WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


УДК 536.521.2

на правах рукописи

Захаренко Владимир Андреевич

Инфракрасные и световые средства теплового контроля: разработка, исследование, метрологическое обеспечение и внедрение

Специальность 05.11.13 – приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий (технические наук

и)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Омск – 2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет» (ОмГТУ) Научный консультант - доктор технических наук, доцент Анатолий Владимирович Косых Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Владимир Платонович Вавилов доктор технических наук, профессор Петр Петрович Олейников доктор технических наук, профессор Виктор Яковлевич Черепанов

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие «Сибирский государственный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт метрологии» (г. Новосибирск)

Защита состоится «29» марта 2012 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.212.178.01 в ОмГТУ по адресу: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11, 8 корпус, ауд.

8-421.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГТУ.

Автореферат разослан «___» ________ 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.212.178.доктор технических наук, доцент В.Л. Хазан

Общая характеристика работы

Актуальность. Бесконтактность и быстродействие контроля температуры приборами, регистрирующими излучения в инфракрасном и световом диапазонах, высокое разрешение, обеспечивающее выявление локальных и временных разностей температур на объектах контроля, возможности визуализации тепловых полей, являются основными преимуществами этих приборов в тепловом контроле (ТК).

Такие приборы находят все большее применение в системах контроля, регулирования и автоматизации производственных процессов. Применение приборов, регистрирующих тепловое электромагнитное излучение, эффективно для теплового контроля практически во всех отраслях промышленности для решения задач контроля технологических процессов, дефектоскопии и дефектометрии, контроля геометрии изделий в нагретом состоянии, теплового мониторинга. Внедрение таких приборов требует процессы выплавки слитков, формообразования при изготовлении изделий нефтегазового, химического, энергетического оборудования, аэрокосмической техники и судостроения. Необходим бесконтактный тепловой контроль для слежением за обжигом сырья во вращающийся печах различных химико-технологических процессов, в производстве строительных материалов, обеспечения безаварийной эксплуатации электротехнического и теплотехнического оборудования, решения задач энергоаудита и энергосбережения и т.д.

Несмотря на то, что в последние годы на Российском рынке наблюдается резкое увеличение продаж средств термометрии, регистрирующих тепловое излучение (это в основном пирометры и тепловизоры зарубежного производства), потребность предприятий в этих средствах не удовлетворяется как по причинам отсутствия массового отечественного производства таких приборов и средств их метрологического обеспечения, так и отсутствия методического и информационного обеспечения по особенностям применения этих приборов в конкретных эксплуатационных условиях.

Из зарубежных приборов на предприятиях наибольшее распространение имеют пирометры и тепловизоры фирм: “ “Mikron” (США), “FLIR Systems” (США), “NEC Avio” (Япония), Siemens (Германия), COMARK (Англия), Infratec GmbH (Германия), Testo(Германия) и др.

Приборы ближнего зарубежья представлены в основном пирометрами КаменецПодольского приборостроительного завода (Украина), НПО «Термоприбор» (г.

Львов, Украина). Отечественные изготовители пирометров, тепловизионных приборов и тепловых дефектоскопов представлены следующими фирмами и предприятиями: ООО «Техно-АС» (г.Коломна, Моск. обл.), ВНИИОФИ (г. Москва), з-д «Лентеплоприбор» (г.Санкт-Петербург), ООО «Юстос» (г.Санкт-Петербург), ООО «Тимол» (г.Москва), ООО «ИРТИС», ООО «Институт автоматики и оптоэлектроники» (г. Екатеринбург), фирма «Рида-С» (г. Самара), НПП «Эталон» (г. Омск).

В решение научно-технических проблем в области пирометрии и тепловидения большой вклад вносят ВНИИМ им. Д.И. Менделеева (г.С.-Петербург), ГОИ им.

С.И.Вавилова (г.Санкт-Петербург), НПО ГИПО (г.Казань), ВНИИОФИ (г.Москва), НПО «Орион» (г.Москва), Институт физики полупроводников СОРАН (г.Новосибирск), Институт высоких температур (ИВТАН) РАН (г.Москва), МНПО «СПЕКТР» (г.Москва), Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики (ИТМО).

Разработкой и утверждением методик поверки и средств метрологического обеспечения занимаются в основном во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева (г.С.Петербург), ВНИИОФИ (г.Москва), «Ростест-Москва» (г.Москва), СНИИМ (г.

Новосибирск).

Проблемы, связанные с разработкой отечественных пирометрических средств ТК и их метрологического обеспечения, анализировались и решались в работах А.Е.

Шейндлина, В.А. Соколова, Б.А. Хрусталёва, О.А. Геращенко, Л.А. Назаренко, А.А.

Поскачея, Е.П. Чубарова, Ю.Д. Жагулло, В.П.Вавилова, В.В.Волкова, А.И.Гордова, Б.Н.Олейника, И.Я.Орлова, А.И.Походуна, Д.Я.Света, А.В.Фрунзе, В.Я. Черепанова, А.В. Костановского, С.П. Русина, А.Н.Магунова и других.

Однако, следует отметить, что до начала 90-х годов основные центры разработки пирометров и средств их метрологического обеспечения были сосредоточены на Украине и последующий спад промышленного производства не способствовал сохранению темпов развития этой области науки и техники, сформировавшихся к концу 80-х годов.

В настоящее время промышленность, наука и техника требуют все большего применения средств пирометрического ТК. При этом отечественные приборы этого типа по основным техническим характеристикам уступают зарубежным, а производство средств метрологического обеспечения и оснащение ими заводских и региональных поверочных центров практически прекращено. С другой стороны, появление новой элементной базы и широкое использование изделий микроэлектроники импортного производства представляют возможности проектирования и создания отечественных приборов ТК в широком диапазоне температур контроля, работающих на различных физических принципах и не уступающих по техническим характеристикам средствам ТК иностранного производства.

Особо необходимо отметить задачи ТК за стенками вращающихся печей в технологических процессах производства неорганических и вяжущих веществ и материалов. Объектами контроля, прежде всего являются печи производства цемента, керамзита, гипса, обжига извести и глинозема в алюминиевой промышленности, прокалки нефтяного кокса.

Интерес также представляют задачи уровнеметрии в реакторах производства нефтяного кокса и задачи отслеживания процессов фазовых превращений по температурным градиентам на стенке реактора.

Бесконтактный тепловой контроль необходим в производстве сыпучих материалов, находящихся на движущихся транспортерных лентах, при производстве и транспортировке асфальтобитумных смесей в технологиях устройства дорожных покрытий, в производстве резины, когда сырье передвигается по вращающимся барабанам. Производство полупроводниковых приборов, интегральных микросхем, печатных плат, узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры также нуждается в бесконтактном тепловом контроле. Значительный интерес представляет ТК при эксплуатации теплотехнического оборудования и электрооборудования в электроэнергетике и теплоэнергетике, при энергоаудите зданий и сооружений.

Адаптация приборов под температурные условия эксплуатации технологического оборудования промышленных предприятий предполагает разработку новых методов и средств термостабилизации основных параметров приборов, т.к. большинство из известных средств не позволяет вести ТК в условиях эксплуатационного изменения температуры окружающей среды Таким образом, решение задач, связанных с широким кругом вопросов разработки, применения и обеспечения необходимых метрологических параметров приборов ТК по тепловому излучению, является актуальной научно-технической проблемой, имеющей важное хозяйственное значение.

Цель настоящей работы состоит в решении важной народно-хозяйственной проблемы разработки новых средств теплового контроля на основе технических решений, обеспечивающих термостабилизацию измерительных устройств ТК в широком диапазоне изменений температуры окружающей среды, а также внедрение класса экономичных инфракрасных и световых приборов ТК, в различные производственные процессы.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач:

1. Провести анализ возможностей ТК средствами регистрации излучения в инфракрасном и видимом диапазонах. На основе анализа элементной базы и схем пирометрических средств создать обобщённую функциональную схему приборов для задач проектирования.

2. Создать математические модели бесконтактного ТК различных технологических процессов.

3. Провести исследования температурных характеристик различных типов приёмников излучения, чувствительных в ИК и видимом диапазонах.

4. Разработать методы и средства термостабилизации параметров приборов на основе фоторезисторов и фотодиодов.

5. Промоделировать и исследовать фотоприёмники для пирометрии методом спектрального отношения.

6. Обосновать и разработать предложения для решения задач метрологического обеспечения приборов инфракрасного и светового ТК.

7. Разработанные приборы ТК с характеристиками на уровне или превосходящими характеристики отечественных и зарубежных приборов аналогичного назначения адаптировать под реальные технологические процессы..

Методы исследований. При решении поставленных задач использовались методы теории теплового излучения и теплообмена, теории подобия, теоретических основ электротехники, математической физики, математической статистики, дифференциального и интегрального исчисления, использованы прикладные пакеты программ Mathcad, MicrоCap, ANSYS, среды LabVIEW. При разработке приборных реализаций применены методы анализа и проектирования оптико-электронных приборов.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработана одномерная математическая модель тепловых процессов, происходящих в корпусе вращающейся печи обжига материалов, которая позволяет в реальном времени по тепловому излучению стенки корпуса печи проводить технологический контроль за процессами обжига и выявлять дефектные участки на корпусе печи, связанные со сходами обмазки и повреждениями футеровки.

2. Впервые предложена и обоснована возможность термографического контроля процесса фазовых превращений при коксообразовании в процессе производства нефтяного кокса по тепловому излучению стенки реактора, находящегося под давлением.

3. Предложена модель статистического контроля для выявления дефектоскопической информации в условиях помех различной природы на ранних стадиях процесса неразрушающего контроля.

4. Предложены новые методы и технические средства термостабилизации основных параметров средств пирометрического контроля.

5. Предложен способ реализации двухспектрального прибора для задач пирометрии спектральных отношений.

6. Разработан принцип построения экономичных оптических систем диафрагменного типа с беспараллаксным визированием, обеспечивающий сопоставимые с имеющимися на рынке оптико-электронными устройствами показатели назначения средств теплового контроля.

7. Предложен новый системный подход к анализу Международной температурной шкалы МТШ-90.

Практическая значимость. Результаты, полученные в диссертационной работе, обеспечивают создание новых экономичных приборов и систем теплового контроля по инфракрасному и световому излучению, работоспособных в условиях широкого изменения температуры среды при эксплуатации технологического оборудования.

Это подтверждено созданием и внедрением следующих разработок:

1. Разработанные и защищённые авторскими свидетельствами и патентами технические решения по термостабилизации параметров пирометрических приборов позволили снизить температурную погрешность средств ТК до 0,5-3,0% в диапазоне эксплуатационных температур от – 40 до 60°С, что существенно расширяет диапазон их применения.

2. Разработано три типа аппаратно-программных инфракрасных систем ТК в различных технологических процессах. Разработаны алгоритмы моделирования, обработки и отображения результатов ТК контроля этими системами в реальном времени, реализованные в созданном программном обеспечении.

3. Разработано 6 типов пирометров и пирометрических преобразователей, адаптированных под ТК различных технологических процессов. Сертифицирован и внесён в Госреестр пирометрический преобразователь СТ-1.

4. Разработаны калибраторы, позволяющие уменьшать неопределённость, связанную с неизвестными коэффициентами излучательной способности поверхностей ТК в производственных условиях.

Реализация результатов работы. Основные результаты работы реализованы и внедрены:

– в ОАО « Научно-производственное предприятие «Эталон» (г. Омск) серийно выпускается пирометрический преобразователь СТ-1, разработанный автором. В ряде пирометров, пирометрических преобразователей, средствах метрологического обеспечения, серийно выпускаемых предприятием, использованы результаты представляемой диссертационной работы. Автор принимал участие в подготовке технического задания и последующей разработке высокотемпературной модели АЧТ16/900/2500, других моделей излучателей типа АЧТ, выпускаемых предприятием;

– пирометры и пирометрические преобразователи внедрены на Омском ОАО «Техуглерод». Разработанные автором стационарные пирометрические преобразователи позволили произвести замену морально и физически устаревших преобразователей типа ТЕРА. При этом преобразователи, контролирующие температуру в зоне горения, включены в систему автоматического регулирования температуры в реакторе;

– системы ТК корпусов стенок вращающихся печей внедрены на Красноярском, Сухоложском, Коркинском, Ачинском, Тимлюйском, Навоийском (Узбекистан), Чимкентском (Казахстан), Балаклейском (Украина) цементных заводах;

– аппаратно-программные комплексы ТК вращающейся печи обжига нефтяного кокса и контроля за фазовыми превращениями в реакторах производства нефтяного кокса внедрены в ОАО «Сибнефть-ОНПЗ» (г. Омск);

– системы ТК корпусов стенок вращающихся печей и пирометрические преобразователи внедрены на Павлодарском алюминиевом заводе;

– переносные компьютерные термографы внедрены в производство на Уральском электромеханическом заводе;

– специализированные пирометрические преобразователи внедрены в НИИТД (г.Омск), Красноярском заводе керамических изделий, Челябинском электродном заводе, других предприятиях;

– автономные переносные пирометры и пирометрические преобразователи внедрены в ОАО «Ханты-Мансийскдорстрой» в технологиях производства и укладки асфальтобитумных смесей.

