Интеллектуальная информационно-измерительная система допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат наук Стасенко, Константин Сергеевич

• Стасенко, Константин Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Стасенко, Константин Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 Информационно-измерительные системы неразрушающего контроля теплофизических свойств теплоизоляционных материалов

1.1 Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств твёрдых материалов

1.2 Информационно-измерительные системы для контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов

1.2.1 Интеллектуальные информационно-измерительные системы

1.2.2 Информационно-измерительные системы допускового контроля

1.2.3 Информационно-измерительные приборы контроля теплопроводности

1.3 Анализ технологических процессов изготовления

теплоизоляционных материалов

1.4 Постановка задачи исследования

2 Математическое и алгоритмическое обеспечение интеллектуальной информационно-измерительной системы неразрушающего контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов

2.1 Анализ воздействующих факторов на технологический процесс изготовления теплоизоляционных материалов и интеллектуальную информационно-измерительную систему допускового контроля их теплопроводности

2.1.1 Оценка точности технологического процесса изготовления теплоизоляционных материалов

2.2 Математическая модель допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов

2.3 Аналитические зависимости управляемых и неуправляемых параметров технологического процесса производства теплоизоляционных материалов

от воздействующих факторов

2.4 Метод повышения точности допускового контроля теплопроводности

теплоизоляционных материалов

2.4.1 Оценка достоверности допускового контроля

Выводы по второй главе

3 Интеллектуальная информационно-измерительная система неразрушаю-щего допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов

3.1 Алгоритм реализации метода допускового контроля

3.2 Информационное обеспечение интеллектуальной информационно-измерительной системы

3.2.1 Модель представления знаний

3.2.2 Информационная модель базы знаний интеллектуальной информационно-измерительной системы

3.2.3 База знаний интеллектуальной информационно-измерительной системы

3.3 Структурная схема интеллектуальной информационно-измерительной системы

3.4 Система измерительных устройств интеллектуальной информационно-измерительной системы

3.5 Функциональная схема интеллектуальной информационно-измерительной системы

3.6 Алгоритм функционирования интеллектуальной информационно-измерительной системы

3.7 Метрологический анализ интеллектуальной информационно-

измерительной системы

Выводы по третьей главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Процедурные правила

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Функции принадлежности

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Описание и блок-схема программы «Программа для реализации алгоритма функционирования информационно - измерительной системы неразрушающего контроля теплофизических свойств теплоизоляционных материалов и мониторинга режимных параметров»

— ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Описание и блок-схема программы «Программа для реализации алгоритма контроля режимных параметров информационно -измерительной системы неразрушающего контроля теплофизических

свойств теплоизоляционных материалов»

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Акты внедрения

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ

«Программа для реализации алгоритма функционирования информационно - измерительной системы неразрушающего контроля теплофизических

свойств теплоизоляционных материалов и мониторинга режимных

параметров»

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ «Программа для реализации алгоритма контроля режимных параметров информационно - измерительной системы неразрушающего контроля

теплофизических свойств теплоизоляционных материалов»

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Закон распределения вероятностей режимных параметров

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интеллектуальная информационно-измерительная система допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире из-за быстрого роста цен на энергоносители первостепенной становится проблема улучшений энергоэффективности производственных и жилых зданий и сооружений. Одним из возможных вариантов решения данной проблемы является использование при строительстве зданий качественных теплоизоляционных материалов.

Производство теплоизоляционных материалов, отвечающих требованиям нормативно-технической документации, зависит от точности технологического процесса их изготовления и контроля теплопроводности выпускаемых материалов. Точность технологического процесса определяется соответствием его режимных параметров заданным допустимым значениям. Точный допусковый контроль теплопроводности материалов зависит от метрологического уровня измерительных средств.

Для контроля теплофизических свойств (ТФС) теплоизоляционных материалов широко применяются информационно-измерительные системы допускового контроля (ИИС). Но как показывают проведённые исследования, существующие ИИС не в полной мере отвечают всем необходимым характеристикам: оперативности и точности контроля, требуемому диапазону для теплопроводности исследуемых материалов, устойчивости к воздействию дестабилизирующих факторов, функционированию в условиях неопределённости.

Основным направлением повышения точности допускового контроля режимных параметров технологического процесса изготовления теплоизоляционных материалов и их теплопроводности является разработка интеллектуальной информационно-измерительной системы (ИИИС) допускового контроля, позволяющей принимать решения в условиях неопределённости для выбора оптимальных режимных параметров на основе создания базы знаний, метода повышения точности допускового контроля и алгоритмического обеспечения ИИИС. В связи с этим, задача создания ИИИС допускового

контроля, повышающей качество теплоизоляционных материалов, является важной и актуальной.

Степень разработанности темы исследования.

Измерительные системы допускового контроля рассмотрены в работах М.П. Цапенко, Г.Г. Ранева, A.B. Фремке, Е.С. Платунова, А.Ф. Фомина и других. Существующие ИИС не оценивают точность допускового контроля теплопроводности и в алгоритмах мониторинга режимных параметров (РП) технологического процесса производства теплоизоляционных материалов не учитывают порог принадлежности к зоне допуска контролируемых параметров.

Теоретические основы построения интеллектуальных систем изложены в научных трудах Д.А. Поспелова, К.А. Пупкова, Д.В. Гаскарова, Э.И. Цветкова, В.А. Геловани, М. Минского, Т.А. Гаврилова, Ж.Л. Лорьера, В.Н. Романова, B.C. Соболева, Д. Хофмана, С.М. Мандельштама, Н. Нильсона, Э. Ханта, Ю.Я. Любарского, P.A. Алиева, A.B. Андрейчикова и других авторов. Анализ представленных интеллектуальных измерительных средств показывает, что не представлены ИИИС, повышающие точность допускового контроля контролируемых параметров и существует необходимость их разработки.

