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:
Datum: | 2003 |
---|---|
1. Verfasser: | |
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 Ukraineid |
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
|