Введение к работе
Актуальность темы. С обретением независимости остро стал вопрос обеспечения зерном Республики Узбекистан. Этой актуальной проблеме уделяется большое внимание правительством и лично Президентом Республики Узбекистан.
В выступлениях и докладах Президента И.А. Каримова указаны пути обеспечения зерновой независимости, начиная от сева, сбора урожая и технологической переработки . В последние годы в данной области достигнуты существенные результаты: увеличился объем посева, сбор урожая доведен до 3,4 млн. тонн в 1999 г против 900 тыс. тонн в 1991 г.
На многих комбинатах по переработке зерна имеются современные технологические линии. При технологической переработке зерна, начиная с его хранения, влажность является одним из основных показателей эффективности технологической переработки.
До настоящего времени во многих зерноприемных хранилищах и зерно-перерабатывающих предприятиях контроль влажности зерна и продуктов его переработки осуществляется методом сушки, за исключением тех немногочисленных случаев, где применяется зарубежная техника. Такое состояние делает задачу контроля влажности зерна и зернопродуктов особо актуальной и злободневной.
Развитие средств измерения влажности должно идти по пути широкого использования современной микроэлектронной базы. Микропроцессоры (МП) открывают новые возможности для совершенствования измерительных приборов. Они позволяют упрощать аналоговые части приборов, уменьшать неисключенные погрешности за счет использования автоматической коррекции по эталонным сигналам и мерам физических величин, исключать дополнительные погрешности от влияния условий измерения и колебаний параметров окружающей среды.
В реферируемой диссертационной работе поставлена задача сравнительного компаративистского исследования методов измерения влажности зерна и разработки эффективного микропроцессорного СВЧ-прибора для автоматического контроля влажности зерна при хранении и технологической переработке, наиболее полно отвечающего современным требованиям.
Объект исследования. В качестве объекта исследования рассматривается микропроцессорный универсальный СВЧ-прибор для измерения влажности зерна и зернопродуктов.
Цель работы. Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное исследование СВЧ методов и приборов контроля влажности сыпучих, волокнистых и пастообразных материалов и разработка высокоточного микропроцессорного прибора на этой основе.
В диссертационной работе решались следующие конкретные и малоизученные задачи исследования:
Анализ современного состояния методов и приборов измерения влажности твердых сыпучих материалов;
исследование электрофизических характеристик зерна в зависимости от его влажности;
разработка математической модели процесса электромагнитного взаимодействия СВЧ-волны и влажного зерна;
исследование влияния информативных и мешающих факторов на результаты измерения влажности;
разработка универсального микропроцессорного СВЧ-влагомера зерна;
установление основных метрологических характеристик разработанного прибора.
Методика исследования. В работе использовались отдельные положения теории диэлектриков и электродинамики, методы математического моделирования, теории вероятностей, методы оценки точности, статистические методы регрессионного и дисперсионного анализов, планирование экстремальных экспериментов, теория надежности и технико-экономический анализ.
Научная новизна результатов диссертации заключается в исследовании и разработке микропроцессорного универсального СВЧ прибора на основе комплексно-дифференциального способа измерения влажности и реализация его программного обеспечения.
На защиту выносятся: результаты теоретических и экспериментальных исследований и разработок:
исследование погрешности измерения влажности, обусловленной
рассеянием СВЧ-энергии в слое зерна;
трехслойная математическая модель поведения влажного зерна в СВЧ-поле;
исследование влияния информативных и дестабилизирующих параметров на результаты измерения влажности;
комбинированный амплитудно-фазовый способ определения влажности, основанный на компенсационном методе измерения, его схемная реализация в виде автоматического прибора.
Практическая ценность. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке универсального микропроцессорного СВЧ-влагомера зерна, который может быть успешно использован для измерения влажности продуктов агропромышленного комплекса и смежных отраслей промышленности (химической, пищевой, по переработке промстройматериалов и т.д.). Кроме того, разработка и результаты работы представляют интерес для учебного процесса ВУЗов технических и технологических направлений.
Реализаиия и внедрение результатов работы. По результатам исследований разработан и изготовлен универсальный микропроцессорный программируемый СВЧ-прибор для измерения влажности зерна и зерновых продуктов. Влагомер прошел лабораторные испытания в ГАК «Уздонмахсулот» и внедрен на Каганском зернозаготавливающем комбинате. Экономический эффект от внедрения одного прибора по состоянию на 1998 г. составил 584983,62 сумов в год.
Научные положения и рекомендации диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Метрология и измерительная техника» ТашГТУ.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на: научно-практической студенческой конференции «От идеи до внедрения в условиях рыночной экономики» (Ташкент, 1996); Ёш олимлар ва иктидорли талабаларнинг республика илмий-амалий конференцияси (Ташкент, 1997); Международной научно-теоретической и практической конференции, посвященной 70-летию ТашГТУ (г.Ташкент, сентябрь, 1999); Международной научно-технической конференции «Автоматизация-99», (г.Ташкент, октябрь, 1999); научно-технических семинарах НИИ «Электроника» и НПО «Кибернетиха» АН РУз (г.Ташкент, июль, 2000); World Conference on Intelligent Systems for industrial Automation (WCIS - 2000) (Ташкент, сентябрь, 2000) и научных семинарах кафедры «МИТ» ТашГТУ.
Пубпикаиии. Основные результаты работы опубликованы в 11 научных работах, в том числе получен патент РУз №5106 от 1998 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии из 101 наименования. Она содержит 125 страниц машинописного текста, проиллюстрированного 9 таблицами и 21 рисунком, включает 13 приложений.
Автор выражает глубокую благодарность кандидатам технических наук, доцентам Тургунбаеву А. и Ахмедову Б.М. - за научные консультации и помощь в проведении экспериментов и оформлении диссертации.