Теоретические основы создания методов и устройств неразрушающего контроля теплофизических свойств твёрдых материалов изложены в трудах A.B. Лыкова, В.П. Вавилова, Е.Г. Карслоу, Г.М. Кондратьева, Е.С. Платунова, А.Г. Шашкова, C.B. Мищенко, C.B. Пономарёва, В.В. Власова, В.В. Клюева, В.П. Козлова и других. В рассмотренных методах не учитывается воздействие дестабилизирующих факторов при контроле теплопроводности теплоизоляционных материалов.

Объектом исследования является интеллектуальная информационно-измерительная система допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов (ИИИС ДК ТТМ).

Предметом исследования является математическое и алгоритмическое обеспечение ИИИС ДК ТТМ. Цель и задачи исследования.

Целью диссертационной работы является повышение качества теплоизоляционных материалов в результате разработанного метода и алгоритма допускового контроля режимных параметров технологического процесса их изготовления, реализованными в созданной ИИИС ДК ТТМ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ технологического процесса изготовления минераловатных плит с целью определения воздействующих факторов и параметров, влияющих на качество теплоизоляционных материалов;

разработать математическую модель допускового контроля теплоизоляционных материалов, необходимую для разработки метода и алгоритма ДК;

- получить аналитические зависимости теплопроводности минераловатных плит от управляемых и неуправляемых параметров технологического процесса изготовления теплоизоляционных материалов;

- разработать метод повышения точности допускового контроля и изготовления минераловатных плит с требуемой теплопроводностью;

- разработать алгоритм мониторинга и допускового контроля и коррекции управляемых и неуправляемых параметров технологического процесса производства минераловатных плит;

- создать модель представления знаний и на её основе базы знаний ИИИС;

- разработать ИИИС ДК ТТМ с соответствующим метрологическим и программным обеспечением и алгоритм её функционирования, реализующую разработанные метод допускового контроля и алгоритм мониторинга и коррекции параметров техпроцесса изготовления минераловатных плит (минват).

Методы исследования: методы теории измерительных систем и допускового контроля, искусственного интеллекта, теории нечётких множеств, принятия решений, информационных технологий, классической теории теплопроводности, математического и имитационного моделирования.

Научная новизна. 1. Разработана математическая модель допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов с учётом

управляемых режимных параметров технологического процесса (концентрация исходного сырья (С); влажность, фракционный и химический состав сырья ( WBCC); концентрация модифицирующих добавок (Сд); концентрация связующего компонента (Ссв); параметр термообработки минераловатного «ковра» (Рт)', скорость вращения валков центрифуги (5ц)) и неуправляемых (температура окружающей среды (Гос) и относительная влажность в помещении (Foc)), точности определения теплопроводности теплоизоляционных материалов и метрологического уровня ИИИС, а также допустимых значений параметров структурных компонентов модели.

2. Создан метод повышения точности допускового контроля режимных параметров и изготовления минераловатных плит с заданной теплопроводностью, заключающийся в поэтапном контроле режимных параметров на стадиях техпроцесса изготовления минват, обеспечивающий требуемую точность технологического процесса и теплопроводности готовой продукции, отличающийся определением при допусковом контроле порога принадлежности (вновь введённого понятия) к зоне допуска контролируемых параметров в результате реализации интеллектуальной процедуры определения функций принадлежности нечётких множеств к зоне допуска режимных параметров.

Экспериментальным путём установлено, что порог принадлежности к зоне допуска должен быть не более 1% от значений контролируемых режимных параметров, при котором обеспечивается погрешность измерения теплопроводности до 4%, что необходимо при допусковом контроле минват в диапазоне теплопроводности от 0,032 до 0,046 Вт/(м К).

3. Разработан алгоритм мониторинга и допускового контроля управляемых и неуправляемых режимных параметров технологического процесса производства минераловатных плит, отличающийся коррекцией управляемых и учётом влияния неуправляемых параметров технологического процесса их изготовления.

4. Предложена структура интеллектуальной информационно-измерительной системы допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов и алгоритм её функционирования, реализующая созданные метод и

алгоритм мониторинга параметров технологического процесса изготовления минераловатных плит, отличающаяся созданными блоками мониторинга и коррекции режимных параметров, базой знаний, содержащей процедурные правила определения порога принадлежностей к зоне допуска контролируемых параметров при функционировании ИИИС.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая ~ значимость исследования обусловлена созданными математическим и алгоритмическим обеспечением ИИИС ДК ТТМ: математической моделью и методом повышения точности допускового контроля в результате определения порога принадлежности к зоне допуска контролируемых параметров, алгоритма мониторинга и коррекции режимных параметров технологического процесса изготовления минераловатных плит, реализованными в созданной ИИИС ДК ТТМ, что позволило снизить относительную погрешность измерения контролируемых параметров до 4% и повысить вероятность выхода качественной продукции с 0,8 до 0,95.

Разработано программное обеспечение для реализации алгоритмов мониторинга режимных параметров и функционирования ИИИС ДК ТТМ.

Положения, выносимые на защиту:

математическая модель допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов;

- метод повышения точности допускового контроля и изготовления минераловатных плит, учитывающий порог принадлежности к зоне допуска контролируемых параметров;

- алгоритм мониторинга и коррекции управляемых и неуправляемых параметров технологического процесса производства теплоизоляционных материалов;

- ИИИС ДК ТТМ, обеспечивающая повышение точности технологического процесса изготовления и качества теплоизоляционных материалов.

Внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «Модульные котельные - Н», Тамбовская область, в учебный

процесс кафедры КРЭМС ФГБОУ ВПО «ТГТУ».

Степень достоверности и апробация результатов исследования.

