Ананьев И.П. Двухкомпонентная диэлькометрия сельскохозяйственных материалов. Автогенераторные измерительные преобразователи. - Saarbrücken: Palmarium Academic Publishing, 2012. - 311 с. - Библиогр.: с.283-299. - ISBN 278-3-8473-9151-7  Место хранения:   01 | ГПНТБ СО РАН | Новосибирск

Оглавление / Contents

Введение ........................................................ 7 Раздел 1. Двухкомпонентная диэлькометрия сельскохозяйственных материалов: современное состояние, возможности использования и выбор направлений разработки ДДП для средств инструментального контроля агротехнологий ........................................ 21 1.1 Частотные и временные методы исследования диэлектрических характеристик материалов. Двухкомпонентная диэлькометрия .. 21 1.2 Диэлектрические свойства сельскохозяйственных материалов в переменных электромагнитных полях и их связь с агротехнологическими характеристиками ..................... 33 1.3 Принципы построения измерительных преобразователей двухкомпонентной диэлькометрии сельскохозяйственных материалов ................................................ 52 1.4 Современное состояние использования средств диэлькометрии в агротехнологическом контроле и возможности двухкомпонентной диэлькометрии ................ 61 1.5 Актуальность создания, цель и задачи исследований автогенераторных измерительных преобразователей двухкомпонентной диэлькометрии для средств инструментального контроля агротехнологий ................. 72 Раздел 2 Основы теории и принципы построения автогенераторных ДДП с емкостным ПИП и инерционной стабилизацией амплитуды колебаний на линейном участке амплитудной характеристики усилителя колебаний ................. 75 2.1 Принципы построения автогенераторного ДДП с емкостным ПИП и инерционной стабилизацией амплитуды колебаний и его использования для раздельного измерения компонентов КДП материалов ............................................ 75 2.2 Анализ условий возникновения и стационарного режима колебаний, динамических процессов установления колебаний и устойчивости стационарного режима ....................... 84 2.2.1 Описание динамических процессов в автогенераторном ДДП системой дифференциальных уравнений .......................................... 84 2.2.1.1 Дифференциальные уравнения, описывающие высокочастотный тракт автогенератора ...... 84 2.2.1.2 Дифференциальное уравнение, описывающее канал инерционной стабилизации амплитуды колебаний ................................. 86 2.2.2 Условия возникновения и стационарного режима колебаний Раздельное измерение емкости и сопротивления потерь емкостного ПИП ................ 88 2.2.3 Анализ динамических процессов установления колебаний .......................................... 91 2.2.4 Анализ устойчивости системы вблизи положения равновесия ........................................ 102 2.2.5 Стабильность амплитуды стационарных автоколебаний ..................................... 104 2.3 Анализ стационарного режима колебаний с учетом комплексной передаточной функции усилителя колебаний ..... 105 2.4 Определение емкости ПИП и действительного компонента КДП с исключением влияния диэлектрических потерь тестируемого материала ................................... 107 2.5 Определение активной составляющей импеданса емкостного ПИП и электропроводности тестируемого материала .......... 116 2.6 Таблицы формул связи выходных параметров автогенераторного ДДП с параметрами емкостного ПИП и диэлектрическими характеристиками тестируемого материала ................................................ 119 2.7 Структурные схемы построения двухкомпонентных диэлькометрических средств инструментального контроля агротехнологий на основе автогенераторного ДДП с емкостным ПИП ............................................ 122 Раздел 3 Основы теории и принципы построения автогенераторных ДДП с индуктивным ПИП и инерционной стабилизацией амплитуды колебаний на линейном участке амплитудной характеристики усилителя колебаний ................ 127 3.1 Использование индуктивных ПИП для измерения диэлектрических характеристик тестируемых материалов в автогенераторных ДДП ..................................... 127 3.2 Принципы построения автогенераторных ДДП с индуктивным ПИП в параллельном и последовательном колебательном контуре и инерционной стабилизацией амплитуды колебаний .. 130 3.3 Анализ стационарного режима колебаний автогенератора с индуктивным ПИП в параллельном колебательном контуре с учетом комплексной передаточной функции усилителя колебаний Связь импедансных параметров индуктивного ПИП и диэлектрических характеристик тестируемого материала с выходными параметрами автогенераторного ДДП .. 133 3.4 Анализ стационарного режима колебаний автогенератора с индуктивным ПИП в последовательном колебательном контуре с учетом комплексной передаточной функции усилителя колебаний Связь импедансных параметров индуктивного ПИП и диэлектрических характеристик тестируемого материала с выходными параметрами автогенераторного ДДП .................................... 141 3.5 Анализ работы автогенераторных ДДП с заземленным индуктивным ПИП в последовательном колебательном контуре и условия их эквивалентности автогенераторам с незаземленным индуктивным ПИП ............................ 