– пирометры, пирометрические преобразователи, строчно-сканирующий преобразователь и переносной компьютерный термограф внедрены в учебный и научно-исследовательский процессы на кафедре «Физика» Сибирской автодорожной академии (г.Омск) и на кафедре «Технология электронной аппаратуры» Омского государственного технического университета.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Теплофизические модели ТК в различных технологических процессах.

2. Результаты экспериментальных исследований температурных характеристик фоторезистивных и фотодиодных ПИ применяемых в разработанных пирометрах, пирометрических преобразователях и системах термографии.

3. Предложенные методы и средства термостабилизации :

- термокомпенсации с разделением усиления сигналов по постоянному и переменному токам.

- термостатно-компенсационной стабилизации;

- дискретно- адаптивной термостабилизации;

4. Способ реализации двухспектрального прибора.

5. Принцип построения оптических систем диафрагменного типа с беспараллаксным визированием.

6. Системный подход к Международной температурной шкале МТШ-90.

7. Практические реализации пирометрических средств ТК на основе предложенных технических решений, обеспечивающие стабильность основных параметров в широком диапазоне эксплуатационных изменений температуры окружающей среды.

Апробация работы. Основное содержание выполненных разработок и исследований докладывалось и обсуждалось более, чем на 30 международных, всероссийских и региональных конференциях, конгрессах и семинарах, в том числе на I Международной конференции «Датчики электрических и неэлектрических величин» (Барнаул, 1993); V, VI,VII,VIII, IX, X, XI, XII Международных конференциях «Измерения контроль, информатизация» (Барнаул, 2004-2011); III Международной конференции «Измерения контроль, информатизация» (Барнаул, 1994); Научно-технической конференции с Международным участием «Проблемы техники XXI века» (Красноярск, 1994); III, VIII, IX, X Международной научнотехнической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (Новосибирск, 1996, 2006, 2008, 2010); II, III, IV, V, VI,VII Международной научнотехнической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1997, 1999, 2002, 2004, 2007, 2009); Международной научно-технической конференции «Проектирование и эксплуатация электронных средств» (Казань, 2000); XIII, XIV, XV, XVI научно-технической конференции «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления» (Судак-Москва, 2001, 2002, 2003, 2004);

II, III, IV Всероссийской конференции по проблемам термометрии (температура – 2004, 2007, 2011), (г. Обнинск, С-Петербург, 2004, 2007, 2011); Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерения в системах контроля и управления» (Пенза, 2001, 2002); Международном техническом конгрессе, «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (г. Омск, 2001); Международном техническом конгрессе «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения» (г. Омск, 2005);

Международной научно-технической конференции «Туполевские чтения» (Казань, 2005); Международной научно-технической конференции «Проблемы коммерческого учёта энергоносителей» «Теплосиб-2002» (Новосибирск, 2002); IV Всероссийском научно-техническом семинаре «Энергетика: экология, надёжность, безотказность» (Томск, 1998); Региональной научно-технической конференции «Наука, техника, инновации» (Новосибирск, 2001);XIII Международной конференции «Лазеры в науке, технике, медицине» (Москва, 2002); I, IV, VI Региональной научно-технической конференции «Проблемы разработки, изготовления и эксплуатации ракетнокосмической техники» (г. Омск, 2004, 2009, 2011); VI Всероссийской научнотехнической конференции «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве» (Новокузнецк, 2007); Международном научном семинаре «Радиационные измерения истинной температуры тел с неизвестной излучательной способностью» (Москва, 2003); Ежегодных Российских семинарах «Практическое применение контактных и пирометрических средств температурных измерений и средств их метрологического обеспечения» (г. Омск, 2003-2011).

Публикации. Основные результаты и содержание диссертационной работы отражены в 95 опубликованных научных работах, включая учебное пособие. Из них 31 работа опубликована в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации результатов докторских диссертаций. Новизна разработок подтверждена 4-мя патентами на изобретения 2-мя авторскими свидетельствами 2-мя патентами на полезные модели. Получено 2 свидетельства о регистрации разработок в отраслевом фонде алгоритмов и программ.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 410 наименований, приложений.

Общий объем работы 375 страниц, включая 147 рисунков 11 таблиц.

Личный вклад автора. Настоящая работа является обобщением многолетних теоретических и экспериментальных исследований автора в области разработки и внедрении средств пирометрического контроля. Автору принадлежат постановка задач, способы и технические предложения их решения. В опубликованных работах представлены результаты, выполненные лично автором и в соавторстве с коллегами, в которых автору принадлежат постановка проблем и результаты поиска их решений, обобщение полученных результатов и выводов. В разработках средств программного обеспечения автором ставились задачи и осуществлялось практическое и методическое руководство. При внедрении результатов автор принимал участие и как разработчик, и как научный руководитель, и как организатор работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы её цели и задачи, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, представлена структура диссертации и сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приведена общая характеристика содержания работы, сведения об ее апробации и реализации результатов.

В первой главе рассмотрены теоретические аспекты теплового контроля по инфракрасному и световому излучениям, рассмотрены физико-информационные основы такого контроля.

Обобщенная формула, связывающая излучение объекта ТК, и выходные сигналы пирометрических средств, полученная на основе классических представлений, выражается как Sок Sпр Uвых K Tср cos ,T S,T,Tc0d (1) Lгде: Sок – площадь контролируемой поверхности; Sпр – площадь входного отверстия прибора; L – расстояние от прибора до поверхности контроля; К(Тср) – коэффициент преобразования и усиления; (,Т) – функция спектральной плотности модели АЧТ в диапазоне функции спектральной чувствительности ПИ S() от 1 до 2; с(), 0() – спектральные коэффициенты пропускания среды и оптической системы соответственно; (,Т) – коэффициент излучения объекта контроля; – угол между направлением на поверхность контроля и нормалью к излучающей поверхности.

Анализ выражения показывает, что если путём надлежащего выбора спектральной чувствительности S() ПИ в сочетании с соответствующим оптическим фильтром можно отстроиться от избирательного поглощения оптического излучения атмосферными молекулами воды, СО и СО2, то зависимость (,Т) будет вносить в ТК основную методическую неопределенность, а К(Тср) определять основную инструментальную дополнительную погрешность, связанную с изменениями температуры среды.

Показано также, что для задач дефектоскопии, когда информация определяется как разность Т – между дефектной и бездефектной областями, методическая погрешность, связанная с неопределенностью коэффициента излучения элиминируется, тогда как инструментальная погрешность от изменения температуры среды в связи с разнесением процесса измерений во времени является преобладающей.

Классификация и анализ существующих технических решений позволили для задач проектирования создать обобщенную функциональную схему пирометрических приборов, представленную на рис. 1.

Рис. 1 Обобщенная функциональная схема пирометрических приборов и преобразователей: 1 – оптическая система; 2 – окуляр визирной системы; 3 – оптические фильтры; 4 – источник опорного излучения; 5 – источник компенсационного излучения; 6 – модулятор; 7 – приемник излучения; 8 – устройство термостатирования; 9 – генератор; 10 – схема термокомпенсации; 11 - усилитель мощности с постоянным или регулируемым коэффициентом усиления; 12 – схема выборки-хранения; 13 – блок нелинейных преобразований; 14 – схема сравнения; 15 – корректор на значение излучательной способности; 16 – блок формирования выходных сигналов; 17 – аналоговое отсчетное устройство; 18 – цифровое отсчетное устройство; Ф – регистрируемый лучистый поток; U0 – опорное напряжение; В1 – кодовый цифровой выходной сигнал; В2 – аналоговый унифицированный выходной сигнал.

Вторая глава посвящена теплофизическим моделям для различных задач ТК по тепловому излучению.

Модели ТК электрических контактных соединений (ЭКС) и качества изоляции. В электротехническом оборудовании одним из основных параметров, характеризующих качество ЭКС, является его переходное сопротивление, создающее электрическое сопротивление зоны перехода тока из одних токоведущих частей в другие.

Начальные переходные сопротивления ЭКС нормируются ГОСТ 10434-76 и ПУЭ, в соответствии с которыми в процессе эксплуатации увеличение сопротивления ЭКС не должно превышать 80% от нормативного значения.

Поскольку непосредственный контроль сопротивлений ЭКС, в процессе эксплуатации электрооборудования затруднителен, то в практике в последние годы в связи с бесконтактностью пирометрических методов всё большее распространение получает контроль за сопротивлением ЭКС и изоляцией по инфракрасному излучению.

В работе на основе классических теплофизических представлений приведены математические модели такого контроля.

Аналитическое выражение для температуры ТП, полученное как решение дифференциального уравнения теплопроводности через граничные условия третьего рода (краевая задача) и закон Фурье, представляет математическую модель, связывающую температуру с переходным сопротивлением RП :

2 I RП I RK Т ТС , (2) П ЭКВV ЭКВV где V – объём ЭКС, м3; – толщина контакта, м; ЭКВ находится методом последовательных приближений.

Из полученного уравнения следует, что при реализации пирометрического ТК ЭКС необходимо в алгоритм работы специализированного пирометра, предназначенного для такого контроля, закладывать измерение температуры среды и возможность введения параметров геометрии ЭКС и величины тока через контакт.

ТК изоляторов высоковольтного оборудования основан на косвенном контроле сопротивления изоляции R путём измерения температуры их поверхности Т.

из П На постоянном напряжении, когда нагрев происходит за счёт увеличения сквозного тока утечки, вызванного увеличением объёмной и поверхностной проводимостей, ТК качества изоляторов аналогичен контролю ЭКС через зависимость температуры поверхности изолятора от его сопротивления на постоянном токе. При этом математическая модель ТК изоляции по температуре её поверхности представится уравнением U П С (3) Т Т ЭКС Rиз S где U – напряжение, приложенное к изолятору, В; S – площадь изолятора, м2;

RV RS R , здесь RV и RS – объёмное и поверхностное сопротивления, из RV RS соответственно, Ом.

Уравнение (3) устанавливает аналитическую связь между температурой поверхности изолятора и его сопротивлением, из которого следует, что в специализированном пирометре для задач контроля изоляции необходимо предусматривать введение численных значений ТС, S, U, ЭКС.

В электротехническом оборудовании на переменном токе активную составляющую тока, связанную со сквозными токами и другими механизмами превращения электрической энергии в тепловую, характеризуют тангенсом угла диэлектрических потерь tg.При этом tg характеризует в рассеиваемую в диэлектрике электрическую мощность, которая превращается в тепловую.

Электрический контроль за tg, значения которых нормируется ПУЭ, на высоковольтных установках, находящихся в процессе эксплуатации под напряжением, технически сложен. В этой связи целесообразно контролировать величину tg косвенно путём измерения превышения температуры поверхности изоляции над температурой окружающей среды.

Решение дифференциального уравнения теплопроводности с граничными условиями третьего рода для тел с внутренним источником тепла и сложным теплообменом позволяет установить связь между поверхностной температурой u c tg изолятора и tg.

Т ТС П эквV (4) Очевидно, что специализированный под задачи ТК изоляторов пирометр требует введения соответствующих выражению (4) параметров.

В связи с тем, что существует большое количество технологических процессов, связанных с производством, транспортировкой и применением сыпучих материалов (производство цемента, керамзита, извести, нефелинов, бокситов, цветных металлов, асфальто-бетона и др.), в которых целесообразно в силу бесконтактности и быстродействия применение пирометрических средств ТК, в главе приведено аналитическое обоснование целесообразности применения для этих целей пирометров диафрагменного типа.

Модель теплового контроля вращающихся обжиговых печей. В настоящее время в ряде технологических процессов цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленностях, в производстве строительных материалов, в частности в производстве цемента, гипса, извести, керамзита, приготовлении асфальтобитумных смесей широко применяются сушильные и обжиговые вращающиеся трубчатые печи.

Эти печи являются сложными и дорогостоящими агрегатами непрерывного действия с высокотемпературными тепловыми и физико-химическими процессами внутри них. Конструктивно печи представляют собой стальной пустотелый цилиндр, обложенный изнутри огнеупорной футеровкой на основе магнезитовых и хромитовых огнеупоров. Для задачи моделирования печь можно представить в виде системы из стальной оболочки 1 и кирпичной футеровки 2 (рис. 2).

Очевидно, что наибольший практический интерес при эксплуатации таких печей представляют две задачи:

1 – поддержание установленных технологическими требованиями температур по зонам длины печи, и прежде всего в зоне спекания, для обеспечения качества продукции, оптимизации энергозатрат и производительности;

2 – раннее выявление дефектных участков на корпусе печи, связанных с повреждениями футеровки, которые могут привести к недопустимо большим температурным градиентам на стальном корпусе и, как следствие, к недопустимо большим механическим напряжениям, приводящим к повреждениям корпуса печи.

Решение обеих задач возможно с помощью контроля температуры наружной стенки корпуса вращающейся печи. При этом, если решение первой задачи предполагает контроль температуры по зонам стенки корпуса по её длине, то решение второй задачи требует контроля градиентов температуры как по длине так и окружности цилиндра печи. Кроме того, решение второй задачи предполагает решение вопросов дефектометрии.