Достоверность результатов исследований обеспечена: адекватностью моделирования допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов, корректным применением теории измерительных систем, методов искусственного интеллекта при построении ИИИС ДК ТТМ, сравнительной оценкой результатов экспериментальных исследований ИИИС ДК теплопроводности ТМ с результатами, представленными в научных исследованиях других авторов.

Основные результаты работы обсуждались на международной научно-технической конференции (Computer-based conference) (Пенза, 2011), II Международной Научно-технической конференции «Информационно-измерительные, диагностические и управляющие системы. Диагностика 2011» (Курск, 2011), XXV Международной научной конференция «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-25» (Саратов, 2012), IX mezinarodni vedecko - prakticka konference «Dny vëdy - 2013» (Чехия, Прага, 2013), XVIII Всероссийской научно-практической конференции студентов, молодых учёных и специалистов «Новые информационные технологии в научных исследованиях НИТ-2013» (Рязань, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них: 4 статьи в изданиях из перечня ВАК при Минобрнауки РФ, 8 статей в материалах международных и всероссийских конференций, 2 статьи в сборниках трудов вуза, 2 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка используемых источников и приложений. Работа изложена на 234 страницах, содержит 93 рисунка, 17 таблиц и 9 приложений. Список используемых источников состоит из 89 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы исследования, степень её проработанности, описана цель, задачи, объект и предмет исследования, представлены методы исследования, научная новизна и практическая значимость

результатов работы, основные положения, выносимые на защиту, степень достоверности и апробация результатов, краткое содержание глав.

В первой главе рассмотрены и подробно проанализированы существующие информационно-измерительные системы неразрушающего контроля теплофизических свойств твёрдых материалов, методы неразрушающего контроля, проведён анализ технологических процессов изготовления теплоизоляционных материалов.

В результате установлено, что оптимальным методом для экспериментального определения теплофизических свойств теплоизоляционных материалов является неразрушающий метод, исключающий влияние внешних условий на процесс исследования и основанный на измерениях температур на поверхности образца; существующие ИИС контроля теплопроводности не обеспечивают требуемого уровня точности допускового контроля режимных параметров на этапе технологического производства материалов; на этапе технологического процесса производства материалов необходим учёт и коррекция управляемых параметров, их точное измерение и контроль, а также учёт влияния неуправляемых режимных параметров, что не обеспечивается при алгоритмическом обеспечении известных ИИС. На основе анализа существующих методов и информационно-измерительных систем допускового контроля осуществлена постановка задач исследования.

Во второй главе исследуется точность допускового контроля режимных параметров и теплопроводности теплоизоляционных материалов с целью повышения их качества. Проведён анализ воздействующих факторов на технологический процесс изготовления теплоизоляционных материалов и ИИИС ДК ТТМ.

На каждом этапе производства происходит воздействие различных факторов, влияющих на качество изготавливаемых минераловатных плит. Основное влияние на качество продукции оказывают три режимных параметра: (Гос), (С) и (Рт).

Разработана математическая модель допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов в виде совокупности аналитических зависимостей X =/(<2и), "к =/(£>т), А, =/(дитс).

Получены аппроксимирующие и экспериментальные зависимости А, для Рипора и Изоруфа от управляемых параметров (входных параметров исходного сырья Х=У(Си), состава габбро-базальтовой породы А.=ДСгбп), концентрации минераловатной смеси изофаса-ЛМ и неуправляемых параметров

(температуры Х=/[Т0С) и влажности окружающей среды Х,=ДК0С)); изофаса-ЛМ и параметров метрологического уровня ИИИС (^=Д5ИИис)), использующиеся в базе знаний (БЗ) ИИИС для принятия решений о точности технологического процесса изготовления минераловатных плит и необходимости коррекции режимных параметров.

Создан метод повышения точности допускового контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов в результате определения порога принадлежности к зоне допуска контролируемых параметров с целью повышения точности технологического процесса изготовления минераловатных плит с заданной теплопроводностью при мониторинге и коррекции управляемых режимных параметров и учётом влияния неуправляемых параметров.

Получены функции принадлежности к порогу зоны допуска для основных видов минераловатных плит и для 8 контролируемых РП.

Экспериментальным путём получены значения порога принадлежности к зоне допуска (варьированием значением порога допуска от 0,1 до 10 %) для параметров сырья, управляемых РП, неуправляемых РП, входных параметров. Исходя из анализа порога допуска, расчёта теплопроводности и погрешности измерения, становится очевидным, что требуемое значение относительной погрешности 4% обеспечивается при изменении порога принадлежности к зоне допуска на 1%, следовательно, возможное отклонение от допуска на РП будет равным Д=1%. Сформированы рекомендации по допусковым значениям для РП техпроцесса изготовления минват.

В третьей главе представлена структура ИИИС ДК ТТМ с соответствующим математическим, алгоритмическим и информационным обеспечением.

Создан алгоритм мониторинга и допускового контроля на основе использования математической модели и метода допускового контроля с

использованием разработанной базы знаний ИИИС ДК ТТМ.

Информационное обеспечение ИИИС ДК ТТМ осуществляется с использованием созданной базы знаний и базы данных. В базе знаний хранятся процедурные правила в виде фреймов, использующиеся при реализации алгоритмического обеспечения ИИИС.

Разработаны процедурные правила для реализации метода допускового контроля в базе знаний ИИИС, используемые при принятии решений по - -коррекции технологического процесса изготовления минват, если контролируемые параметры не соответствуют допуску.

Разработана структурная схема ИИИС ДК ТТМ и алгоритм функционирования ИИИС, реализующий созданный метод повышения точности допускового контроля. Отличительными компонентами структурной схемы ИИИС являются: алгоритмическое обеспечение, блок мониторинга и допускового контроля, блок коррекции, база знаний и данных.