151 Раздел 4 Исследование и разработка автогенераторных ДДП с емкостным ПИП для средств двухкомпонентной диэлькометрии зерна ......................................................... 155 4.1 Моделирование градуировочных характеристик автогенераторных ДДП влажности и плотности зерновой массы с емкостным ПИП на основе обобщенной эмпирической модели диэлектрических свойств зерна злаковых культур .... 155 4.2 Основные направления разработки и особенности построения автогенераторных ДДП влажности и плотности зерновой массы ........................................... 160 4.3 Разработка автогенераторного ДДП с емкостной измерительной ячейкой - анализатора диэлектрических характеристик зерновых материалов ........................ 163 4.3.1 Устройство и основные характеристики анализатора .. 163 4.3.2 Использование анализатора для исследования зависимости диэлектрических характеристик зерновых материалов от влажности, плотности и частоты электрического поля ....................... 170 4.3.3 Использование анализатора для физического моделирования градуировочных характеристик зондовых автогенераторных ДДП влажности и плотности зерновых материалов ..................... 176 4.4 Разработка автогенераторного ДДП с емкостным коаксиальным ПИП влагомера зерна со свободной засыпкой пробы и способов коррекции влияния плотности засыпки на показания влажности ................................... 184 4.4.1 Структурная схема и устройство автогенераторного ДДП влагомера зерна со свободной засыпкой пробы в емкостную коаксиальную ячейку ................... 184 4.4.2 Исследование зависимости выходных параметров автогенераторного ДДП от влажности и плотности зерновой массы при свободной засыпке пробы в емкостную ячейку .................................. 188 4.4.3 Коррекция влияния плотности зерновой массы на результат определения влажности при свободной засыпке пробы в емкостную ячейку .................. 196 4.4.4 Возможности уменьшения погрешности от влияния плотности зерновой массы при свободной засыпке пробы на результат определения влажности за счет двухкомпонентных диэлькометрических измерений ..... 205 Раздел 5 Исследование и разработка автогенераторных ДДП с емкостным ПИП для средств двухкомпонентной диэлькометрии почв .......................................................... 211 5.1 Автогенераторный ДДП влажности и электропроводности почв с четырехштыревым емкостным зондом для использования в автоматической агрометеорологической станции .................................................. 212 5.1.1 Методика и результаты исследования градуировочных характеристик автогенераторного ДДП как измерителя диэлектрических характеристик почв и как измерителя объемной влажности и электропроводности почв и электропроводности почвенной воды .................................... 215 5.2 Автогенераторный ДДП измерителя влажности и электропроводности пахотного слоя почвы с емкостным зондом стержневого типа для маршрутного обследования состояния земель сельскохозяйственного назначения ........ 224 5.3 Экспериментальное исследование характеристик пространственной чувствительности зондовых автогенераторных ДДП методом малых возмущающих диэлектрических тел ...................................... 232 5.3.1 Возмущающий диэлектрический шар в диэлектрической среде с однородным электрическим полем ............................................. 240 5.3.2 Характеристики пространственной чувствительности автогенераторного ДДП с емкостным стержневым зондом ............................................ 244 Раздел 6 Бесконтактная двухкомпонентная диэлькометрия почв на основе автогенераторных преобразователей с индуктивным ПИП ........................................................... 247 6.1 Принцип построения бесконтактных измерителей влажности и электропроводности почв на основе кольцевой рамочной антенны и автогенераторного ДДП .......................... 247 6.2 Связь импедансных параметров горизонтальной кольцевой антенны с компонентами КДП и электропроводностью почв .... 248 6.3 Расчетные градуировочные характеристики автогенераторного ДДП с кольцевой рамочной антенной как измерителя действительного компонента КДП и электропроводности почв .................................. 251 6.4 Пространственная чувствительность кольцевой рамочной антенны, установленной горизонтально над почвой .......... 257 6.5 Разработка структурных схем автогенераторных ДДП с симметричным по отношению к земле включением кольцевой антенны .................................................. 235 Перечень перспективных средств инструментального контроля агротехнологий на основе автогенераторной двухкомпонентной диэлькометрии (разработан на основе результатов проведенных исследований) ................................................. 271 Основные результаты и выводы .................................. 273 Перечень публикаций автора по теме диссертации ................ 276 Перечень использованных источников информации ................. 283 Приложение 1 Таблица П1 Обзор: Диэлькометрические средства контроля характеристик почв и корнеобитаемых субстратов в технологиях земледелия открытого фунта, включая точное земледелие и овощеводство открытого грунта с применением систем орошения, и в технологиях тепличного овощеводства ............................................... 301 Приложение 2 Таблица П2 Перечень используемых аббревиатур .... 311