Следует отметить, что к настоящему времени, как в России, так и за рубежом разработано ряд математических моделей расчёта и анализа тепловых процессов в таких печах. Эти модели направлены в основном на решение задач анализа режимов работы печей, тепломассообмена внутри печей, тепловых потерь. Модели, ориентированной на дефектометрию внутреннего слоя (обмазки) печи, посвящены исследования В.Г. Торгунакова. Модель основана на трёхмерном представлении пространства корпуса печи в виде ячеек Дирихле с последующим решением для них уравнений теплового баланса. Такой подход представляется достаточно сложным для практического использования в темпе реального времени и требует большого объёма вычислительных ресурсов.

Подача сырья Хвостовая часть Головная часть Рис. 2 Эскиз вращающейся обжиговой печи:

1- стальной корпус; 2- футеровочный кирпич; 3- обжигаемое сырьё Кроме того, эта модель предполагает охват во взаимосвязи всех процессов, протекающих в печах (скорость вращения, перемещение сырья, все виды теплообмена, процессы горения, теплоотдачу в среду, химические экзо- и эндотермические реакции и др.), ввода в расчёты численных значений различных геометрических параметров и требует ряда различных допущений, что может приводить к некорректности полученных решений.

В настоящей работе поставлена задача создания упрощённых математических моделей, пригодных для их использования эксплуатационным персоналом в темпе технологических процессов обжига и сушки сырья во вращающихся обжиговых печах.

По существу это предполагает решение обратной задачи распределения температурного поля внутри печи по распределению температуры на поверхности стального корпуса. При этом дефекты(прогары) футеровочного слоя и задачи дефектометрии могут контролироваться по аномальным градиентам температур на корпусе печи.

Эта задача может быть реализована на основе решения дифференциального уравнения теплопроводности и допущения стационарности процесса за период измерений, что представляется корректным в связи со значительной тепловой инерцией как процессов внутри печи, так и большой массой её футеровки, обжигаемого сырья и корпуса печи.

Поскольку геометрия печи представляет собой цилиндр (рис. 2), то с практической точки зрения дифференциальное уравнение теплопроводности в общем виде целесообразно представлять в цилиндрических координатах.

Тогда из условий стационарности тепловых процессов, обусловленных их большой тепловой инерцией и отсутствия внутренних источников тепла в её стенке Т 2 2T ( 0,q 0, 0, 0) это уравнение можно представить как z r r r 2Т 1 T 0. (5) r r r Решение уравнения (5) после подстановки граничных условий первого рода даёт уравнение распределения температуры по радиусу печи Т Т r вн н Т(r)=Твн- ln. (6) r1 rln rЭто уравнение на основании закона Фурье позволяет получить выражение для линейной плотности теплового потока через двухслойную конструкцию печи. С учётом того, что этот поток отдаётся с внешней стенки корпуса печи конвективно и излучением в соответствии с законами Ньютона – Рихмана и Стефана-Больцмана уравнение теплового баланса для поверхности единичной длины корпуса печи представится как (Твн Тн) r3[(Тн-Тс)+(Тн4-Тс4)] = (7) 1 r2 1 r ln( ) (ln ) 1 r1 2 rУравнение (7) представляет собой математическую модель, позволяющую связать аналитически через радиусы r1 и r2 толщину футеровочного слоя кирпичной кладки с температурной поверхности стенки корпуса печи Тн. Это уравнение также устанавливает аналитическую связь между температурой наружной стенки корпуса печи Тн и температурой внутри печи Твн на внутренней стороне её футеровочной кладки.

Из (7) внутренний радиус футеровочной кладки r1 выражается как r r1= (8) r3 r(Твн Тн) ln [ (Тн Тс) (Тн4 Тс )] 2 rexp r3[(Тн Тс) (Тн4 Тс4 )] Выражение (8) позволяет по известной геометрии печи (радиусы печи r3 и r2 всегда известны) при температуре внутри печи и температуре окружающей среды, известных значениях констант ,,, определять радиус футеровочной кладки, т.е.

определять её толщину (целостности, прогары) а локализацией выявленных градиентов температур определять её геометрию и местонахождение т.е. решать задачу дефектометрии. При этом, если значение констант ,, можно взять из справочной литературы, то коэффициент теплоотдачи можно рассчитать на основе уравнения подобия при математическом описании процесса конвективного теплообмена при естественной конвекции в большом объёме для цилиндрической поверхности.

Согласно критериальным уравнениям подобия коэффициент конвективной теплоотдачи можно определить как Nu f , (9) d где Nu – число Нуссельта; f - теплопроводность воздуха, Вт/м·к, при заданной температуре среды; d – диаметр корпуса контролируемой печи.

В диссертации приведены расчёты для реальных условий эксплуатации обжиговых печей, когда температура среды может изменяться от -400С до +600С, а температура наружной поверхности корпуса печи может достигать 500 С, что приведёт к изменениям расчетных значений в пределах 5,25 до 15,58 Вт/м2·к. На рис. 3 приведены расчётные зависимости для различных значений температуры корпуса печи при изменении температуры наружного воздуха.

Расчётные значения при известной геометрии печи в соответствии с уравнением (9) позволяют рассчитывать температуру внутри печи Твн по измеренным значениям температуры на наружной поверхности корпуса.

1 r2 1 r Твн=r3[(Тн-Тс)+(Тн4-Тс4)]·[ ln( ) ln( )] Тн (10) 1 r1 2 rВыражение (10) представляет собой математическую модель которая позволяет производить контроль за технологическими требованиями к температурам по зонам печи, а главное в зоне спекания (обжига) материалов по температурам, измеренным на наружной поверхности стенки корпуса печи.

На рис. 4 приведена, рассчитанная по выражению 10 зависимость температуры для кальцинирования гидроксида алюминия на внутренней поверхности обжиговой печи по зонам, построенная на основании экспериментальной зависимости температуры по длине корпуса печи при температуре окружающей среды 20 0С.

В производстве цемента при обжиге цементного клинкера, осуществляемого во вращающихся печах в зоне спекания при температурах 1350-14500С в обжигаемом материале появляется жидкая фаза, которая покрывает изнутри печи футеровочный слой. Этот слой, примыкаясь к поверхности футеровочной кладки, образует теплозащитную обмазку, которая играет существенную роль в продлении межремонтных сроков эксплуатации печи, т.к. защищает в наиболее напряжённой высокотемпературной зоне футеровку от термохимических и механических разрушений.

Рассматриваемая в настоящей работе одномерная математическая модель позволяет записать выражение для трёхслойной конструкции, в которой роль третьего слоя выполняет обмазка, и получить решения, аналогичные выражениям (8) и (10) в аналитической форме.

Т, оС 1 L, м 0 10 20 30 40 50 Рис. 3 Расчетные зависимости Рис. 4 График распределения изменения коэффициента теплоотдачи температуры на внутренней стенки печи для печи диаметром 4,5 м по длине печи в производстве алюминия Радиус обмазки r4 - можно выразить как r r4 , (11) 1 r3 1 r(Твн Тн) ( ln ln ) r3[ (Тн Тс) (Тн4 Тс4 )] 2 r2 1 rexp r3[ (Тн Тс) (Тн4 Тс4 )] Температура Твн на внутренней стороне обмазки выражается как 1 r2 1 r3 1 r Твн=r3[(Тн-Тс)+(Тн4-Тс4)]·[ ln ln ln ]+Тн (12) 1 r1 2 r2 3 rСледует отметить, что Твн фактически характеризует температуру клинкера в зоне спекания и является одним из основных параметров технологического процесса.

Информация о распределении температуры по поверхности стенки корпуса печи позволила проанализировать при помощи системы ANSYS связь температурных градиентов с механическими напряжениями, возникающими в корпусе печи.

Для анализа возникающих на поверхности стенки корпуса вращающейся печи механических напряжений, возникающих при неравномерном нагреве, был произведен термо-прочностной расчет с использованием конечных элементов связанной задачи, которые имеют как тепловые, так и прочностные степени свободы.

На основе экспериментальных данных о температурном поле стенки корпуса печи в производстве цемента (рис. 5) было получено расчётное распределение механических напряжений, представленное на рис. 6.

Это распределение позволяет определить запас прочности, исходя из градиентов на температурном поле. В примере механическое напряжение составило 70 МПа, тогда как предел текучести стали при температуре 400°С составляет 90 МПа.

Рис.5 Распределение Рис.6 Распределение температурного поля механических напряжений Проведённые расчеты показали, что в рассмотренном фрагменте предел прочности в 90 МПа достигается при достижении в локальной точке температуры 450 °С при температуре корпуса 350 °С.

Результаты анализа механических напряжений, соответствующие тепловому полю, использованы в программном обеспечении разработанных в рамках настоящей работы термографических систем для задач дефектоскопии вращающихся обжиговых печей.

Модель термографического контроля процесса фазовых превращений при коксообразовании. Нефтяной кокс, в настоящее время является основным материалом в производстве электродов для металлургии цветных металлов, в частности, для производства алюминия. В разделе представлены результаты исследований, позволившие предложить модель теплового метода измерения уровня коксующихся продуктов в реакторе закрытого типа в производстве нефтяного кокса.

Все исследования выполненны на установке замедленного коксования 21-10/3М, ОАО «Сибнефть – ОНПЗ».

Анализ технологического процесса позволил предположить, что фазовые превращения, имеющие место при коксообразовании, будут сопровождаться градиентом температуры на наружной поверхности стенки реактора. При этом предполагаемый градиент температуры будет связан с динамикой фазовых превращений внутри реактора, и будет изменяться как во времени, так и по высоте реактора в процессе коксообразования. Экспериментальные исследования, проведённые при помощи термосканирующего пирометра, разработанного в рамках настоящей работы (глава 6), подтвердили сделанное предположение.

На рис. 7 приведены экспериментальные графики изменения температуры поверхности в зависимости от высоты, для различных моментов времени в течении одного цикла коксования. Они иллюстрируют динамику тепловых и соответствующих фазовых процессов в реакторе по высоте и во времени.

Аналогичные графики получены для более ста циклов коксования и позволяют сделать вывод о надежном обнаружении уровня коксующихся продуктов в реакторе, который соответствует локальному максимуму температуры на его поверхности.

После охлаждения и вскрытия реактора контрольные измерения высоты кокса, измеренные по штанге гидрорезака, в 90% случаев дали отклонение от прогнозируемой высоты по ТК стенки реактора не более 0.5 метра.

43322Высота, м.

12:00 18:00 20:00 24:Рис. 7 Экспериментальные графики изменения температуры стенки реактора в процессе коксообразования Статистическая модель теплового дефектоскопического контроля Выявление зон с аномальными отклонениями температуры позволяет решать задачи дефектоскопии футеровки в обжиговых печах.

Формализовать процесс обнаружения и увеличить помехозащищённость и чувствительность обнаружения отклонений температуры на дефектных участках тепловых полей и сечений в работе предложено при помощи применения статистических критериев, т.к. дефекты футеровки и корпуса печей определяются многими случайными, изменяющимися в ходе технологических процессов, факторами и в настоящее время не имеется детерминированных зависимостей образования дефектов на таких сложных технологических объектах, какими являются вращающиеся обжиговые печи.

Следует отметить, что регулярные распределения вероятностей возникновения тепловых аномалий для задач дефектоскопии характерны и для других объектов, например, силового электрооборудования (генераторы, двигатели, трансформаторы), стационарных печей и котлов, эксплуатационном контроле печатных плат и изделий микроэлектроники, в задачах обнаружения пожароопасных и аварийных ситуаций по инфракрасному излучению.

Наиболее просто, с точки зрения программно-аппаратной реализации охарактеризовать вероятности возникновения аномальных ситуаций можно такими моментными статистическими характеристиками как первый момент - математическое ожидание, второй центральный момент - дисперсия и третий центральный момент - асимметрия.

При этом при строчно-сканирующем тепловом контроле тепловых полей перечисленные числовые характеристики случайных процессов могут быть получены как по оси Х, так и по оси Y по отдельным сечениям, представляющим собой Температура, град С.

,,,,,,,,,,,,,,,, усреднения по ансамблю строчных и кадровых реализаций на определённой длине контролируемой поверхности. Информативными будут эти моменты распределения и как численные характеристики мгновенных значений реализаций случайного процесса на всём температурном поле контроля.

Алгоритмы обработки мгновенных значений Xi для случайного процесса Х представляется как:

– для математического ожидания N (13) M [X ] Xi N iгде N – количество выборок (пикселей) в строке, в сечении или на всей поверхности;

N – для дисперсии D[X] M[X - M(X)]2 M (X )]2;

[Xi (14) N i– для третьего центрального момента Т[X]=M[X-M(X)]3= [X M (X )]3, (15) i N iздесь Хi мгновенные значения температур Ti на температурном поле контролируемого объекта. Применение этих критериев позволяет поднять чувствительность обнаружения дефектов в условиях изменения параметров ведения технологических процессов и различного рода помех, включая помехи неоднородностей фактуры контролируемых поверхностей и изменений температуры среды. На устройство, работающее по этим алгоритмам, получено авторское свидетельство № 1065864.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям температурных характеристик фотоприемников, применяемых для пирометров со спектральной чувствительностью в областях инфракрасного и светового диапазонов. Основное внимание уделено наиболее распространенным элементам, пригодным для поставленных задач: фоторезисторам на основе селенида свинца и кремниевым фотодиодам.