В процессе функционирования ИИИС происходит сравнение полученных результатов измерений с допустимыми. Если значение РП не соответствует порогу принадлежности к зоне допуска РП, то следует обращение к БЗ для выполнения интеллектуальной процедуры принятия решения о коррекции режимных параметров технологического процесса изготовления теплоизоляционных материалов. После этого поэтапная процедура сравнения РП с их допустимыми значениями повторяется до наступления соответствия зоне допуска РП. Затем осуществляется измерение и ДК теплопроводности ТМ. В ИИИС применяется метод неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов, заключающийся в тепловом воздействии на поверхность ТМ линейного нагревателя измерительного зонда импульсами заданной частоты и мощности с последующей регистрацией температурно-временных характеристик в области контакта зонда и ТМ, информация о которых используется в базе знаний ИИИС для расчёта коэффициента теплопроводности ТМ. Согласно алгоритму ДК, происходит определение принадлежности А,еА,допи З^еб^^.В

случае их несоответствия области допустимых значений цикл измерения и контроля РП повторяется.

Как показывает анализ расчётных и экспериментальных данных, вероятность производства качественных минват с требуемой теплопроводностью в результате применения ИИИС ДК ТТМ возрастает с 0,8 до 0,95.

Проведён метрологический анализ результатов измерения теплопроводности ТМ с использованием ИИИС ДК ТТМ: проведены метрологический анализ и оценка погрешностей (систематических погрешностей, случайных погрешностей, полная оценка погрешностей с учётом случайной и систематической).

Метрологический анализ результатов исследований погрешностей показывает, что относительная погрешность измерений теплопроводности минват составляет не более 4%, что соответствует допустимым значениям для данного класса измерительных средств.

В заключении изложены основные результаты исследования, решения поставленных задач и цель работы.

В приложениях к диссертации представлены: процедурные правила, функции принадлежности, листинги программной реализации алгоритма допускового контроля режимных параметров ИИИС ДК ТТМ, акты внедрения результатов диссертационного исследования, закон распределения вероятностей режимных параметров.

1 ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств

твёрдых материалов

Под информационно-измерительной системой подразумеваются системы, используемые для автоматизированного получения количественной информации об исследуемом объекте при помощи процедур измерения и контроля, обработки данной информации и передачи её в виде множества именованных чисел, изречений, графиков и т. д., демонстрирующих состояние исследуемого объекта. ИИС принимают измеряемые величины непосредственно от объекта, а на выходе должна формироваться количественная информация об объекте. Системы измерения значительно отличаются от других информационных систем и систем автоматического управления. Так, системы вычислительные, связи и управления могут получать на входе информацию от других систем. Безусловно, информация, которая получается на выходе системы, применяется для принятия решений, тем не менее использование информации обычно не является функцией ИИС [1].

В измерительных системах соединяются технические средства, начиная от датчиков и оканчивая устройствами выдачи информации, а также программы, нужные как для управления работой непосредственно самой системы, так и дающие возможность решать в системе измерительные и вычислительные задачи, а также контролировать определённый поставленный эксперимент.

В соответствии с определением в ГОСТ 8.437-81 [2] можно сделать вывод, что информационно-измерительные системы — объединяющее определение. Под ним имеется в виду класс средств, соединяющий системы измерения, контроля, технической диагностики и опознавания.

Методы определения теплофизических свойств материалов очень разнообраз-

ны. Классифицировать их можно следующим образом:

- по тепловому режиму - стационарные и нестационарные;

- по виду измеряемой величины - методы определения тепловой активности, способы нахождения коэффициента теплопроводности, способы объединённого установления коэффициентов тепло- и температуропроводности (А,, а).

Также, все известные способы и формализующие их средства измерения делятся на два вида: контактные и бесконтактные. Количество контактных методов и подходов существенно превышает число бесконтактных. Это объясняется тем, что контактные методы появились гораздо раньше в экспериментальной теплофизике. И тем не менее в последнее время наблюдается значительный рост применения и использования бесконтактных методов и средств, что разъясняется необходимостью высокой производительности измерений, возможностями дистанционного управления и обширными функциональными возможностями применения по диапазонам и классам исследуемых материалов, в том числе расширением номенклатуры, объёма выпуска и совершенствованием выпускаемой серийно, измерительной и теплофизической аппаратуры работающей при помощи инфракрасного излучения.

Характерной особенностью контактных методов неразрушающего контроля теплофизических свойств теплоизоляционных материалов является то, что измерительный зонд, на поверхности контакта с материалом которого расположены нагреватели и термодатчики, подвергается контакту с участком поверхности исследуемого объекта, или же участок поверхности контролируемого материала приводится в контакт с эталонным образцом, в качестве которого применяется материал с постоянным во времени и известным до некоторой степени определённости точности теплофизических свойств, а в плоскости их соединения размещается нагреватель и термопреобразователи.

Установление теплофизических свойств стационарным методом сформировано на том, что поток тепла, проходящий через осматриваемое тело в момент измерения, остаётся устойчивым по величине и направлению. Известные

стационарные методы [3, 4] различаются по способам учёта и по возмещению потерь, по формам и размерами исследуемых материалов, расположением нагревателей, конструктивными особенностями измерительных ячеек, способами регистрации и обработки измерительной информации [5, 6, 7].

Основными методами определения теплофизических свойств материалов являются методы, образованные на закономерностях нестационарного потока тепла [9]. Нестационарные методы контроля качественных свойств материалов разделяются на группы [10-13]:

а) методы регулярного режима;

б) методы, созданные на основании установлении параметров нестационарного температурного поля в момент начального периода его формирования.

