Ємнісні первинні перетворювачі діелектричної проникності сипких матеріалів

Abstract

Дисертацію присвячено науковій задачі створення ємнісних первинних перетворювачів з покращеними метрологічними характеристиками на основі вибору оптимальної конструкції ЄПП та врахування особливостей досліджуваного середовища, яке знаходиться у міжелектродному просторі ЄПП. У роботі проведено обґрунтування математичної моделі еквівалентної діелектричної проникності неоднорідного сипкого матеріалу, оптимізацію конструкції ЄПП за критерієм мінімального середньоквадратичного значення сумарної відносної похибки вимірювання ємності, а також запропоновані способи коригування впливу температури та неінформативних параметрів на результат вимірювання діелектричної проникності сипких матеріалів. Диссертация посвящена научной задаче создания емкостных первичных преобразователей (ЕПП) с улученными метрологическими характеристиками на основе учета особенностей исследуемой среды, которая находится в межэлектродном пространстве ЕПП. В работе проведено обоснование математической модели эквивалентной диэлектрической проницаемости сыпучего материала, оптимизация конструкции ЕПП, а также предложены способы коррекции влияния температуры и неинформативных параметров на результат измерения диэлектрической проницаемости сыпучих материалов. В работе обоснована важность точного измерения диэлектрической проницаемости сыпучих материалов, рассмотрены основные требования, которые предъявляются к емкостным первичным преобразователям, проведен обзор областей применения ЕПП и величин, измеряемых емкостными методами. Осуществлена теоретическая разработка математической модели эквивалентной диэлектрической проницаемости неоднородной сыпучей среды методом средних потенциалов и метод эквивалентных емкостей составляющих исследуемой неоднородной среды и экспериментально подтверждена адекватность данной модели реальным объектам. Предложена методика определения емкости и проводимости ЕПП с заданной формой внутреннего електрода. Проведен сравнительный анализ емкостных первичных преобразователей с различными формами внутреннего електрода: цилиндрической, конусной, вгибающей и выпуклой. В результате анализа установлено, что для обеспечения минимального значения СКЗ суммарной относительной погрешности измерения емкости, соответственно уменьшение влияния высоты заполнения измерительной камеры (ИК), увеличения объема ИК, предложено ЕПП с внутренним электродом спрягающей (цилиндрической с выпуклой) формы. Рассмотрены способы коррекции погрешностей, предопределенных влиянием температуры и других факторов, во время измерения диэлектрической проницаемости сыпучего материала. Доказана эффективность метода частичного замещения, как способа уменьшения систематической составной погрешности от влияния неинформативных параметров, в частности неконтролированных изменений биохимического состава исследуемой среды на результат измерения диэлектрической проницаемости СМ.The dissertation is devoted the scientific task of design of capacity primary transducers (СPT) with improving metrology descriptions on the basis of optimal construction CPT and account of features of the probed environment which is in interelectrode space of СPT. The ground of mathematical model of equivalent dielectric permeability of friable material, optimization of construction of СPT, after the criterion of minimum root-mean-square of sum-total relative error of measuring of capacity, and also the methods of correction of influence of temperature and indeterminant parameters are offered on the result of measuring of dielectric permeability of friable materials.