Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах

Розглянуто сучасні тенденції в обробці вимірювальної інформації. Запропоновано принципи побудови високочастотних вологомірів зернистих матеріалів.

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2003
1. Verfasser: Дьяченко, Ю.Ю.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2003
Schriftenreihe:Електротехніка і електромеханіка
Schlagworte:
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143643
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах / Ю.Ю. Дьяченко // Електротехніка і електромеханіка. — 2003. — № 3. — С. 24-25. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-143643
record_format dspace
spelling irk-123456789-1436432018-11-09T01:23:30Z Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах Дьяченко, Ю.Ю. Електричні машини та апарати Розглянуто сучасні тенденції в обробці вимірювальної інформації. Запропоновано принципи побудови високочастотних вологомірів зернистих матеріалів. Рассмотрены современные тенденции в обработке измерительной информации. Предложены принципы построения высокочастотных влагомеров зернистых материалов. Modern tendencies in handling of measuring information surveyed. Principles of build-up of high-frequency moisturemeters for granular materials are offered. 2003 Article Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах / Ю.Ю. Дьяченко // Електротехніка і електромеханіка. — 2003. — № 3. — С. 24-25. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143643 621.317 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Електричні машини та апарати
Електричні машини та апарати
spellingShingle Електричні машини та апарати
Електричні машини та апарати
Дьяченко, Ю.Ю.
Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах
Електротехніка і електромеханіка
description Розглянуто сучасні тенденції в обробці вимірювальної інформації. Запропоновано принципи побудови високочастотних вологомірів зернистих матеріалів.
format Article
author Дьяченко, Ю.Ю.
author_facet Дьяченко, Ю.Ю.
author_sort Дьяченко, Ю.Ю.
title Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах
title_short Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах
title_full Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах
title_fullStr Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах
title_full_unstemmed Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах
title_sort определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах
publisher Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate 2003
topic_facet Електричні машини та апарати
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143643
citation_txt Определение подходов к обработке измерительной информации в высокочастотных влагомерах / Ю.Ю. Дьяченко // Електротехніка і електромеханіка. — 2003. — № 3. — С. 24-25. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv AT dʹâčenkoûû opredeleniepodhodovkobrabotkeizmeritelʹnojinformaciivvysokočastotnyhvlagomerah
first_indexed 2025-07-10T17:38:05Z
last_indexed 2025-07-10T17:38:05Z
_version_ 1837282453252734976
fulltext 24 Електротехніка і Електромеханіка. 2003. №3 ISBN 966-593-254-4 УДК 621.317 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОДХОДОВ К ОБРАБОТКЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ВЛАГОМЕРАХ Дьяченко Ю. Ю., к.т.н. Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля Украина, 91034, Луганск, кв. Молодежный, 20а, ВНУ, кафедра электромеханики тел. (0642) 41-80-02, E-mail: dyach@snu.edu.ua. Розглянуто сучасні тенденції в обробці вимірювальної інформації. Запропоновано принципи побудови високочастот- них вологомірів зернистих матеріалів. Рассмотрены современные тенденции в обработке измерительной информации. Предложены принципы построения высокочастотных влагомеров зернистых материалов. Многие вещи нам не понятны не потому, что наши понятия слабы, но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий. Козьма Прутков ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ В ОБЩЕМ ВИДЕ Обработка измерительной информации, в част- ности в приборах контроля влажности высокочастот- ным (ВЧ) методом, опирается на модель объекта кон- троля, в данном случае – на модель влажного материа- ла. Каким путем может быть получена такая модель? Модель – это представление объекта в символь- ной форме. Анализ достижений и публикаций по пробле- ме. Господствующее в настоящее время структурно- детерминистское математическое моделирование на- чало формироваться на протяжении XIV-го – XVII веков: от У.Оккама, предложившего в XIV в. принцип минимализма гипотез – «Бритву Оккама" до труда Р.Декарта «Рассуждение о методе…" [1] (XVII в), в котором он предложил метод научного исследования, состоящий из четырех правил: 1. Тщательно подбирать основоположения и аксиомы. 2. Разделять объект исследования на более простые компоненты. 3. Исследовать последние от простейших к сложным, везде устанавливая порядок. 