Существуют регулярные режимы 1-го, 2-го и 3-го рода. В целом применение методов регулярного режима изучено Г.М. Кондратьевым [9] и его последователями. Многочисленные вариации данных методов рассматриваются в работах, которые описывают способы измерения теплофизических свойств материалов в форме цилиндров, стержней, многоуровневых конструкций и т.д.

Более всего подходящими для точного и быстрого неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов считаются методы измерения, созданные на основании определении параметров нестационарного температурного поля в начальной стадии процесса его формирования. В таких методах изучаемый образец представляется в виде полуограниченного тела. Изучим более подробно эти методы, останавливаясь, по большей части, на тех методах, в которых определяются теплофизические свойства материалов без повреждения целостного состояния исследуемых изделий [14-16].

Более подробно остановимся непосредственно на импульсных методах определения теплофизических свойств материалов. Импульсным считается воздействие, при котором выделяемая за всё время действия источника тепла конечная энергия не имеет возможности существенно рассеяться за границы зоны локализации данного воздействия. В этих методах важную роль выполняет

стартовое тепловое состояние объекта. Пространственно-временное формирование импульсного теплового изменения внутри образца отслеживается в ходе опыта более явно, если перед началом проведения опыта объект имеет равномерное температурное поле. Во всех иных ситуациях необходимо существенно усложнять схему проведения опыта, а именно, прибегать к дифференциальному принципу регистрации полей температур в двух сходных по тепловому фону калориметрических ячейках [17, 18].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Стасенко, Константин Сергеевич, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1.Цапенко, М.П. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование: учеб. пособие для вузов / М.П. Цапенко. - 2-е изд., перер. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 440 с.

2. ГОСТ 8.437-81. Системы информационно-измерительные. Метрологическое обеспечение. Основные положения. - Введен 1982-07-01. М.: Изд-во стандартов 1987.- Юс.

3. Ранев, Г.Г. Методы и средства измерений/ Г.Г. Ранев, А.П. Тарасенко. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 426 с.

4. Ранев, Г.Г. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Г.Г. Ранев., В.А. Сурогина, В.И. Калашников и др. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 512 с.

5. Платунов, Е.С. Теплофизические измерения и приборы / Е.С. Шатунов [и др.] - Л.: Энергия, 1986. - 256 с.

6. Платунов, Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме / Е.С. Платунов. - Л.: Энергия, 1973. - 143 с.

7. Филиппов, П.И. Приложение теории теплопроводности к теплофизическим измерениям / П.И. Филиппов. - Новосибирск, 1973. - 64 с.

8. Чудновский, А.Ф. Теплообмен в дисперсных средах / А.Ф. Чудновский. - М.: Гостехиздат, 1954. - 444 с.

9. Кондратьев, Г.М. Тепловые измерения / Г.М. Кондратьев. - М.-Л.: Машгиз, 1956.-253 с.

10. A.c. № 1124209 СССР, МКИ G01N25/18. Способ неразрушающего контроля ТФХ материалов и устройство для его осуществления [Текст] / Чернышов В.Н. [и др.] -№ 3549461/18-25; заявл. 9.02.83; опубл. 15.11.84. Бюл. № 42.

11. Чудновский, А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов / А.Ф. Чудновский. - М.: Энергия, 1962. - 456 с.

12. Методы определения теплопроводности и температуропроводности / А.Г. Шашков, Г.М. Волохов, Т.Н. Абраменко, В.П. Козлов - М.: Энергия, 1973. - 336с.

13. Шлыков, Ю.П. Контактный теплообмен / Ю.П. Шлыков, Е.А. Гарин. - М,-Л.: Энергия, 1963.-144 с.

14. Шнейдер, П. Инженерные проблемы теплопроводности / П. Шнейдер. - М.: Изд-во. литературы, 1960. - 478 с.

15.Ярышев, H.A. Теоретические основы измерения нестационарных температур / H.A. Ярышев. - Л.: Энергия, 1967. - 298 с.

16. Методы определения теплопроводности и температуропроводности / под ред. A.B. Лыкова. - М.: Энергия, 1973. - 336 с.

17. Шашков, А.Г. Методы исследования теплофизических свойств веществ и тепловых явлений, основанные на нестационарно-частотных измерениях. Ч. 1: Ступенчатые методы А.Г. Шашков, В.И. Крылович, A.C. Коновалов. Инженерно-физический журнал. 1987. Т.52, №3. -415-421 с.

18. Шашков, А.Г. Методы исследования теплофизических свойств веществ и тепловых явлений, основанные на нестационарно-частотных измерениях. Ч. 2: Ступенчатые методы А.Г. Шашков, В.И. Крылович, A.C. Коновалов. Инженерно-физический журнал. 1988. Т.55, №.2. - 243-250 с.

19. Волохов, Г.М. Некоторые методы и приборы для исследования теплофизических характеристик / Г.М. Волохов, А.Г. Шашков, Ю.Е. Фрайман // Инж. физ. журн. 1967. Т.13,15. 663-689 с.

20. Чернышов, В.Н. Об одном способе определения коэффициента температуропроводности материалов и устройстве для его реализации / В.Н. Чернышов // Известия ЛЭТИ им. В.И. Ульянова (Ленина). 1978. Вып. 240. С. 55-58.

21. A.c. № 1140565 СССР, МКИ ООШ25/18. Способ определения теплофизических характеристик материалов / В.Н. Чернышов и др. - № 3612879/24- 25; заявл. 29.06.83; опубл. 15.10.84. Бюл. №6. 6 с.

22. Чернышова, Т.И. Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов / Т.И. Чернышова, В.И. Чернышов. М.: Машиностроение-1, 2001. 240 с.

23. А. с. № 1377695 СССР, МКИ G01N25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов [Текст] / Чернышова Т. И., Чернышов В.Н., Попов В.А. - № 4055693/31-25; заявл. 14.04.86; опубл. 29.02.88. Бюл. № 8.