В результате экспериментальных исследований селенисто-свинцовых фоторезисторов типа СФ4-12, СФ4-2, ФР-611, ФР-623, СФ4-4, выпускаемых НПО «Позитрон» (С.-Петербург), было установлено, что при изменениях температуры среды в диапазоне от -30 до 60 оС их темновое сопротивление изменяется в 10-13 раз.

Полученные экспериментальные кривые аппроксимированы полиномами четвертого порядка. Для обобщения экспериментальных результатов исследований предложено использовать модель относительных характеристик. Для этого все полученные зависимости были отнормированы относительно каждого сопротивления фоторезистора Rтi (20) при 20°С (комнатной температуре) окружающей среды. Путем усреднения коэффициентов при степенях по выражению получена усредненная нормированная зависимость темнового сопротивления фоторезисторов от температуры в относительных единицах, аппроксимированная как Rтн(Т) = a·Т4 + b·Т3 + c·Т2 + d·Т + Е (16) График усреднённой нормированной, зависимости темнового сопротивления от температуры, представлен на рис.8.

Исследования зависимостей изменения интегральной чувствительности фоторезисторов к источнику типа модель АЧТ с температурой излучающей полости 5К при изменениях температуры среды в диапазоне -30 … 60 оС показали, что она может изменяться в 1000–1300 раз. Экспериментальные кривые были аппроксимированы полиномом пятой степени с погрешностью (1-3)%. Получены усредненные нормированные функциональные зависимости, рассчитаны коэффициенты аппроксимации. На рис.9 приведена усредненная, нормированная зависимость от температуры среды интегральной чувствительности PbSe фоторезисторов. В тексте диссертации приведены результаты аналогичных экспериментальных исследований сернисто-свинцовых фоторезисторов типа ФСА-1 и ФР1-3.

Экспериментальные исследования вольт-амперных характеристик позволили предложить методику расчета максимальной величины рабочего напряжения, прикладываемого к фоторезисторам, по измеренной при комнатной температуре величине темнового сопротивления. Методика позволяет рассчитывать максимально допустимое напряжение на фоторезисторе, обеспечивающее максимальную интегральную чувствительность при недопущении саморазогрева в диапазоне заданных эксплуатационных температур.

1Рис 8. Усреднённая, нормированная Рис.9 Зависимость от температуры зависимость темнового сопротивления усреднённой, нормированной интегральной PbSe-фоторезисторов от температуры чувствительности PbSe-фоторезисторов Iт, A 5·10-3·10-1·10-30 50 T, оC -30 - Рис.10 Экспериментальные зависимости Рис.11 Экспериментальные зависимости изменений темнового тока от температуры изменений темнового тока от температуры среды для фотодиодов типа ФД-256 среды для фотодиодов типа ФД-7К 1.6 1.U* I* 1.4 1.1.2 1.1 a) б) 0.8 0.0.6 0.0.4 0.30 15 0 15 30 45 60 30 15 0 15 30 45 T, оC T, оC Рис.12 Усредненные нормированные зависимости напряжения холостого хода (а) и тока короткого замыкания (б) фотодиода ФД-7К от температуры.

Исследования температурных зависимостей параметров кремниевых фотодиодов типа ФД-256 и ФД-7К показали, что темновой ток этих фотодиодов изменяется в 90110 раз. Зависимости приведены на рис. 10 и 11. Графики усредненных нормированных зависимостей тока короткого замыкания и напряжения холостого хода представлены на рис. Зависимости позволили сделать вывод о том, что при включении ФД в фотогальванических режимах, изменения интегральной чувствительности в диапазоне изменений температуры среды от -30 до +600 С составляют (50-58)% при режиме холостого хода и (50-52)% в режиме короткого замыкания.

Четвертая глава посвящена методам и средствам, предложенным автором для термостабилизации параметров пирометров на основе фоторезистивных и фотодиодных ПИ. Приведены результаты моделирования и исследований для задач пирометрии спектральных отношений.

Анализ структурных схем пирометров и результатов исследования, полученных в рамках диссертационной работы, температурных характеристик чувствительных к излучению элементов при допущении линейности выходных сигналов ПИ от регистрируемых лучистых потоков позволил предложить следующее математическое выражение для описания выходного сигнала пирометра:

UП +и(Т)=Ф[1+(Т)]К[1+к(Т)]+(Т)К[1+к(Т)]+уi(Т)+уи(Т), (17) где: и(Т) – напряжение ошибки в выходном сигнале пирометра;

К – коэффициент усиления звена усиления; к(Т) – изменение коэффициента усиления от температуры; уi(Т) – температурный дрейф тока смещения усилителя; уи(Т) – температурный дрейф напряжения смещения усилителя, - коэффициент преобразования радиационных потоков в электрические сигналы, связанный с физическим принципом работы приемника излучения, площадью его чувствительной площадки и конструкцией; (Т) – отклонение от пропорциональности, вызванное температурной нестабильностью интегральной чувствительности ПИ; (Т) – аддитивная составляющая, вызванная дрейфом «нуля» (изменение темнового сопротивления, для фотодиодов тока смещения).

Это выражение учитывает как мультипликативные, так и аддитивные составляющие температурных погрешностей, а его анализ позволяет выделить приоритетные решения направленные на термостабилизацию параметров приборов ТК.

Анализ структурных и электронных схем включения фоторезисторов позволил предложить новую, защищенную авторским свидетельством № 1434275 и патентом на полезную модель РФ № 27220, схему включения фоторезисторов, в которой автоматически реализуется стабилизация нуля и чувствительности. Предложенная схема приведена на рис. 13.

ООС Ф ФР Rос Выход по интегратор ОУ постоянному току Выход по переменному Rоп току Uоп ПОС Рис. 13 Функциональная схема термостабилизации основных параметров фоторезисторов В этой схеме реализована идея раздельного усиления по переменному и постоянному току. В результате сигнал постоянного тока, связанный с изменениями сопротивления фоторезистора от температуры, используется для формирования термокомпенсирующего воздействия по цепи обратной связи, а сигнал переменного тока, пропорциональный регистрируемому лучистому потоку, представляет собой выходной сигнал, из которого формируется в аналоговой или цифровой форме выходная информация пирометрического прибора.

В этой схеме сам фоторезистор выполняет роль датчика температуры, что позволяет отказаться от отдельного датчика температуры при формировании компенсационного сигнала и увеличить точность термокомпенсации за счет исключения термодинамической погрешности.

Моделирование работы схемы, приведенной на рис. 13, в программной среде Micro-Cap, отраженное в тексте диссертации, позволило провести анализ динамики работы схемы, исследовать устойчивость и провести оптимизацию основных параметров. Оценки устойчивости производились на построенных годографах Найквиста по правилу Цыпкина.

Также был проведен на основе законов электротехники качественнофункциональный анализ схемы, подробно представленный в тексте диссертации, который позволил получить основные аналитические соотношения, характеризующий схему, через коэффициенты передачи отдельных звеньев. На рис.

14 представлены расчетные зависимости термостабилизации выходного сигнала схемы, из которого видно, что оптимизация параметров схемы позволяет достигнуть термостабилизации выходного напряжения с погрешностью ± 1,2% в диапазоне о изменения температуры среды -30…+55 С и ± 0,6% в диапазоне изменения о температуры среды +20…+55 С. Расчетные данные имеют хорошее совпадение с результатами экспериментальных настроек термокомпенсации: для диапазона о о температур -30…+55 С эта погрешность составила ± 1,5%, а для +20…+55 С погрешность термокомпенсации составила ± 1,0%.

Рис. 14. Результаты оптимизации параметров схемы термокомпенсации:

а) – в диапазоне окружающих температур -30…+55°С;

б) – в диапазоне окружающих температур +20…+55°С;

Использованный в схеме, приведенной на рис. 13, принцип выделения сигнала пропорционального сопротивлению фоторезистора, позволил предложить термостатно-компенсационный метод термостабилизации параметров пирометров на основе фоторезисторов, в которой в качетсве датчика температуры в термостате используется сам чувствительный к излучению элемент. На техническую реализацию этого предложения получен патент на изобретение № 2235351. Функциональная схема термостатно-компенсационной стабилизации приведена на рис. 15. В этой схеме элементы 4, 6, 7, 8, 11 – представляют собой электрическую схему по рис. 13.

Элементы 9 и 10 выполняют роль схемы сравнения и задатчика температуры в термостате 1, соответственно.

Термостат изолирован от окружающей среды оптически прозрачным окном 2.

В этой схеме корпус фоторезистора находится в состоянии теплового контакта с нагревательным элементом (силовой транзистор), что практически исключает термодинамическую погрешность поддержания заданной температуры.

Необходимость совместного использования термостатирования и термокомпенсации связана с тем, что схемные электрические принципы термокомпенсации на позволяют устранить погрешность, обусловленную температурными изменениями спектральной чувствительности полупроводниковых, чувствительных к излучению элементов, связанную с физическими принципами их работы. С другой стороны, как показали наши исследования, длительная о эксплуатация PbSe фоторезисторов при температурах 40-60 С приводит к необратимым уменьшениям их интегральной чувствительности и увеличениям уровня шумов. В этой связи, в настоящей работе предложено и реализовано в схемах пирометров совместное применение термостатирования и термокомпенсации.

Преимущество перед аналогами в достижении заданной температурной погрешности достигается тем, что в диапазоне температур окружающей среды от -40 до +30 оС она обеспечивается термостатированием при +30 оС, а термостабилизация параметров в о диапазоне изменений температуры среды 30-60 С обеспечивается схемными термокомпенсационными решениями, представленными в работе.

На рис.16 приведены сравнительные результаты экспериментальных исследований предложенного метода термостабилизации.

а) б) Рис. 16 Сравнительные результаты исследования погрешностей термостабилизации: а - без термостатирования; б - с термостатированием и термокомпенсацией Это решение позволяет не только снизить погрешность с 4% до 0,5%, но и облегчить процедуру настройки термокомпенсации, т.к. её надо осуществлять не на диапазоне 90оС, а на диапазоне 30 оС.

Использование в пирометрах в качестве чувствительных к видимому излучению элементов фотодиодов, как показали проведенные в работе исследования (рис. 10-12), также требует технических решений по термостабилизации их параметров. В настоящей работе предложено три технических решения адаптивной термокомпенсации чувствительности ФД, основанные на использовании зависимостей от температуры прямого падения напряжения на p-n – переходе и обратного темнового тока.

Дискретно-адаптивный метод термокомпенсации при фотогальваническом включении ФД. По результатам экспериментальных исследований тока КЗ для ФД от температуры и исследованиям изменения прямого падения напряжения на его p-n – переходе в условиях облучения измеряемым лучистым потоком предложено осуществлять термокомпенсацию изменения чувствительности ФД используя зависимость прямого падения напряжения на ФД от температуры. В этом случае термокомпенсационное воздействие формируется зависимостью прямого падения напряжения на p-n – переходе ФД от температуры. Причем зависимости чувствительности и падения напряжения от температуры близки к линейным, что облегчает задачу формирования функции термокомпенсации. Кроме того, такое решение исключает дополнительный датчик температуры, что уменьшает термодинамическую погрешность. Структурная схема термокомпенсации ФД в схеме пирометра, на которую получен патент на изобретение № 2194252 приведена на рис.

17. В этой схеме в первом цикле ФД включается в прямом направлении и сигнал запоминается в устройстве выборки-хранения, а во втором цикле сигнал, пропорциональный лучистому потоку поступает на блок вычисления БВ, в котором делением сигналов первого и второго циклов измерений производится температурная компенсация чувствительности ФД.

ТУК БП S + R S R R Ф О SSО S БВ О S Uв УВХ Рис. 18 Функциональная схема Рис. 17 Структурная схема дискретно-адаптивной термокомпенсации термокомпенсационного включения ФД фотодиода в фотодиодном включении В главе приведены математическое обоснование формирования термокомпенсирующего воздействия и расчетная методика выбора параметров термокомпенсации.

Дискретно-адаптивные методы термокомпенсации ФД в фотодиодном включении. Фотодиодное включение позволяет обеспечивать наибольшую интегральную чувствительность и наименьшую постоянную времени. Результаты экспериментальных исследований изменений интегральной чувствительности и темнового тока ФД в фотодиодном включении, отраженные в третьей главе настоящей работы, позволили предложить техническое решение термокомпенсации интегральной чувствительности ФД по температурным изменениям темнового тока. Функциональная схема такой компенсации приведена на рис. 18.

На устройство получен патент на изобретение (№ 2404412). В этой схеме в первом цикле измеряется темновой ток ФД, который через устройство выборки хранения по цепи отричательной обратной связи изменяет сопротивление нагрузки 4 стабилизируя тем самым интегральную чувствительность пирометра. Компенсация аддитивной составляющей, вызванной температурными изменениями темнового тока производится при помощи сумматора на ОУ2. В этом устройстве также, как и в предыдущем, датчиком температуры является сам чувствителный к излучению элемент.

