Автогенераторные измерительные преобразователи двухкомпонентной диэлькометрии сельскохозяйственных материалов

• Автор: Ананьев, Игорь Петрович
• Шифр специальности: 06.01.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 295 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
РазделЛ. Двухкомпонентная диэлькометрия сельскохозяйственных материалов: современное состояние, возможности использования и выбор направлений разработки ДЦП для средств инструментального контроля агротехнологий
1.1. Частотные и временные методы исследования диэлектрических характеристик материалов. Двухкомпонентная диэлькометрия
1.2. Диэлектрические свойства сельскохозяйственных материалов в переменных электромагнитных полях и их связь с агротехнологическими характеристиками
1.3. Принципы построения измерительных преобразователей двухкомпонентной диэль-кометрии сельскохозяйственных материалов
1.4. Современное состояние использования средств диэлькометрии в агротехнологиче-ском контроле и возможности двухкомпонентной диэлькометрии
1.5. Актуальность создания, цель и задачи исследований автогенераторных измерительных преобразователей двухкомпонентной диэлькометрии для средств инструментального контроля агротехнологий
Раздел 2. Основы теории и принципы построения автогенераторных ДЦП с емкостным ПИП и инерционной стабилизацией амплитуды колебаний на линейном участке амплитудной характеристики усилителя колебаний
2.1. Принципы построения автогенераторного ДЦП с емкостным ПИП и инерционной стабилизацией амплитуды колебаний и его использования для раздельного измерения компонентов КДП материалов
2.2. Анализ условий возникновения и стационарного режима колебаний, динамических процессов установления колебаний и устойчивости стационарного режима
2.3. Анализ стационарного режима колебаний с учетом комплексной передаточной функции усилителя колебаний;
2.4. Определение емкости ПИП и действительного компонента КДП с исключением влияния диэлектрических потерь тестируемого материала
2.5. Определение активной составляющей импеданса емкостного ПИП и электропроводности тестируемого материала
2.6. Таблицы формул связи выходных параметров автогенераторного ДЦП с параметрами емкостного ПИП и диэлектрическими характеристиками тестируемого материала

2.7. Структурные схемы построения двухкомпонентных диэлькометрических средств инструментального контроля агротехнологий на основе автогенераторного ДДП с емкостным ПИП
Раздел 3. Основы теории и принципы построения автогенераторных ДДП с индуктивным ПИП и инерционной стабилизацией амплитуды колебаний на линейном участке амплитудной характеристики усилителя колебаний
3.1. Использование индуктивных ПИП для измерения диэлектрических характеристик тестируемых материалов в автогенераторных ДДП
3.2. Принципы построения автогенераторных ДДП с индуктивным ПИП в параллельном и последовательном колебательном контуре и инерционной стабилизацией амплитуды колебаний
3.3. Анализ стационарного режима колебаний автогенератора с индуктивным ПИП в параллельном колебательном контуре с учетом комплексной передаточной функции усилителя колебаний. Связь импедансных параметров индуктивного ПИП и диэлектрических характеристик тестируемого материала с выходными параметрами автогенераторного ДДП
3.4. Анализ стационарного режима колебаний автогенератора с индуктивным ПИП в последовательном колебательном контуре с учетом комплексной передаточной функции усилителя колебаний. Связь импедансных параметров индуктивного ПИП и диэлектрических характеристик тестируемого материала с выходными параметрами автогенераторного ДДП
3.5. Анализ работы автогенераторных ДДП с заземленным индуктивным ПИП в последовательном колебательном контуре и условия их эквивалентности автогенераторам с неза-земленным индуктивным ПИП
Раздел 4. Исследование и разработка автогенераторных ДДП с емкостным ПИП для средств двухкомпонентной диэлькометрии зерна:
4.1. Моделирование градуировочных характеристик автогенераторных ДДП влажности и плотности зерновой массы с емкостным ПИП на основе обобщенной эмпирической модели диэлектрических свойств зерна злаковых культур
4.2. Основные направления разработки и особенности построения автогенераторных ДДП влажности и плотности зерновой массы
4.3. Разработка автогенераторного ДДП с емкостной измерительной ячейкой - анализатора диэлектрических характеристик зерновых материалов
4.3.1. Устройство и основные характеристики анализатора
4.3.2. Использование анализатора для исследования зависимости диэлектрических характеристик зерновых материалов от влажности, плотности и частоты электрического по-ля
4.3.3. Использование анализатора для физического моделирования градуировочных характеристик зондовых автогенераторных ДДП влажности и плотности зерновых материалов
4.4. Разработка автогенераторного ДДП с емкостным коаксиальным ПИП влагомера зерна со свободной засыпкой пробы и способов коррекции влияния плотности засыпки на показания влажности
4.4.1. Структурная схема и устройство автогенераторного ДДП влагомера зерна со свободной засыпкой пробы в емкостную коаксиальную ячейку
4.4.2. Исследование зависимости выходных параметров автогенераторного ДДП от влажности и плотности зерновой массы при свободной засыпке пробы в емкостную ячейку^
4.4.3. Коррекция влияния плотности зерновой массы на результат определения влажности при свободной засыпке пробы в емкостную ячейку
4.4.4. Возможности уменьшения погрешности от влияния плотности зерновой массы при свободной засыпке пробы на результат определения влажности за счет двухкомпонентных диэлькометрических измерений