24. А. с. № 1122955 СССР, МКИ G01N25/18. Способ определения теплофизических характеристик материалов [Текст] / Чернышова Т.И., Чернышов В.Н. -№ 3610914/18-25; заявл. 29.06.83; опубл. 7.11.84. Бюл. № 41.

25. А. с. № 1124209 СССР, МКИ ~G 01N25/18. Способ неразрушающего контроля ТФХ материалов и устройство для его осуществления [Текст] / Чернышов В. Н., Чернышова Т.И. - № 3549461/18-25; заявл. 9.02.83; опубл. 15.11.84. Бюл. № 42.

26. А. с. № 1402892 СССР, МКИ G01N25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления [Текст] / Чернышова Т. И., Чернышов В.Н., Муромцев Ю. Л. - № 4129719/31-25; заявл. 26.06.86; опубл. 15.06.88. Бюл. № 22.

27. А. с. № 2027172 РФ, МКИ G01N 25/18. Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления [Текст] / Пономарев C.B.; Мищенко C.B.; Глинкин Е.И.; Бояринов А.Е.; Чуриков

A.A.; Дивин А.Г.; Моргальникова C.B.; Герасимов Б.И.; Петров C.B. - Заявл. 06.05.1991; опубл. 20.01.1995. Бюл. № 25.

28. А. с. № 1056015 СССР, МКИ G01N25/18. Способ определения теплофизических свойств материалов [Текст] / Попов Ю.А., Коростелев В.М., Семенов В.Г., Скорняков С. М., Соловьев Г.А. - Заявл. 30.04.82; опубл. 23.11.83. Бюл. № 43.

29. А. с. № 1032382 СССР, МКИ G01N25/18. Способ определения теплофизических свойств твердых материалов [Текст] / Попов Ю.А., Коростелев

B.М., Семенов В.Г., Скорняков С.М., Соловьев Г.А. - Заявл. 31.03.82; опубл. 07.09.83. Бюл. № 33. С. 4.

30. Козлов, В.П. Физико-математические модели для теорий неразрушающего контроля теплофизических свойств / В.П. Козлов, H.A. Абдельразак, Н.И. Юрчук. Инженерно-физический журнал, 1995. Т. 69. С. 1011-1021.

31. А. с. № 1557498 СССР, МКИ G01N25/18. Способ измерения теплопроводности и температуропроводности твёрдых материалов [Текст] / Просветов В.В., Тихонов Б.Е., Шмаков В.Н. - № 43494/24-25; заявл. 19.10.87; опубл. 15.04.90, Бюл. № 14.

32. Прикладная физика: Теплообмен в приборостроении H.A. Ярышев. 19.10.87; опубл. Г.М. Кондратьев, Г.Н. Дульнев, Е.С. Платунов, СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2003. 560 с.

33. А. с. № 678332 СССР, МКИ G01K3/02. Устройство для измерения среднеинтегрального значения температуры среды [Текст] / Власов В.В., Шаталов Ю.С., Трофимов A.B., Пономарев С. В., Паньков А.К., Зотов E.H., Чуриков A.A., Федоров Н.П. -№ 2499783/18-10; заявл. 24.06.77; опубл. 05.08.79. Бюл. № 29. 4 с.

34. Теория теплопроводности / A.B. Лыков. М.: Высш. шк., 1967. 311 с.

35. Селиванова, З.М. Метод и измерительно-вычислительная система неразрушающего контроля теплофизических свойств твёрдых материалов: дис. на канд. техн. наук: 05.11.13 / Селиванова Зоя Михайловна. - Тамбов, 2001. - 222 с.

36. Жуков Н.П. Способ неразрушающего определения теплофизических свойств твердых материалов / Н.П. Жуков // Инженерно-физический журнал. 2004. -Т. 77, №5.-С. 139- 145.

37. Арутюнов, Б.А. Неразрушающие способы определения теплофизических характеристик материалов методом мгновенного источника тепла / Б. А. Арутюнов, И.М. Григоривкер, А.И. Фесенко, В.В. Штейнбрехер // Инженерно-физический журнал. 1997. Т. 6. С. 888-894.

38. Фесенко, А.И. Частотно-импульсный метод определения теплофизических характеристик твёрдых материалов / А.И. Фесенко, С. Маташков // Инженерно-физический журнал. 1998. Т. 7, № 44. - С. 336-441.

39. Клебанов, М.Г. Неразрушающий экспресс-контроль теплофизических характеристик твердых материалов с использованием точечного источника тепла / М.Г. Клебанов, Т.А. Фесенко // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2000. Т. 6. С. 208-220.

40. Чернышов, В.Н. Импульсно-динамический метод неразрушающего контроля ТФС материалов и ИИС для его реализации / В.Н. Чернышов, Т.Н. Чернышова, Ю. JL Муромцев // Материалы и устройства функциональной электроники: Межвуз. Сборник науч. трудов. - Воронеж. - 1993. - С. 86 - 95.

41. Камья, Ф.М. Импульсная теория теплопроводности / Ф.М. Камья. - М.: Энергия, 1972.-271 с.

42. Рогов, И.В. Разработка теплофизических методов контроля физико-механических свойств композиционных материалов: дис. на канд. техн. наук: 05.11.13/ И.В. Рогов. - Тамбов, 1999. - 219 с.

43. Анализ и синтез измерительных систем / C.B. Мишенко, Ю.Л. Муромцев, Э.И. Цветков, В.Н. Чернышов. - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1995. - 238 с.

44. Микропроцессорная система измерения теплофизических характеристик / С. В. Мищенко, С. В. Пономарев, A.A. Чуриков // Приборы и техника эксперимента. - 1989, №3. - С. 227-228.