4. Исследование должно быть максимально полным и широким. Основой созданного в XVIII в. классического ес- тествознания стал математический язык дифференци- ального и интегрального исчислений. С тех пор при познание природы сводится к получению однознач- ной, математически описываемой, структурно адек- ватной картины явления и созданию техники, которая действовала бы алгоритмично, по наперед заданным правилам: от механических андроидов средневековья (хотя первые андроиды существовали уже в начале нашей эры) до шахматного суперкомпьютера Deep Blue, обыгравшего чемпиона мира среди людей. Структурно-детерминистское математическое мо- делирование описывает (конструирует) модель, струк- турно адекватную объекту (предмету, процессу, явле- нию и пр.) средствами математики и логики. До середины ХХ века объекты, к которым при- менялся метод, были достаточно простыми. Методы статистики и теории вероятностей за счет упрощений позволяли описывать и достаточно сложные объекты. Однако, после качественного скачка в технике в 40-60-х годах ХХ века, (создание ЭВМ, использова- ние атомной энергии, выход в космос, телевидение, реактивная авиация) наступила стагнация. Связь проблемы с важными научными и практическими задачами. С переходом к постинду- стриальной стадии развития изменения стали проис- ходить в средствах вычислений. Во второй половине ХХ века быстрыми темпами (количественно) стали развиваться компьютеры, появилась Всемирная Сеть, и были созданы предпосылки для развития доступно- го (на ПК) вычислительного моделирования процес- сов и явлений и управления ими (в том числе с помо- щью нечеткой логики) на основе созданных моделей. С другой стороны, появилась необходимость описывать сложные нелинейные неустойчивые от- крытые системы и процессы в них. Были созданы тео- рии, описывающие поведение хаотических систем, в частности, теория протекания. Глобальность изменений во взглядах на мир и на его описание математическими моделями характеризует следующий исторический факт. В 60-х годах ХХ века сэр Джон Лайтхил, президент Международной ассоциа- ции математических исследований, посчитал своим дол- гом принести извинения просвещенному сообществу за то, что 300 лет математики вводили человечество в за- блуждение, так как концепция абсолютного детерми- низма оказалась далеко не безусловной [2]. Как следствие стала развиваться функциональ- но-хаотическая парадигма, делающая упор на струк- турно неадекватном объекту моделировании с целью получения, описания и воспроизведения эксперимен- тальных данных. В этом случае объект рассматрива- ется как "черный ящик". Описание сложных объектов сводится к отбрасыванию несущественных входов и выходов и подбору зависимостей, описывающих взаимосвязь оставшихся. В итоге начал изменяться подход к получению научных результатов: все боль- шее число статей посвящено методике, инструментам и результатам численного моделирования, аналитиче- ские формулы появляются все реже (да и то зачастую в виде аппроксимаций). "Сумма знаний, накопленных человечеством" стала слишком большой для одного человека и знание стало заменяться верой (не только в религиозном смысле – многие теории выходят за рам- ки понимания неспециалиста). Сложность техниче- ских, социальных, экономических процессов перерас- тает возможности человека, и он начинает терять не- посредственный контроль за созданным им миром. Управление переходит в руки кибернетических функ- ционально-эмпирических систем. Очевидно, что два обозначенных подхода орто- гональны, и невозможно сказать, какой из них "луч- ше" или "хуже" в общем случае. Наоборот, они до- полняют друг друга. Обоснованность их применения зависит от характера решаемой задачи. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Рассмотрим приложение рассмотренных типов моделирования к задачам определения влажности зернистых материалов (ЗМ) ВЧ методом. Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы. ВЧ контроль влажности предусматривает ISBN 966-593-254-3 Електротехніка і Електромеханіка. 2003. №3 25 воздействие на контролируемый материал, размещен- ный в специальном датчике, ВЧ электромагнитным полем и анализ поведения материала в этом поле. Основной сложностью при конструировании ВЧ влагомеров является аналитическое установление свя- зи электрических свойств ЗМ, геометрии его частиц, химического состава, плотности и влажности. В на- стоящее время такие зависимости получены для час- тиц в форме сфер [3] и эллипсоидов вращения [4]. Однако, частотно - влажностные характеристики рас- считываются с учетом ряда допущений, в частности, о форме силовых линий поля в частицах и межчастич- ном пространстве. Для повышения точности и расши- рения круга измеряемых материалов необходимо рас- смотрение возможных путей обработки эксперимен- тальным путем получаемой информации (в случае ВЧ-влагометрии это сигнал, несущий информацию о проводимости ЗМ на определенной частоте). ОСНОВНОЙ МАТЕРИАЛ ИССЛЕДОВАНИЯ В соответствии с рассмотренными парадигмами можно указать два способа интерпретации экспе- риментальных данных: 1. Структурный: полученная эксперименталь- ным путем информация преобразуется по некоторым формулам неэмпирического происхождения. Данный подход базируется на математическом моделировании, в соответствии с которым, реальной структуре ставится в соответствие идеализированная, построенная средст- вами логики и математики. Компьютерной моделью в данном случае является условный образ объекта или некоторой системы объектов (или процессов) и ото- бражающий структуру и взаимосвязи между элемента- ми объекта. В данном случае примером является ана- литический (исходя из уравнений поля) расчет элек- трических свойств материала, по которым, в свою оче- редь определяется влажность материала. 