Устройство на рис. 18 предполагает модуляцию лучистого потока, синхронно с которой таймер управляет ключами S1-S3. Технические решения, заложенные в эту схему и реализованные в схеме на рис. 17 позволили предложить дискретноадаптивную термокомпенсацию для фотодиодного включения, не требующую модуляции лучистого потока и синхронизации таймера с такой модуляцией. На рис.

19 представлена функциональная схема дискретно-адаптивной термокомпенсации интегральной чувствительности ФД в фотодиодном включении. В этой схеме по аналогии со схемой, приведенной на рис. 17, термокомпенсирующее воздействие формируется по функции изменения прямого падения напряжения на p-n – переходе от температуры, при этом датчиком температуры также является сам p-n – переход. В работе рассмотрена математическая модель термокомпенсации параметров ФД при фотодиодном включении, получены основные расчетные соотношения, позволяющие определить параметры элементов термокомпенсационной схемы.

Представленные технические решения положены в основу функциональной схемы термостатирования ФД, в которой датчиком температуры в термостате является сам чувствительный к излучению элемент. Функциональная схема такого устройства, на которое получен патент на изобретении (№ 2235351), приведена на рис. 20. В диссертации приведены результаты исследований работы схемы термостатирования и изменений интегральной чувствительности ФД. Предложенная схема обеспечивает стабилизацию интегральной чувствительности ПИ в диапазоне изменения о температуры среды от -30 до +55 С с погрешностью не более 0,1%, что позволяет создавать прецизионные пирометры для задач метрологического обеспечения.

В главе также представлены результаты моделирования и исследований ПИ для задач пирометрии спектральных отношений. Приведены результаты расчетного моделирования для отечественных двухспектральных приемников типа ФН-611 и ФН736 и ПИ типа К1713-09 японской фирмы Hamamatsu.

ИН ИТ ТУК Uв + -I S S 1 УВХ 6 Ф О S S УС Рис. 19 Функциональная схема Рис. 20. Функциональная схема дискретно-адаптивной термостатирования фотодиода термокомпенсации ФДП в фотодиодном включении В работе представлено новое предложение по использованию одного фотодиода для работы в двух спектральных диапазонах. Предложение основано на известном из физики работы фотодиодов изменении спектральной чувствительности ФД при изменении напряжения на p-n – переходе. Это позволяет реализовать простое и практичное решение по созданию двухспектральных приемников на базе одного фотодиода путем переключения фотодиода из фотогальванического режима в режим короткого замыкания, когда напряжение на p-n – переходе равно «0», в фотодиодный режим с максимально допустимым обратным напряжением с последующим делением выходных сигналов.

На рис. 21 приведена зависимость от температуры полости АЧТ отношения выходных напряжений пирометрического преобразователя при включении ФД в режиме КЗ к напряжению в фотодиодном режиме с обратным напряжением 15 В.

Зависимость подтверждает возможность использования кремниевых фотодиодов в двухспектральном режиме, что является важным научно-практическим результатом для пирометрии спектральных отношений.

Пятая глава посвящена обоснованию и развитию вопросов метрологического обеспечения. В главе отражены предложения по трем проблемам:

- воспроизведение и передача температурной шкалы;

- уменьшение инструментальной погрешности;

- создание специализированных средств Т, °С Рис. 21 Экспериментальная метрологического обеспечения зависимость отношений выходных пирометрических средств ТК для задач напряжений для фотодиода типа ФД2снижения методической погрешности.

Анализ свойств международной температурной шкалы МТШ-Из теории систем известно, что даже очень точное и подробное описание отдельных элементов (в данном случае реперных точек МТШ-90) не позволяет правильно представить свойства системы в целом, состоящей из этих элементов.

Если исходить из представления, что термодинамическая модель температурной шкалы определяет температуру как меру энергии замкнутой системы, состоящей из атомов и молекул, а средняя кинетическая энергия частицы линейно связана с термодинамической температурой через постоянную Больцмана:

E 0,5ikT, (18) где: i – число степеней свободы системы, k = 1,380 6505(24) 10-23 Дж/K – постоянная Больцмана, T – температура, то и практическую шкалу целесообразно представлять как линейную зависимость.

В работе для анализа свойств МТШ-90 предлагается рассматривать её как связанную, упорядоченную систему реперных точек эталонов. В диссертации показано, что, несмотря на существенную нелинейность ранговой характеристики МТШ-90, совокупность ее реперных точек образует линейную по температуре функцию, близкую к классической термодинамической шкале. Доказательство построено на линеаризации МТШ-90. На рис. 22 показаны результаты моделирования аналитической МТШ-90 (рис. А) методом преобразования рангов (рис. Б). При этом, было установлено, что связь между термодинамической температурой и температурой реперных точек МТШ-90 носит линейный характер (рис. В) с абсолютной погрешностью 0,024 К (рис. Г), что в приведенной ( к 922 К) форме составляет не более 0,003%.

Рис.22 Линеаризация МТШ-90 методом преобразования рангов Аналитическая модель, связывающая номера реперных точек (ранги) и температуру, подобранная в программной среде TCWin представляет собой функцию (19) B Y A 1 X C/ D где: X – значение ранга,Y – значение температуры, соответствующей реперной точки; A- 81,52; B1462,3; C16,5; D3,87.

На рис.22,Б приведена функциональная схема аппаратной линеаризации, при этом погрешность линеаризации рассчитана для К=104.

В практическом плане такой подход позволяет проводить линейную интерполяцию между значениями температуры соответствующими реперным точкам и минимизировать их количество.

В плане задач уменьшения инструментальной погрешности в работе предложено в каналы отрицательной обратной связи пирометров закладывать информацию о нелинейности преобразования температуры в выходной сигнал. Функциональная схема пирометра с фотодиодным ПИ и с нелинейной обратной связью приведена на рис. 23. В этой схеме цифровое вычислительное устройство 6 производит нелинейное преобразование выходного сигнала с выхода АЦП 5, соответствующее функции преобразования температуры ОК с выхода преобразователя лучистого потока в электрический сигнал.

При представлении потока излучения, регистрируемого ПИ в приближении закона Стефана-Больцмана, как Ф АТ и в соответствии с этим возведением выходного сигнала с АЦП в четвертую степень в приведенной схеме за счет действия отрицательной обратной связи токи IF и IK уравновесятся, следовательно выходные напряжения в аналоговой и цифровой форме выразятся как kF А kF А UВых T N T 4 (20) (21) k0 kВУ kАЦП k0 kВУ kАЦП Анализ погрешности после логарифмирования и дифференцирования KF y K Kвy K U АЦП вых (22) U 4 K K Kвy K вых АЦП F y показывает, что в пирометрах с нелинейной обратной связью инструментальная погрешность, связанная с нестабильностью передачи звеньев схемы, снижается в nраз (n – показатель нелинейности преобразования), кроме того, во столько же раз снижается погрешность, связанная с неопределенностью коэффициента черноты в процессе измерений.

Ф аналоговый Представленные в работе исследования, I F связанные с учетом виньетирования для I K пирометров диафрагменного типа, позволили получить расчетные формулы 3 для вычисления облученности ПИ, исходя из заданных конструктивных параметров N пирометров и выбирать ПИ, пороговая Nc чувствительность которых удовлетворяет требованиям заданных соотношений сигнал/шум, либо рассчитывать Цифровой в ыход перечисленные конструктивные параметры Рис. 23 Функциональная схема под характеристики конкретных ПИ.

компенсационного пирометра В главе также приведены обоснования применения в производственных условиях пирометрических калибраторов, представляющих собой термостаты со сменными образцами материалов, температура поверхности которых подлежит измерениям при помощи радиационных пирометров.

В диссертации содержится функциональная схема калибратора. Калибраторы позволяют реализовать известный метод учета излучательной способности поверхностей в температурном диапазоне измерений путем сравнения показаний пирометра с показаниями образцовой термопары или термометра сопротивления, измеряющих температуру материала ОК. Конструктивное исполнение калибратора приведена на рис. 24.

Минимизация габаритов калибратора-излучателя позволила встроить его в схему пирометра со следящим уравновешиванием, в которой приёмник излучения пирометра служит средством для сравнения двух лучистых потоков, попадающих на его чувствительную к излучению поверхность от двух источников: одного с измеряемой радиационной температурой (объекта контроля), второго с поверхностью излучения идентичной поверхности излучения объекта контроля (калибратора).

Рис. 24 Конструктивное исполнение калибратора-излучателя:

где 1 – исследуемый образец; 2 – гайка;

3 – нагревательный элемент в керамическом изоляторе; 4 – кожух; 5 – теплоизолятор; 6 – термопара; 7 – холодные концы термопары.

При этом нагрев поверхности излучения калибратора производится за счёт тока уравновешивания по цепи отрицательной обратной связи до такой температуры, при которой лучистые потоки от контролируемой поверхности и от калибратора выравниваются. Таким образом обеспечивается равенство температур излучения поверхностей объекта контроля и калибратора.

Предложенные технические решения, позволяют элиминировать неопределённость, Ф связанную с изменениями коэффициентов черноты.

1 7 В главе приведены аналитические обоснования требований к опорным 9 источникам теплового излучения для задач Ф автоматической, периодической калибровки чувствительности пирометров и пирометрических преобразователей.

Разработана расчетная методика обоснования требований к точности поддержания температуры поверхности опорного источника на основе Рис 25 Функциональная схема нагревательного элемента из условия пирометра с калибратором обеспечения критериея 3 ( – погрешность источника излучения) и разработана схема опорного источника на основе лампы накаливания.

Экспериментальные исследования схемы показали, что при изменении потока излучения лампочки на 18% и при изменениях температуры среды от – 30 до + 60 ° С схемой обеспечивается стабильность поддержания потока излучения с погрешностью не более 0,3 %.

В шестой главе представлены практические результаты реализаций и применения проведенных исследований и разработок. Эти работы проводились под руководством автора сотрудниками ОмГТУ в рамках хоздоговорных и госбюджетных работ с рядом предприятий:

ОАО «НПП Эталон» (ранее Омский завод «Эталон» ФГУП Госстандарта России);

Омским ОАО «Техуглерод»; ОАО «Сибнефть ОНПЗ»; ОАО «Омский НИИД»;

Сибирской автодорожной академией; Красноярским цементным заводом;

Коркинским цементным заводом; Сухоложским цементным заводом; Тимлюйским цементным заводом; Павлодарским алюминиевым комбинатом (Казахстан);

Балаклейским цементным заводом (Украина); ООО «Термаль» (г. Омск); НИИ ТД (НПО им. Баранова, г. Омск); ООО «Интекс» (г. Омск); Топкинский цементный завод; ОАО «АКСИ» (г. Челябинск).

При изготовлении ряда моделей, их метрологической аттестации и сертификации пирометра СТ-1 в качестве субподрядчика выступало ОАО «НПП Эталон».

Пирометрические преобразователи и пирометры на основе фоторезисторов.

Результаты исследований и технические решения, предложенные в работе, позволили создать ряд моделей пирометров и пирометрических преобразователей на основе фоторезисторов для задач ТК технологических процессов.

Базовая модель преобразователя пирометрического типа СТ-1 в 2002 году была сертифицирована и внесена в Госреестр (RU.C.32.010.A № 11891), с 2002 года изготавливается ОАО «НПП Эталон». Другие модели внедрены на различных предприятиях для ТК технологических процессов.

Технические характеристики пирометрического преобразователя СТ-1:

Напряжение электропитания, В 30 0,Уровень выходного сигнала постоянного тока, мА 0 – 5, 4 – Потребляемая мощность, Вт, не более Время установления выходного сигнала, С, не более 2,Габаритные размеры, мм 65 х 2Масса, кг, не более 1,Рабочий диапазон температур окружающей среды,С от -40 до +Степень защиты от пыли и воды 1Р00 по ГОСТ 14254.

Параметры модификаций СТ-1 Таблица 6.Конструктивное Диапазон Показатель Предел допускаемого значения исполнение по измеряемых визирования основной абсолютной диапазону температур, С погрешности, , С, не более СТ-1-01 150-350 1:15 СТ-1-02 250-600 1:20 СТ-1-03 400-1000 1:30 СТ-1-04 1000-2000 1:40 Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением температуры окружающей среды не превышает 0,5 предела основной погрешности на каждые 10 С. На рис. приведена фотография пирометрического преобразователя СТ-1.

Для решения задачи контроля температуры в процессе нанесения ионно-плазменного покрытия в установках ННВ 6.6.-И1 был Рис. разработан специализированный пирометрический преобразователь, адаптированный под поставленную задачу ТК. Функциональная схема пирометрического преобразователя приведена на рис.

27.

ОП СИТ О ТС З Ф Выход (0…5/4…20) мА ПИ ОС СК ПНТ БРП Ф Выход RS-2М Н РТ Рис. 27 Функциональная схема специализированного пирометрического преобразователя В качестве ПИ используется селенисто-свинцовый фоторезистор ФР-611, имеющий спектральную чувствительность в диапазоне 2,5…5,5 мкм.