45. А. с. № 2178166 РФ, МКИ G01N25/18. Способ комплексного определения теплофизических характеристик твёрдых и дисперсных материалов [Текст] / Чуриков A.A., Мищенко C.B., Шишкина Г.В. - № 458753/27-18; заявл. 24.06.99; опубл. 05.08.01. Бюл. № 1. 77 с.

46. А. с. № 832433 СССР, МКИ G01N25/18. Способ определения теплофизических свойств материалов [Текст] / Сапожников 3. А., Серых Г.М. - № 1779566/26-25; заявл. 03.05.72; опубл. 30.01.75. Бюл. № 4. С. 87-88.

47. А. с. № 832433 СССР, МКИ G01N25/18. Способ определения теплофизических характеристик материалов [Текст] / Колесников Б.П., Серых Г.М., Сысоев В.Г. -№ 2842281/18-25; заявл. 23.11.79; опубл. 08.07.82. Бюл. № 29. 180 с.

48. Методы и устройства неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов массивных тел / В.В. Власов, Ю.С. Шаталов, E.H. Зотов, A.A. Чуриков, H.A. Филин // Измерительная техника. - 1980, №6. - С. 42-46.

49. Меламед, JI.E. Нагрев массивного тела круговым источником тепла с учётом теплоотдачи с поверхности / J1.E. Меламед // Инженерно-физический журнал. -1981. -Т. 40, №3. - С. 524-526.

50. Шашков, А.Г. Метод определения теплофизических характеристик на основе преобразования Лапласа / А.Г. Шашков, А.Г. Войтенко // Инженерно-физический журнал. -1987. -Т.52, № 22. - С.287-293.

51. Неразрушающий контроль зависящих от температуры коэффициентов тепло- и температуропроводности / В.В. Власов, Ю.С. Шаталов, A.A. Чуриков, E.H. Зотов // Промышленная теплотехника. - 1981. - Т. 3. - С. 43-52.

52. Колесников, Б.П. Способ учёта релаксации температуры в методах неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов / Б.П. Колесников // Теплофизика релаксирующих систем: Кр. тез. докл. Всесоюзного совещания-семинара молодых учёных. Тамбов: ТИХМ, 1990. - №5. - С. 16.

53. Мищенко, С.В. Метод теплофизического контроля для автоматизированной системы научно-технического эксперимента // С В Мищенко, A.A. Чуриков, В.Е. Подольский // Термодинамика и теплофизические свойства веществ: сб. науч. тр. М., 1989. - С. 68-71.

54. Платунов, Е.С Средства измерения теплопроводности и теплоёмкости в области средних, низких и криогенных температур / Е.С. Платунов // Инженерно-физический журнал. - 1987. - Т. 6. - С. 987-994.

55. Шаталов, Ю.С. Интегральные представления постоянных коэффициентов теплопереноса / Ю.С. Шаталов. Уфа: Уфимский авиац. ин-т, 1992. - 82 с.

56. Шаталов, Ю.С. Функционально-интегральные уравнения теплофизических характеристик / Ю.С. Шаталов. М. Наука, 1996. - 256 с.

57. Основы построения информационно-измерительных систем / H.A. Виноградова, В.В. Гайдученко, А.И. Карякин и др.; под ред. В.Г. Свиридова. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 268 с.

58. Метрология и радиозмерения / В.И. Нефедов, В.И. Хахин, В.К. Битюков и др., под ред. Проф. В.И. Нефедова. - М.: Высш. Шк., 2003. - 526 с.

59. Пат. 3555636 РФ, МИК G01Д/00. Система информационно-измерительная / В.Е. Тараковский, П.П. Зубов, П.П. Ладога. - № 2003132964/20; заявл. 12.11.2003; опубл. 10.03.2005. Бюл. №5. - 14 с.

60. Селиванова, З.М. Интеллектуализация информационно-измерительных систем неразрушаюшего контроля теплофизических свойств материалов: монография / З.М. Селиванова. М.: «Издательство машиностроение -1», 2006. - 184 с.

61. Селиванова, З.М. Информационно - измерительная система неразрушающего контроля теплофизических характеристик материалов // Информационные системы и процессы: Сб науч. тудов / Под ред. проф. В.М. Тютюнника - Тамбов; М.; СПб.; Баку; Вена: Из-во <Нобелистика>, 2003. - Вып. 1. -с. 180-185.

62. Селиванова, З.М. Интеллектуальная информационно-измерительная система для определения теплофизических свойств твёрдых материалов / З.М. Селиванова // Проектирование и технология электронных средств. - 2005. - №2. -- С.35-37.

63. Универсальный измеритель-регулятор температуры, давления восьмиканальный ОВЕН ТРМ 138 — Краткое описание [Электронный ресурс]: сайт фирмы «ОВЕН». - Режим доступа: http://www.owen.ru/catalog. - Загл. с экрана (дата обращения 26.10.2013).

64. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: справ.: в 2 кн. под ред. В.В. Клюева. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1986. - 313 с.

65. C-Therm TCi Анализатор теплопроводности — Краткое описание [Электронный ресурс]: сайт фирмы «C-Therm Technologies Ltd.». - Режим доступа: http://www.ctherm.com/products/tci_thermal_conductivity/lang/ru/. - Загл. с экрана (дата обращения 26.10.2013).

66. Технология производства [Электронный ресурс]: сайт ЗАО «Изорок». -Режим доступа: http://www.isoroc.ru/tehnologia.htm. - Загл. с экрана (дата обращения 15.02.2013).

67. Петров-Денисов, В.Г, Масленников, Л.А. Процессы тепло- и массообмена в промышленной изоляции. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 192 с.