Раздел 5. Исследование и разработка автогенераторных ДДП с емкостным ПИП для средств двухкомпонентной диэлькометрии почв
5.1. Автогенераторный ДДП влажности и электропроводности почв с четырехштыревым емкостным зондом для использования в автоматической агрометеорологической станции
5.1.1. Методика и результаты исследования градуировочных характеристик автогенераторного ДДП как измерителя диэлектрических характеристик почв и как измерителя объемной влажности и электропроводности почв и электропроводности почвенной воды_
5.2. Автогенераторный ДДП измерителя • влажности и электропроводности пахотного слоя почвы с емкостным зондом'стержневого типа для маршрутного обследования состояния земель сельскохозяйственного назначения

частиц разного размера — от молекул до крупных механических элементов — коллоидов, ила, пыли, песка и камней, размеры и относительное содержание которых определяются гранулометрическим составом почвы [Вадюнина-1982, 1986]. Эти частицы объединены в агрегаты, размеры и количество которых определяют агрегатный состав и структуру почвы. Жидкая фаза состоит из свободно)! воды с растворенными в ней солями и связанной воды. Газовая фаза присутствует в почве в виде воздуха, паров воды и содержащихся в почвенном воздухе газов
Диэлектрическая проницаемость газовой фазы почвы в метеорологическом диапазоне давлений и температур отличается от единицы не более чем на тысячные доли единицы, поэтому в задачах диэлькометрии материалов для почвенного воздуха принимает-ся е'возц - 1. Что касается электропроводности газовой фазы, то газы относятся к электрическим изоляторам, поэтому электропроводность за счет токов проводимости в них отсутствует вплоть до напряженностей электрического поля, вызывающих электрический пробой, возникающий в воздухе с нормальным давлением при напряженности постоянного поля 20 кВ/см [Хиппель-1959]. Диэлектрическая проницаемость е' большинства минералов, слагающих почву, лежит в пределах 3-10 (табл. 1.2), а тангенс угла диэлектрических потерь имеет малую величину.
Таблица 1.
Диэлектрическая проницаемость е'минералов [Денисов-1986]
Минерал е' Минерал е'
Окислы: Карбонаты:
Кварц 4,3-4,6 Кальцит 7,3-8,
Кварц плавленый 3,5-3,6 Доломит 6,3-8,
Халцедон 5,6-7,5 Магнезит 10,
Лимонит
Силикаты: Сульфаты:
Плагноклазовые полевые 5,4-7,22 Гипс (В.Н. Кобранова) 4,24-4,
шпаты Г ипс (Э.И. Пархоменко) 7,9-6,
Калиевые полевые шпаты 4,5-6.
Мусковит 6,2-6,
Флогопит 5,9-6,
Биотит 4,78-4,
Вермикулит 9,5-13,
Каолинит 9,
Твердая фаза органического вещества в почве имеет в сухом состоянии значения е'и ^g д одного порядка с материалами растительного происхождения, т.е. е' порядка нескольких единиц, а тангенс угла потерь ^3 < 0,1.