Температурная стабилизация чувствительности ПИ при окружающей температуре ниже +35°С производится путём термостатирования. При этом схема термостатирования обеспечивает поддержание температуры фоторезистора на уровне +35С с точностью не хуже 0,1С за счёт применения регулятора температуры РТ пропорционального типа. Роль датчика температуры в преобразователе, в соответствии с предложением автора (патент №2235351), выполняет сам фоторезистор. Кроме того, в электронной схеме пирометра применена термокомпенсация, обеспечивающая также стабилизацию чувствительности фоторезистора в диапазоне температуры среды от +35С до +55С.

Термокомпенсация производится электронной схемой СК за счёт применения компенсационных обратных связей, предложенных автором работы (А.с. №1434275).

Эти решения позволили обеспечить основную погрешность пирометра не более 1%, а дополнительная погрешность в диапазоне температур среды от –30 до +55С не превышает 3%.

Пирометрические преобразователи по функциональной схеме рис.27 внедрены на установках термовакуумного напыления типа УВМ-7 П-2, на печах «Аверон» и «Радуга» для ТК в производстве печатных плат методом поверхностного монтажа, применены в системах автоматического регулирования температуры нагревательными элементами в паяльных станциях типа ERSA-R500, что позволило автоматизировать процесс обеспечения заданных термопрофилей в процессе пайки.

На основе базовой функциональной схемы, приведенной на рис. 13 было разработано несколько моделей переносных пирометров с автономным питанием по основным техническим параметрам не уступающих аналогичным пирометрам зарубежных производителей.

Технические характеристики переносных приборов:

- основная приведенная погрешность, не более 1% - диапазон эксплуатационных температур, °С -30..+- время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора, не менее, час - диапазон контролируемых температур, °С 60-20- основная приведенная погрешность, не более 1% - диапазон эксплуатационных температур, °С -30..+- время непрерывной работы без подзарядки аккумулятора, не менее, час - вес, кг 0,Приборы внедрены в технологические процессы ТК обжига кирпича, керамических изделий, на установках нанесения лакокрасочных покрытий, на электрическом оборудовании для контроля качества контактных электрических соединений в установках и распределительных устройствах (0.4 – 10 кВ).

Пирометрические преобразователи и пирометры на основе фотодиодов.

Результаты исследований, проведённых в рамках настоящей работы сделали возможной разработку пирометрического преобразователя, градуировочная кривая которого в диапазоне температур 900…1800С, соответствует градуировке РС-преобразователя типа ТЕРА. Применение в преобразователе предложенных технических решений современной элементной базы и кремниевого фотодиода со спектральной чувствительность в видимом диапазоне в качестве чувствительного к излучению элемента позволили исключить объектив, загрязняющийся в процессе эксплуатации. Диаграмма поля зрения при этом формируется набором соосных диафрагм, что предпочтительнее стеклянной оптики приборов ТЕРА в условиях наличии брызг материалов, пыли, загрязнений, сопровождающих реальные технологические процессы.

Функциональная схема стационарного пирометрического преобразователя, внедрённого на ряде предприятий приведена на рис. 28.

Преобразователь имеет основную погрешностью не более 0,5%. Дополнительная погрешность датчика в диапазоне изменения температур окружающей среды –30 … +60 С не превышает 1%.

Термостат Ф0 Ф Выход Т ПИ ПТН СО Рис. 28 Функциональная схема ДТ Н пирометрического преобразователя на основе кремниевого диода РТ Рис.30 Пирометрический Рис. 29 Прецизионный пиромет- преобразователь в производстве рический преобразователь техническогоуглерода Фотография пирометрического преобразователя, установленного на реакторе производства технического углерода, включённого в систему автоматического регулирования технологическим процессом приведена на рис. 30.

В рамках настоящей работы была поставлена и решена задача создания портативного пирометра, позволяющий заменить пользующийся популярностью у технологов пирометр типа “Проминь”.

О ОП ЗUп SSЗФПИ ПТН ОС УИ Ф МК SН К Рис. 31 Функциональная схема портативного пирометра Функциональная схема пирометра приведена на рис. 31. Оптическая система, выполненная на базе объектива Гелиос-44, создаёт изображение объекта контроля в плоскости фотоприёмника и, кроме того, позволяет наблюдать это изображение через зеркально-оптический окуляр, что обеспечивает беспараллаксное визирование пирометра на объект контроля. В качестве ПИ используется кремниевый фотодиод ФД-256.

Термостабилизация параметров в пирометре обеспечивается за счет применения дискретно-адаптивного метода компенсации, предложенного в работе по функциональной схеме, приведенной на рис.17. Фотография приведена на рис. 32.

Приведённые технические решения позволили создать автономный прибор с малым потреблением, обладающий основной приведённой погрешностью не более 0,5% в диапазоне измерений (8002000)С, с разрешением 1С.

Дополнительная погрешность пирометра в диапазоне изменения температур окружающей среды –20 … +50С не превышает 1%. Оптическая система пирометра обеспечивает значение показателя визирования 1:150.

Потребляемая мощность не превышает Рис. 0,1 Вт.

Сканирующие пирометрические преобразователи и системы термографирования. Для решения задачи теплового контроля процессов обжига сырья в различных технологических процессах, а так же для задач дефектоскопии и диагностики под руководством автора была разработана система термографирования, позволяющая визуализировать температурное поле развёртки цилиндра вращающейся печи, и производить измерения температур в любой точке визуализируемого температурного поля. В основу создания такой системы положены реализация строчно-сканирующего принципа регистрации инфракрасного излучения при помощи вращающегося плоского зеркала и обеспечение достаточной чувствительности PbSe – фоторезистора при термостабилизации его параметров в эксплуатационном диапазоне температур окружающей среды, которые технически решены на основе методов и средств, представленных в настоящей работе.

Обобщённая схема ТК строчно-сканирующего контроля стенки корпуса вращающейся печи приведена на рис. Система термографического контроля представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из одного или нескольких сканирующих пирометрических преобразователей (СПП), IBM-компьютера, адаптера канала связи, через последовательный порт по RS-232С или RS-485 интерфейсу, программного обеспечения обработки и визуализации поля температур развёртки цилиндра стенки корпуса вращающейся печи, записи трендов по заданным сечениям и их архивации.

Одним из существенных преимуществ разработанного СПП перед зарубежными аналогами является то, что в этих приборах обеспечена работоспосбность и сохранение заданной погрешности в условиях перепада температур от – 40 до +60°С, а сами приборы, благодаря высокой чувствительности, диафрагменного типа и не требуют использования объектива, требующего в промышленных условиях постоянного эксплутационного ухода.

Базовая, принятая за основу последующих модификаций функциональная схема СПП, приведена на рисунке 34.

вращающаяся факе горелк зона IBM 100 первичный линия и адаптер прибор связи Рис. 33 Иллюстрация строчно-сканирующего контроля Рис. 34 Базовая функциональная схема СПП Технические характеристики СПП и системы приведены в таблице.

Характеристика пирометрического Значение преобразователя Диапазон контролируемых температур, °С 100-5Сектор зоны сканирования 100° Диапазон рабочих температур окружающей среды, °С -40 - +Приведенная погрешность, % Мгновенный угол поля зрения,мрад Программное обеспечение в среде Windows, Windows XP Интерфейс связи с ПЭВМ RS-232С, RS-4Тип чувствительного к инфракрасному излучению ФР-6элемента Спектральный интервал, мкм 2,7-5,Частота сканирования, Гц Напряжение питания, В 220/Потребляемая мощность не более, Вт Вес первичного прибора не более, кг Длина соединительной линии, км Поверка и калибровка СПП производится при помощи модели абсолютно черного тела и протяженного излучателя, изготовляемых Омским «НПП«Эталон».

Программное обеспечение написано на языке Borland C++ Builder 3.0 и работает под операционными системами MS-DOS, Windows 98, Windows 2000 и Windows XP [295, 294].

На рис. 35 приведено окно интерфейса пользователя, создаваемого программой в режиме визуализации температурного поля стенки вращающейся печи обжига сырья для различных технологических процессов.

Информация отображает состояние печи Красноярского цементного завода.

Применение системы тепловизионного контроля в Рис. производстве цемента позволяет технологу и машинисту печи осуществлять динамический контроль изменения температур как по величине, так и за передвижением по длине (по зонам), что дает возможность обоснованно корректировать процесс обжига. Система позволяет выявлять места нарушения футеровки, контролировать ее качество после ремонтов, увеличивать эксплуатационную стойкость, предотвращать прогары. Архивирование информации, предусмотренное в системе, позволяет анализировать качество ведения процесса обжига машинистами, предысторию различных ситуаций, возникающих в процессе обжига.

Опытные образцы системы отлаживались и эксплуатируются до настоящего времени на Красноярском цементном заводе, в ОАО «Сухоложскцемент», Коркинском цементном заводе, Павлодарском алюминиевом заводе (Казахстан), Омском НПЗ в производстве нефтяного кокса, Балаклейском цементном заводе (Украина), Ачинском глиноземном комбинате. В декабре 2001 года – январе 20года система испытывалась в ОАО «Топкинский цемент» и рекомендована к применению. Изготовление первичных сканирующих преобразователей организовано на Омском ОАО «НПП Эталон.

На основе базовой функциональной схемы был разработан переносной компьютерный термограф, функциональная схема которого приведена на рис. 36.

Конструктивные и схемные решения термогрофа позволили минимизировать потребление электрической мощности и весогабаритные показатели, а так же встроить портативный компьютер в корпус строчно-сканирующего пирометра, что позволило обеспечить питание от аккумуляторных батарей и изготовить носимый прибор с весом не более 7 кг. Фотография термографа приведена на рис.37.

Рис. Изготовление термографа освоено в ОАО «НПП Эталон». Термографы внедрены на Уральском электромеханическом заводе и в научно-исследовательской лаборатории СибАДИ, использовались на Павлодарском алюминиевом и Новокузнецком цементном заводах.

Исследования и анализ процессов фазовых превращений в технологии производства нефтяного кокса позволили впервые предложить и разработать систему термосканирующего контроля, реализующую тепловой, бесконтактный метод измерения уровня нефтепродуктов в коксовой камере]. Функциональная схема системы термосканирующего контроля (СТК) уровня кокса приведена на рисунке 38. На реализацию устройства получен патент на полезную модель (№331441).

Сканирующие пирометры имеют следующие основные характеристики:

Диапазон измеряемых температур, - от 150 до 500 С.

Погрешность измерений, - +/- 3 С.

Рабочий диапазон регистрируемого излучения, - 2,5..5,5 мкм.

Мгновенный угол поля зрения,мрад - Величина угла сектора сканирования, - 90.

Рабочий диапазон температур окружающей среды, - 40 - +Разработанное для этой задачи программное обеспечение визуализирует на экране монитора динамику тепловых процессов по высоте реактора. Это дает возможность косвенного контроля по градиентам температур стенки реактора не только за уровнем коксообразования, но и отслеживать процесс фазовых превращений сырья в конечные продукты. В подсистеме Console уровень нефтепродуктов в реакторах отображается на видеограммах в виде численных значений и трендов. Кроме этого, по данным позициям установлены предупредительный, на отметке 20 метров, и критический, на отметке 21 метр, пределы срабатывания технологической сигнализации.

На рис. 39 приведено окно визуализации информации при контроле температуры стенки реактора в производстве нефтяного кокса.

Применение сканирующих преобразователей для контроля за градиентом температур на стенках реакторов установок замедленного коксования в производстве нефтяного кокса, позволило отслеживать процесс продвижения уровня коксующейся массы, находящейся в реакторе под избыточным давлением, что приводит к уменьшению энергозатрат при заданной производительности и увеличивает безопасность ведения технологического процесса. Система внедрена в ОАО «Сибнефть-ОНПЗ».

От сканирующих пирометров на коксовых камерах № 2, 3, Рис. 38. Функциональная схема системы термосканирующего контроля уровня кокса 1 – Коксовая камера; 2 – щель в слое Рис.39 Иллюстрация теплоизоляции; 3,4 – верхний и нижний термографической информации о сканирующие пирометры; 5 – блок тепловом поле стенки реактора в последовательной цифровой связи (БПЦС); 6 – производстве нефтяного кокса операторская станция; 7 – РСУ MOD300.

Для решения задачи автоматизации контроля состояния свода рекуперативной печи в производстве минеральной ваты на основе сканирующих пирометрических преобразователей выполненных по функциональной схеме, приведённой на рис.34, была разработана термографическая система, структурная схема которой ПМ1 ПУ1 СПП СПП ПУ2 ПМпредставлена на рис. 40.

ПМ3 ПУ3 СП3 СПП ПУ2 ПМСвод печи Удалённый компьютер Удалённый Управляющий компьютер компьютер УУ Рис. 41 Рабочее окно управляющей программы Щитовая оператора Рис 40 Структурная схема системы термографического контроля свода рекуперативной печи Система состоит из четырех сканирующих пирометрических преобразователей СПП– СПП4, четырех поворотных устройств ПУ1 – ПУ4 и поворотных механизмов ПМ1 – ПМ4, устройства управления УУ и управляющего компьютера. Термографическая система позволяет визуализировать температурное поле поверхности свода печи на экране управляющего компьютера. При этом СПП производит строчное сканирование, а кадровая развёртка осуществляется путём поворота корпуса СПП при помощи поворотного устройства, выполненного на базе однооборотного механизма типа МЭО.

