Многочастотные алгоритмы определения влагосодержания жидких эмульсий методом резонасной диэлькометрии

Abstract

Предложены многочастотные алгоритмы определения влагосодержания эмульсии типа: «неполярный жидкий диэлектрик – вода» методом резонансной диэлькометрии. Использована математическая модель эмульсии с представлением воды в виде идеально проводящих сфер. Определены частотные области применимости модели в ВЧ и СВЧ диапазонах. В СВЧ диапазоне определены величины систематических погрешностей модели. Для решения проблемы «сортовой неопределенности» и улучшения метрологических характеристик резонансного диэлькометрического метода разработан четырехчастотный алгоритм, являющийся обобщенным видом трех- и двухчастотных алгоритмов. Определена обобщенная метрологическая характеристика четырехчастотного алгоритма и его предельные характеристики. Получены метрологические характеристики для трех- и двухчастотных алгоритмов. Проведен анализ погрешностей и корректности теоретических исследований путем сравнения их результатов с экспериментальными данными для ВЧ и СВЧ диапазонов.

Запропоновані багаточастотні алгоритми визначення вологовмісту емульсій типу «неполярний рідкий діелектрик – вода» методом резонансної діелькометрії. Використана математична модель емульсії з представленням води у вигляді ідеально провідних сфер. Визначені частотні області коректного застосування моделі у ВЧ та НВЧ діапазонах. У НВЧ діапазоні визначені величини систематичних похибок моделі. Для рішення проблеми «сортової невизначеності» та поліпшення метрологічних характеристик резонансного діелькометричного методу розроблено чотиричастотний алгоритм, що є узагальненим видом три- і двочастотних алгоритмів. Визначена узагальнена метрологічна характеристика чотиричастотного алгоритму та його потенційні можливості. Отримані метрологічні характеристики для три- та двочастотного алгоритмів. Проведено аналіз похибок та коректності теоретичних досліджень шляхом порівняння їх результатів з експериментальними даними для ВЧ та НВЧ діапазонів

Purpose. The main attention is paid to the development and investigation of multifrequency algorithms for the realization of the method of resonance dielcometric measurement of the humidity of emulsions of the type «nonpolar liquid dielectricwater». Multifrequency algorithms take into account the problem of «uncertainty of varieties» and increase the sensitivity of the dielcometric method. Methodology. Multifrequency algorithms are proposed to solve the problem of «uncertainty of varieties» and improve the metrological characteristics of the resonance dielcometric method. The essence of the algorithms is to use a mathematical model of the emulsion and to determine the permittivity of the dehydrated liquid and the emulsion. The task of developing algorithms is to determine and take into account the influence of the parasitic electrical capacitance of the measuring oscillator and the measuring transducer. The essence of the method consists in alternately determining the resonance frequency of the oscillatory circuit with various configurations, which allows to take into account errors from parasitic parameters. The problem of «uncertainty of varieties» is formulated and solved. The metrological characteristics of the resonance dielcometric method are determined using algorithms. Results. Frequency domains of application of mathematical model of an emulsion are defined. An algorithm in a general form with four frequencies suitable for practical implementation in dielcometric resonance measurements is developed. Partial algorithms with three and two frequencies are developed. The systematic values of simulation errors in the emulsion in the microwave range are determined. Generalized metrological characteristics are obtained. The ways of increasing the sensitivity of the dielcometric method are determined. The problem of «uncertainty of varieties» was solved. Experimental data on determination of humidity for the developed algorithms are obtained. The value of the volumetric moisture in the transformer oil was measured. Originality. New multifrequency algorithms for determining the moisture content by the resonance dielcometric method have been proposed, investigated and practically realized. A generalized metrological characteristic for an algorithm with four frequencies is obtained. Metrological characteristics of algorithms for three and two frequencies are obtained. The problem of «uncertainty of varieties» was solved. Recommendations for increasing the sensitivity of dielcometric resonance moisture meters are developed and implemented. Practical value. The results of this work allow to solve the problem of «variability of varieties», increase sensitivity and accurately determine the moisture content in most nonpolar liquid dielectrics to a value of 10-5. This is applicable in a large field of electrical engineering, machine building, oil refining and the chemical industry