2. Функциональный, когда информация, полу- ченная от измерительного преобразователя преобра- зуется в результат измерения по алгоритмам и прави- лам, полученным в результате анализа эксперимен- тальных данных, полученных априорно, до данного опыта. Базируется на имитационном моделировании, при котором модель исследуемого объекта имитирует некоторые задаваемые свойства объекта. Компьютер- ной моделью в данном случае является программа (совокупность программ, программный комплекс) позволяющий с помощью последовательности вычис- лений и графического отображения их результатов, воспроизводить (имитировать) процессы функциони- рования объекта (системы объектов) при условии воз- действия на объект различных, как правило, случай- ных, факторов. При этом иногда не требуется деком- позиция объекта и расчет его структурных состав- ляющих. Как пример можно привести эксперимен- тальным путем полученные градуировочные характе- ристики и обученные нейронные сети. Достоинством первого подхода можно назвать возможность доопытного расчета свойств материалов, в то время как во втором случае необходимы экспе- риментальные исследования, прежде чем можно бу- дет приступить к измерениям. Однако второй подход позволяет обойтись без трудоемких, и, иногда неоправ- данно сложных, расчетов свойств гетерогенной среды. В настоящее время при конструировании ВЧ влагомеров целесообразно использование обоих под- ходов: поддающиеся формализации задачи решаются построением логико-математических моделей; задачи, формализация которых требует слишком больших затрат, описываются эмпирически. До сих пор при нахождении электрических свойств объема ЗМ предполагались упорядоченная [3] или квазихаотическая (комбинация упорядоченных) [4] упаковки. Бóльшую адекватность при нахождении эф- фективной электропроводности неупорядоченной сис- темы с значительной неоднородностью электропро- водности можно получить, применяя теорию про- текания [6, с.150-159]. Поэтому для расчета электри- ческих свойств макрообъема ЗМ, в котором частицы уложены хаотично, целесообразно применение теории протекания и модели Шкловского – де Жена для расче- та электрических свойств упаковки с хаотически рас- пределенными в пространстве узлами. Перспективно построение математической модели дробленого, моло- того угля частицами сферической формы разного диа- метра, так как частицы угля значительно отличаются друг от друга по величине. При решении этой задачи возможно использование частного случая теории про- текания: вычисления проводимости случайной сетки сопротивлений с очень большим разбросом величин. Связь между электрическими свойствами объема ЗМ (которые получены в результате измерения) и ма- териала частицы ЗМ благодаря теории электромаг- нитного инварианта Б.И. Невзлина [5] получена в виде аналитических формул. Мы имеем возможность получить величины активной и реактивной проводи- мости частицы и межчастичного пространства по ве- личинам емкости и сопротивления объема ЗМ на двух частотах электрического поля. Расчет удельных электрических параметров ма- териала частицы ЗМ по электрическим свойствам час- тицы требует расчета электрического поля в частице, находящейся в ЗМ. В общем виде эта задача пока не решена и требует расчета уравнения Лапласа. Функция влажности объема ЗМ от удельных электрических параметров материала частицы ЗМ зависит от ряда параметров (свойства материала, примеси) и в общем виде плохо формализуема – по- этому ее целесообразно искать с помощью трениро- ванной нейронной сети. ВЫВОДЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Таким образом, для решения задачи определения влажности ЗМ ВЧ методом необходимо использова- ние как структурного, так и функционального подхо- дов: поддающиеся формализации задачи решаются построением логико-математических моделей; задачи, формализация которых требует слишком больших затрат, описываются эмпирически. ЛИТЕРАТУРА [1] Декарт Р. Рассуждение о методе, чтобы верно направ- лять свой разум и отыскивать истину в науках // http://lib.km.ru/page.asp?id=3412&p=1. [2] Чуличков А. Теория катастроф и развитие мира // Наука и жизнь. – 2001. – № 6. – С. 28-35. [3] Дубров Н.С., Кричевский Е.С., Невзлин Б.И. Многопа- раметрические влагомеры для сыпучих материалов. – М.: Машиностроение, 1980. – 144 с. [4] Дьяченко Ю.Ю. Электрический двухпараметровый ме- тод и реализующее его устройство для контроля влаж- ности зернистых материалов: Автореф. дис… канд. техн. наук: 05.11.13. – Харьков, 2002. – 18 с. // http://www.nbuv.gov.ua/ard/2002/02dyyvzm.zip. [5] Невзлин Б.И. Выявление и применение электромагнит- ного инварианта математической модели контролируе- мой среды с активно-реактивными компонентами // Вестник Восточноукраинского государственного уни- верситета. – № 2. – 1997. – С. 155-161. [6] Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства ле- гированных полупроводников.– М.: Наука, 1979. – 416 с. Поступила 20.07.2003