Программное обеспечение системы на основе информации от четырёх СПП, формирует в реальном времени на экране компьютера цветное изображение, иллюстрирующее температурное поле всей поверхности свода рекуперативной печи, состоящее из четырёх фрагментов. Полученное изображение позволяет визуализировать градиенты температур, что обеспечивает выявление прогаров на своде и производить дефектоскопию кладки.

Иллюстрация интерфейса рабочего окна управляющей программы приведена на рис 41. Программа, обеспечивает автоматический контроль за аварийным состоянием кладки по статистическим критериям(выражения 13-15 и по локальным превышениям температуры поверхности заданного предельного значения 700°С.

Представленная термографическая система контроля свода рекуперативной печи с 2007 г.

внедрена и используется на ОАО «АКСИ» (г. Челябинск). Система позволяет выявлять аварийные ситуации на ранних стадиях и продлевать межремонтные сроки эксплуатации печи.

Заключение 1. На основе анализа функциональной и элементной базы оптико-электронных устройств предложена обобщённая функциональная схема пирометрических средств ТК, использованная при проектировании пирометрических приборов.

2. Предложены математические модели ТК для различных технологических процессов, в частности, впервые предложена и обоснована возможность ТК для контроля за процессами фазовых превращений при производстве нефтяного кокса.

3. Показана целесообразность применения статистических критериев для выделения «полезной» дефектоскопической информации на ранних стадиях теплового контроля по информации о тепловом излучении.

4. Получены, проанализированы и систематизированы экспериментальные данные результатов исследований температурных зависимостей различных элементов, чувствительных к излучениям в ИК и световом диапазонах.

5. Предложены новые методы и схемотехнические решения термостабилизации параметров пирометрических средств с ПИ на основе фоторезисторов.

6. Предложены новые методы и схемотехнические решения термостабилизации параметров пирометрических средств с ПИ на основе фотодиодов.

7. Предложено новое техническое решение по использованию одного фотодиода, регистрирующего излучение в двух спектральных диапазонах, в пирометрах спектрального отношения.

8. Предложен принцип построения оптических систем диафрагменного типа с беспараллаксным визированием.

9. Теоретически обоснован новый подход для системного анализа Международной температурной шкалы МТШ-90, который в прикладном плане позволят решать задачи уменьшения термодинамической погрешности, сокращать количество реперных точек и создавать новые типы средств измерения температуры.

10. Приведены расчетные обоснования и схемотехнические решения, направленные на уменьшение инструментальной погрешности средств пирометрического контроля.

11. Предложена функциональная схема пирометра с элиминированием погрешности, связанной с неопределенностью значений коэффициента излучения на поверхностях контроля.

12. Разработаны калибраторы и опорные источники для задач практической пирометрии.

13. Разработаны, изготовлены и внедрены в промышленность, научные исследования и учебный процесс ряд моделей пирометров, пирометрических преобразователей и систем термографирования.

14. Экспериментальные исследования и натурные испытания разработанных пирометрических средств ТК подтвердили правильность теоретических и экспериментальных предпосылок и пригодность разработанных приборов к промышленной эксплуатации. На две модели пирометрических средств получены сертификаты об утверждении типа средств измерений, организован серийный выпуск пирометрического преобразователя СТ-1, подготовлены к сертификации и серийному изготовлению ряд других моделей.

Таким образом, выполнена поставленная в работе цель развития научных и практических знаний ТК по излучению в ИК и видимом диапазонах, разработки новых технических решений, обеспечивающих термостабилизацию параметров средств ТК в широком диапазоне изменений температуры окружающей среды, внедрении нового класса экономичных инфракрасных и световых приборов ТК, в различные технологические процессы.

Основные публикации по теме диссертации 1. Захаренко, В.А. Приёмник инфракрасного излучения [Текст] / В.А. Захаренко, А.В.

Шмойлов // Приборы и техника эксперимента. – 1979. – №3. – С. 220 – 221.

2. Захаренко, В.А. Автоматический контроль температуры корпуса вращающейся печи [Текст] / В.А. Захаренко, В.И. Холкин, Е.А. Дьячков, И.М. Лаврин // Цемент. – 1991. – №5-6. – C. 59 – 62.

3. Захаренко, В.А. Система теплового мониторинга по инфракрасному излучению [текст] / В.А. Захаренко, Б.П. Ионов, А.В. Исупов, А.В. Косых, А.Н. Лепетаев // Датчики электрических и не электрических величин : тез. докл. Первой межднар.

конф. – Барнаул : АГТУ, 1993 – С. 53 – 54.

4. Захаренко, В.А. Цифровой пирометр [текст] / В.А. Захаренко, А.В. Косых, Д.Н.

Клыпин // Цифровые радиотехнические системы и приборы: Матер. междунар. сб. – Красноярск: КГТУ, 1996. – С. 188 – 190.

5. Захаренко, В.А. Применение селенисто-свинцового фоторезистора [текст] / В.А.

Захаренко, Д.Г. Лобов // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-1996): Матер. III Междунар. конф. – Новосибирск: НГТУ, 1996. – Т.1. – С. 1– 104.

6. Захаренко, В.А. Бесконтактный контроль температуры динамических систем [текст] / В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов // Динамика систем, механизмов и машин: тез.

докл. II Междунар. научн.-техн. конф. – Омск: ОмГТУ, 1997. – С. 136.

7. Захаренко, В.А. Исследование возможностей термокомпенсации изменения параметров сернисто-свинцовых фоторезисторов [Текст] / В.А. Захаренко, Д.Г.

Лобов // Техника радиосвязи. – 2000. – Вып.5. – С. 38 – 41.

8. Захаренко, В.А. Восстановление и обработка изображений в сканирующих системах визуализации тепловых полей [Текст] / В.А. Захаренко, А.А. Вальке // Омский научный вестник. – 2000. – вып. №13 – С. 117 – 119.

9. Захаренко, В.А. Обоснование требований к эталонному источнику излучений для поверки пирометров [Текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев // Омский научный вестник. – 2000. – вып.№13 – С. 119 – 120.

10. Захаренко, В.А. Применение тепловизионного контроля за уровнем коксования на Омском НПЗ [Текст] / В.А. Захаренко, А.А. Вальке, А.В. Козлов// Омский научный вестник. – 2001. – вып.№14 – С. 138 – 139.

11. Захаренко, В.А. Пирометрический датчик [текст] / В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-2001): сб. матер. XIII науч.-техн. конф. с участием зарубежных специалистов.

– М. : МГИЭМ. – 2001. – С. 90 – 91.

12. Захаренко, В.А. Система термосканирующего мониторинга [текст] / В.А.

Захаренко, А.А. Вальке // Методы и средства измерения в системах контроля и управления : Матер. Всероссийской научн. конф.; под ред. Е.П. Осадчего. – Пенза:

ПГУ. – 2001. – С. 189 – 191.

13. Захаренко, В.А. Метрологическое обеспечение производства пирометрических датчиков[текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев // Методы и средства измерения в системах контроля и управления : Матер. Всероссийской научн. конф.; под ред. Е.П.

Осадчего. – Пенза: ПГУ. – 2001. – С. 187 – 189.

14. Захаренко, В.А. Инфракрасные информационные технологии [Текст] / В.А.

Захаренко, А.А. Вальке, А.В. Козлов // Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения: Сб. докл. технолог. конгресса. – Омск: ОмГТУ, 2001. – Ч.1 – C. 303 – 305.

15. Захаренко, В.А. Информационно-измерительная система по инфракрасному излучению [текст] / В.А. Захаренко, А.А. Вальке // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления «Датчик-2002» : Матер. 14-й науч.-техн. Конф. – М: МГИЭМ. – 2002. – С. 222 – 223.

16. Захаренко, В.А. Метрологическое обеспечение в пирометрии [текст] / В.А.

Захаренко, Д.Г. Лобов, В.А. Никоненко // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления «Датчик-2002» : Тез. докл. 14-й науч.-техн.

конф. – М. : МГИЭМ, 2002 – С. 274 – 275.

17. Захаренко, В.А. Измерение и визуализация температуры корпуса вращающейся печи [Текст] / В.А. Захаренко, В.А. Никоненко // Огнеупоры и техническая керамика.

– 2002. – №4. – С. 43 – 45.

18. Захаренко, В.А. Приборы учета и контроля тепловой энергии [Текст] / В.А.

Захаренко, В.А. Никоненко, А.Ю. Неделько // Проблемы коммерческого учета энергоносителей: Материалы 1-й Междунар. науч.-техн. конф. "Теплосиб-2002". – Новосибирск «Сибпринт», 2002. – С. 170 – 173.

19. Захаренко, В.А. Приборы для энергетического обследования системы теплопотребления предприятия [Текст] / В.А. Захаренко, В.А. Никоненко, А.Ю.

Неделько // Промышленная энергетика. – 2002. – №8. – С. 5 – 6.

20. Захаренко, В.А. Метрологическое обеспечение в пирометрии. [Текст] / В.А.

Захаренко,Д.Г. Лобов, В.А. Никоненко// Химическая промышленность. – 2002. – №9.

– С. 55– 56.

21. Захаренко, В.А. Применение потоков при приёме информации от сканирующего пирометра [текст] / В.А. Захаренко, А.А. Вальке// Динамика систем, механизмов и машин: матер. IV МНТК. – Омск, 2002. – С. 265-267.

22. Захаренко, В.А. Обоснование разрядности АЦП функциональных преобразователей для пирометров[текст] / В.А. Захаренко, Д.Г.Лобов, Ю.А.

Гальперин // Динамика систем, механизмов и машин: матер. IV МНТК. – Омск, 2002.

– С. 276-278.

23. Захаренко, В.А. Стабилизация чувствительности фотодиодных приёмников излучения[текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев, Р.Н. Сайфутдинов// Динамика систем, механизмов и машин: матер. IV МНТК. – Омск, 2002. – С. 287-290.

24. Захаренко, В.А. Метрологическое обеспечение в пирометрии[текст] / В.А.

Захаренко, В.А. Никоненко// Главный метролог.- 2002.-№5.- С. 31-32.

25. Захаренко, В.А. Расчёт и проектирование оптико-электронных приборов: учеб пособие[текст]/ В.А. Захаренко, Т.П. Колесникова, А.Г. Шкаев.- Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002.-68 с.

26. Захаренко, В.А. Контроль процесса фазовых превращений при коксообразовании методом термосканирования стенки реактора. [Текст] / В.А. Захаренко, А.В. Козлов // Химическая промышленность. – 2003. – №5. – С. 44 – 49.

27. Захаренко, В.А. Фотометрический датчик температуры [текст] / В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-2003): сб. матер. XV науч.-техн. конф. с участием зарубежных специалистов. – М. : МГИЭМ. – 2003. – С. 100 – 101.

28. Захаренко, В.А. Пирометрический преобразователь для контроля технологических процессов в металлургии [Текст] / В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов, В.А. Никоненко // Тяжелое машиностроение. – 2003. – №10. – С. 32 – 33.

29. Захаренко, В.А. Пирометрический преобразователь в качестве датчика температуры [Текст] / В.А. Захаренко, В.А. Никоненко, Д.Г. Лобов // Металлургия машиностроения. – 2003. – №4. – С. 41 – 42.

30. Захаренко, В.А. Пирометрический преобразователь в качестве датчика температуры // Огнеупоры и техническая керамика [Текст] / – 2003. – №8. – С. 40 – 31. Захаренко, В.А. Пирометр для систем автоматики [Текст] / В.А. Захаренко, В.А.

Никоненко // Автоматизация в промышленности. – 2003. – №12. – С. 27 – 28.

32. Пирометрический преобразователь в производстве технического углерода [текст] / В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов // Измерение, контроль, информатизация: Матер. 5-й Междунар. науч.-техн. конф. – Барнаул: АГТУ, 2004. – С. 68 – 72.

33. Захаренко, В.А. Прецизионный фотоприёмник[текст] / В.А. Захаренко, А.Г.

Шкаев// Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-2004): сб. матер. XVI науч.-техн. конф. с участием зарубежных специалистов. – М. : МГИЭМ. – 2004. – С. 147 – 134. Захаренко, В.А. Пирометрический преобразователь в качестве датчика температуры [Текст] / В.А. Захаренко, В.А. Никоненко // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2004, №7, с12.

35. Захаренко, В.А. Переносной портативный пирометр[текст] / В.А. Захаренко, Д.Г.

Лобов// Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-2004): сб. матер. XVI науч.-техн. конф. с участием зарубежных специалистов. – М. : МГИЭМ. – 2004. – С. 148 – 149.

36. Захаренко В.А. Система термосканирующего контроля уровня в процессе коксообразования/ В.А. Захаренко, А.В. Козлов, А.А. Вальке//Приборы и системы.Управление, контроль, диагностика.- 2004.-№4.- С. 55-58.

