая модель ИИС. Разработка структурной схемы ИИС
3.2. Серверная программа управляющей ЭВМ ИИС
3.3. Задача повышения точности измерения поверхности раздела сред сложной формы. Оптимальное количество датчиков, размещаемых над поверхностью раздела
3.4. Оценка производительности ИИС на основе теории очередей
3.5. Временные характеристики и согласование датчиков ИИС
3.6. Протоколы обмена и организации обработки вычислительной
информации
3.7. Каналы передачи измерительной информации и оптимизация
протоколов
Выводы
4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТОЧНОСТИ ИИС ПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДЕЛА И ПАРАМЕТРОВ СРЕД НА ОСНОВЕ (РАДИОЛОКАЦИОННЫХ) ДАТЧИКОВ РАССТОЯНИЯ
4.1. Критерии точности ИИС
4.2. Математические модели измерения уровня z поверхности раздела

4.3. Математические модели измерения диэлектрической проницаемости
s и tgS среды
4.4. Относительная погрешность измерения 5 z
4.5. Относительные погрешности измерения 5s и 8tgS
4.6. Пути повышения результирующей точности и расширения

(1.6)
где: /„ - частота падающего пучка; /0 - начальная частота развертки.
С‘Т..

(1.7)
4-Л/м
где: Тм - период треугольной модуляции частоты генератора;
с = 299792458.
Расстояние до границы раздела г равно
С-т., -Л
-=ЬЛ,
(1.8)
4-А/м
где: Рб - частота биений, выделяемая на смесителе.
Опираясь на фундаментальные выводы работ Никольского [11] и Гольдштейна [14], вещественную часть диэлектрической проницаемости среды е найдем из формуы Френеля, для случая малых потерь во второй (измеряемой) среде.
Коэффициент отражения по мощности волнового пучка от границы раздела сред
(1.9)

где: Рп - мощность падающей волны; Р0 - мощность отраженной волны.

Диэлектрическая проницаемость среды
1 + 4р
1-л/Д

Тангенс угла потерь среды
Ъ5п =

(1.10)
(1.11)
(1.12)
где со - циклическая частота излучаемой волны; g - проводимость сре-

(1.13)