37. Захаренко, В.А. Сканирующий прометрический преобразователь [текст] В.А.

Захаренко, А.А. Вальке, В.А. Никоненко, Д.Г. Лобов // Приборы. – 2005. - №10. – С.

23 – 25.

38. Захаренко, В.А. Пирометрический преобразователь для контроля температуры технологических процессов [текст] / В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов, Ю.А. Гальперин, Ю.Ю. Пономарев // Измерение, контроль, информатизация: Матер. 6-й Междунар.

науч.-техн. конф. – Барнаул: АГТУ, 2005. – С. 32 – 35.

39. Захаренко, В.А. Средства теплового контроля для задач энргосбережения // Энргосбережение и энргетика в Омской области.- 2005.-№2.- С. 84-86.

40. Измерение и визуализация температуры корпуса вращающихся печей [текст] / В.А. Захаренко, В.А. Никоненко // Оборудование. – 2005. – №4. – С. 38 – 40.

41. Захаренко, В.А. Пирометр спектрального отношения [текст] / В.А. Захаренко, А.А.Бабиков// Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2006):

Матер.VIII Междунар. конф. – Новосибирск: НГТУ, 2006. – Т.2. – С. 13 – 16.

42. Захаренко, В.А. Моделирование пирометра спектрального отношения[текст] / В.А.

Захаренко, А.А. Бабиков // Измерение, контроль, информатизация: Матер. 7-й Междунар. науч.-техн. конф. – Барнаул: АГТУ, 2006. – С. 53 – 55.

43. Захаренко,В.А.Термографический контроль стенок корпусов вращающихся обжиговых печей [текст] / В.А. Захаренко, В.А. Никоненко // Энергосбережение и энергетика с Сибири. – 2006. – №1. – С. 51 – 53.

44. Захаренко, В.А. Система термографического контроля промышленного назначения [текст] / В.А. Захаренко, А.А. Вальке, А.В. Козлов // Датчики и системы. – 2006. – №11. – С. 26 – 30.

45. Захаренко, В.А. Анализ причин, ограничивающих применение средств пирометрического контроля [текст] / В.А. Захаренко, В.А. Никоненко // Энергосбережение и энергетика в Сибири. – 2006. – №3. – С. 48 – 50.

46. Захаренко, В.А. Стабилизация параметров узлов оптико-электронных измерительных приборов [текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2006): Матер. VIII Междунар.

конф. – Новосибирск : НГТУ, 2006. – Т. 3. – С. 57-60.

47. Захаренко, В.А. Специализированный пирометр [текст] / В.А. Захаренко, Д.Г.Лобов, Ю.Ю. Пономарёв // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2006): Матер. VIII Междунар. конф. – Новосибирск : НГТУ, 2006. – Т. 2. – С.

17-19.

48. Вальке, А.А. Термографический контроль технологических процессов [Текст] / Системы автоматизации в образовании, науке и производстве : Труды VI Всероссийской научно-практической конференции // А.А. Вальке, В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов, Ю.Ю. Пономарёв. – Новокузнецк : СибГИУ, 2007. – С. 122 – 123.

49. Захаренко, В.А. Высокотемпературный пирометрический преобразователь [Текст] / Системы автоматизации в образовании, науке и производстве : Труды VI Всероссийской научно-практической конференции // В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов, Ю.Ю. Пономарёв. – Новокузнецк : СибГИУ, 2007. – С. 138 – 139.

50.Захаренко,В.А. Пирометрический контроль истинной температуры[текст] / В.А.

Захаренко, А.А. Бабиков, Д.В. Кузнецов// Динамика систем, механизмов и машин:

матер. VI МНТК. – Омск, 2007. – С. 253-257.

51. Захаренко, В.А. Инфракрасный контроль в технологии производства печатных плат[текст] / В.А. Захаренко, Д.Г.Лобов, А.А. Вальке // Динамика систем, механизмов и машин: матер. VI МНТК. – Омск, 2007. – С. 266-269.

52. Захаренко, В.А. Учёт температуры окружающей среды при градуировке пирометров[текст] / В.А. Захаренко, Д.Б. Пономарёв// Динамика систем, механизмов и машин: матер. VI МНТК. – Омск, 2007. – С. 302-305.

53. Захаренко, В.А. Термостатированный фотоприёмник для электронной аппаратуры [текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев // Измерение, контроль, информатизация: Матер.

9-й Междунар. науч.-техн. конф. – Барнаул: АГТУ, 2007. – С. 72 – 75.

54. Захаренко, В.А. Спектральный пирометр для измерения высрких температур[текст] / В.А. Захаренко, А.А. Бабиков // Измерение, контроль, информатизация: Матер. 9-й Междунар. науч.-техн. конф. – Барнаул: АГТУ, 2007. – С. 128 – 133.

55. Захаренко, В.А. Измерение температуры через защитное стекло[текст] / В.А.

Захаренко, А.А.Бабиков// Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2008): Матер. IX Междунар. конф. – Новосибирск : НГТУ, 2008. – Т. 2. – С.

35- 37.

56. Захаренко, В.А. Программно-аппаратный комплекс для пирометрических исследований[текст] / В.А. Захаренко, А.А. Бабиков// Динамика систем, механизмов и машин: матер. V МНТК. – Омск, 2009. – С. 334-337.

57. Захаренко, В.А. Линеаризация геометрии при визуализации тепловых полей[текст] / В.А. Захаренко, А.А. Вальке// Динамика систем, механизмов и машин:

матер. V МНТК. – Омск, 2009. – С. 337-358. Захаренко, В.А. Пьезоэлектрический тепловой приёмник излучения с частотным выходным сигналом/ В.А. Захаренко, Р.Ю. Гошля// Компоненты и технологии.-2009.- №1.-С. 34-35.

59. Бабиков, А.А. Электронные средства пирометрического контроля в промышленности [текст] / А.А. Бабиков, А.А. Вальке, В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов // Автоматизация в промышленности. – 2009. – №8. – С. 27 – 30.

60. Вальке, А.А. Система тепловизионного контроля свода рекуперативной печи [текст] / А.А. Вальке, В.А. Захаренко, Д.Г. Лобов, Ю.Ю. Пономарев // Измерение, контроль, информатизация: Матер. 10-й Междунар. науч.-техн. конф. – Барнаул :

АГТУ. – 2009. – С. 128 – 131.

61. Захаренко В.А. Электронные технологии стабилизации параметров пирометров[текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев// Измерение, контроль, информатизация: Матер. 10-й Междунар. науч.-техн. конф. – Барнаул : АГТУ. – 2009.

– С. 61 – 66.

62. Захаренко В.А. Термостабилизация параметров селенисто-свинцовых фоторезисторов[текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев, Д.Г. Лобов// Измерение, контроль, информатизация: Матер. 10-й Междунар. науч.-техн. конф. – Барнаул :

АГТУ. – 2009. – С. 373 – 377.

63. Кузнецов, Д.В. Бесконтактный измеритель низких температур [текст] / Д.В.

Кузнецов, В.А. Захаренко // Динамика систем, механизмов и машин: матер. VII МНТК. – Омск, 2009. – С. 397-401.

64. Пономарев, Д.Б. Модель пирометрического калибратора [текст] / Д.Б. Пономарев, В.А. Захаренко // Динамика систем, механизмов и машин: матер. VII МНТК. – Омск, 2009. – С. 408-412.

65. Захаренко, В.А. Технология стабилизации параметров оптико-электронной аппаратуры [текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев // Омский научн. вестн. – 2010. – № 1. – С. 164-166.

66. Захаренко В.А. Термостабилизация параметров селенисто-свинцовых фоторезисторов[текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев, Д.Г. Лобов// Измерение, контроль, информатизация: Матер. 10-й Междунар. науч.-техн. конф. – Барнаул :

АГТУ. – 2009. – С. 373 – 377.

67. Захаренко В.А. Стабилизация температуры тела накала температурной лампы[текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев, Д.Г. Лобов// Измерение, контроль, информатизация: Матер. ХI Междунар. науч.-техн. конф. – Барнаул : АГТУ. – 2010. – С. 100 – 102.

68. Горшенков А. А., Захаренко В. А., Кликушин Ю. Н. Температурная шкала для распределений вероятности //Интернет издание «Журнал Радиоэлектроники». М.:

Изд-во ИРЭ РАН. 2010. № 10 (октябрь). [Электрон. ресурс]. http://jre.cplire.ru (дата обращения: 10.12.2010).

69. Захаренко В.А. Импульсное фотоприёмное устройство[текст] / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2010):

Матер. X Междунар. конф. – Новосибирск : НГТУ, 2010. – Т. 2. – С. 75-76.

70. Захаренко В.А. Моделирование температурных полей и механических напряжений в системе ANSYS[текст] / В.А. Захаренко, А.А. Вальке // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2010): Матер. X Междунар. конф. – Новосибирск : НГТУ, 2010. – Т. 2. – С.116 -118.

71. Захаренко В.А. Пирометр для задач энергоаудита[текст] / В.А. Захаренко, Д.В.

Кузнецов// Измерение, контроль, информатизация: Матер. ХI Междунар. науч.-техн.

конф. – Барнаул : АГТУ. – 2010. – С. 102 – 106.

72. Горшенков А.А. Системный подход к описанию свойств МТШ-90[текст]/ А.А.Горшенков, В.А. Захаренко, Ю.Н. Кликушин, С.А. Орлов// Измерительная техника.- 2011.- №8.- С. 34-39.

73. Горшенков А.А. Оценка степени неупорядоченности температурной шкалы[текст]/ А.А.Горшенков, В.А. Захаренко, Ю.Н. Кликушин, С.А. Орлов// Омский научный вестник. – 2011. – № 1. – С. 144-147.

74. Гошля Р.Ю. Датчик теплового контроля на основе пьезоэлектрического кварца[текст]/ Р.Ю. Гошля, В.А. Захаренко, Д.Б. Пономарёв// Датчики и системы.- 2011.- №3.- С. 18-22.

75. Захаренко В.А. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки в фонде алгоритмов и программ №50200300327 «Система термосканирующего мониторинга» [текст]/ В.А. Захаренко, А.А. Вальке, дата регистрации 24.04.2003 г.

76. Захаренко В.А. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки в фонде алгоритмов и программ №50200300501 «Система тепловизионного контроля за уровнем коксообразования» [текст]/ В.А. Захаренко, А.А. Вальке, дата регистрации 06.06.2003 г.

77. А.с. 1065864 СССР, МКИ G08 В 23/00 Устройство для контроля аварийной опасности / Шмойлов А.В, Панин В.Ф., Гусев А.С., Захаренко В.А. и др. (СССР),;

заявитель и патентообладатель Томский политехн. ин-т.- №3480264/18-24; заявл.

06.08.82; опубл.07.01.84, Бюл.№1.- 3 с.: ил.

78. А.с. №1434275 СССР, MKU GOIJ 1/44. Фотоэлектрическое устройство [Текст] / В.А. Захаренко, О.Х. Мухтаров (СССР), заявитель и патентообладатель Ташкентский политехн. ин-т.- №4240465/31-25; Заявл. 05.05.87, опубл.30.10.88, Бюл. №40.- 2 с.: ил.

79. Патент РФ №2194252, MKИ G 01 J 1/44. Импульсное фотометрическое устройство / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев (Россия), заявитель и патентообладатель Омский государственный технический университет.-№200111187/28; Заявл.23.04.2001, опубл.10.12.2002, Бюл. №34.- 4 с.: ил.;.

80. Патент РФ №12210099 MKИ G 01 23/30.. Устройство термостатирования фотоприёмника / В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев (Россия), заявитель и патентообладатель Омский государственный технический университет.-№2001116288 ;Заявл.13.06.2001, опубл.10.08.2003, Бюл. №28.- 4 с.: ил.;.

81. Патент РФ №2235351, MKИ G 01 D 23/30. Устройство для термостатирования фоточувствительного элемента / В.А. Захаренко, В.А. Никоненко.

Опубл. 27.08.2004, Бюл.. №82. Патент РФ №2194252, MKИ G 01 J 1/44. Импульсное фотометрическое устройство/ В.А. Захаренко, А.Г. Шкаев (Россия), заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет».-№2008116125/28;

Заявл.23.04.2008, опубл.21.11.2010, Бюл. №32.- 4 с.: ил.;.

83. Свидетельство на полезную модель №27220 РФ МКИ G 01 J 1/44 Фотоприёмное устройство/ В.А.Захаренко.-№2001105784/20; Заявл.01.03.2001, опубл.10.01.2003, Бюл. №1.- 2 с.: ил.;.

84. Свидетельство на полезную модель №31442 РФ МКИ G 01 F 23/00 /Устройство измерения уровня В.А.Захаренко, А.В.Козлов.-№2003100367/20; Заявл.08.01.2003, опубл.10.08.2003, Бюл. №22.- 2 с.: ил.;.

85. Gorhenkov A.A. Zakharenko V.A., Klikushin Yu.N. and Orlov S.A. A system approach to the properties of the ITS-90// Measurement Technigues.- Springer Science+Business Vedia, Inc. 2011, 10.1007/s11018-9825-6.







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.