68. Eric Arquis, Cristian Cicasu. Convection phenomen in mineral wool installed on vertical walls. Сборник докладов Международной научно-практической конференции "Эффективные тепло- и звукоизоляционные материалы в современном строительстве и ЖКХ". М.: Изд-во МГС, 2006. - Вып. 2. - с. 63-72.

69. Селиванова, З.М., Стасенко, К.С. Решение задачи обеспечения заданной точности и качества при определении теплопроводности теплоизоляционных материалов интеллектуальной информационно-измерительной системой / З.М. Селиванова, К.С. Стасенко //Вопросы современной науки и практики. Университет им. В. И. Вернадского. - №4(35). - 2011. - С. 435-443.

70. Розно, М.И., Шинко, JI.B. Пора заняться техпроцессом. / М.И. Розно, JI.B. Шинко. - Н.Новгород: Центр "Приоритет", 2004. - С. 39.

71. Егоров С.А. Разработка информационно-измерительной системы определения расхода сыпучих материалов и совершенствование весовых дозаторов: дис. на канд. техн. наук: 05.11.16, 05.02.13 / Егоров Сергей Александрович. - Тамбов, 2010.- 167 с.

72. ГОСТ 30124-94. Весы и весовые дозаторы непрерывного действия. Общие технические требования. - Введён 1997-01-01. М.: Изд-во стандартов 1996. - 13 с.

73. Пат. 2257551 Российская Федерация, С2, МПК G 01 G 3/08, 23/36, 23/48. -Датчик веса / Першин В.Ф., Подольский В.Е., Однолько В.Г., Егоров С.А.; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2003107349; заявл. 17.03.03, опубл. 27.07.05. Бюл. № 21.

74. Пат. 2262080, Российская Федерация, С2, МКИ 7G01 F1/30. Датчик расхода / Першин В.Ф., Подольский В.Е., Однолько В.Г., Егоров С.А.; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2003110046; заявл. 08.04.03, опубл. 10.10.05. Бюл. №27.

75. Пат. 2330243, Российская Федерация, МПК G01D 3/028 Способ температурной компенсации дифференциальных датчиков с линейными характеристиками / Першин В.Ф., Егоров С.А., Подольский В.Е.; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. - № 2006121843/28; заяв. 19.06.06, опубл. 27.08.08. Бюл. №21.

76. Пат. 87011 на полезную модель Российская Федерация, МПК G01F 1/00 Датчик расхода сыпучего материала / Першина С.А., Ди Дженнаро А.И., Мищенко C.B., Егоров С.А., Першин В.Ф., Потоков Е.Г.; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. -№ 2009115169; заяв. 21.04.09, опубл. 20.09.09, бюл. № 26.

77. Пат. 95843 на полезную модель, Российская Федерация, МПК G01N19/02 Информационно-измерительная система для определения коэффициента внешнего трения сыпучего материала / Першина C.B., Ди Дженнаро А.И., Мищенко C.B., Егоров С.А., Першин В.Ф.; заявитель и патентообладатель Тамб. гос. техн. ун-т. -№ 2009115159 ; заяв. 21.04.09, опубл. 10.07.10. Бюл. № 19.

78. Пат. № 20011229628 RU, GF17C9/00 РФ. Термозонд для неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов и готовых изделий / В.Н. Чернышов, З.М. Селиванова. № 2170423; заявл. 16.05.2000; опубл. 11.06.2001. Бюл. № 19.

79. ГОСТ Р 50-601-20-91. Рекомендации по оценке точности и стабильности технологических процессов (оборудования). - Введён 1991-11-29. М.: Изд-во стандартов 1991. - 28 с.

80. Стасенко К.С. Повышение точности изготовления и контроля теплопроводности минераловатных плит при воздействующих факторах / К.С. Стасенко, З.М. Селиванова // Материалы VIII Междунар. научн.-практ. конфер. «Дни науки-2013». - Секция 36. Технические науки. - Прага: издательский дом «Образование и наука», 2013. - С. 35-39.

81. ГОСТ Р 8. 731 - 2010. Системы допускового контроля. Основные положения. - Введён 2010-12-23. М.: Изд-во стандартов 2011. - 12 с.

82. Технология автоматизации производства радиоэлектронной аппаратуры: учебник для вузов / И.П. Бушминский, О.Ш. Даутов, А.П. Достанко и др. - М.: Радио и связь, 1989. - 624 е.: ил.

83. Минский, М. Фреймы для представления знаний / М. Минский; пер. с англ. М.: Энергия, 1979. 152 с.

84. Стасенко К.С. Информационное обеспечение измерительной системы мониторинга производства минераловатных плит / К.С. Стасенко // Сб. науч. ст.

молодых учёных, аспирантов и студентов «Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития». Выпуск 5. Тамбов: издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ». -2014.-С. 7-11.

85. Стасенко К.С. Интеллектуальная информационно-измерительная система мониторинга режимных параметров технологического процесса производства минеральных ват / К.С. Стасенко, З.М, Селиванова // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2013. - Т. 19, №1. - С. 52-56.

86. Селиванова, З.М. Оперативный метод неразрушающего контроля теплофизических свойств твёрдых материалов / З.М. Селиванова, В.Н. Чернышов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2002. - Т. 8, № 1. - С. 79-83.

87. Стасенко К.С. Программа для реализации алгоритма контроля режимных параметров информационно-измерительной системы неразрушающего контроля теплофизических свойств теплоизоляционных материалов / К.С. Стасенко, З.М. Селиванова // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2014614760, зарегистрировано 6.05.14.

88. Стасенко К.С. Программа для реализации алгоритма функционирования информационно-измерительной системы неразрушающего контроля теплофизических свойств теплоизоляционных материалов и мониторинга режимных параметров / К.С. Стасенко, З.М. Селиванова // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2014614738, зарегистрировано 6.05.14.

89. Стасенко К.С. Аналитическая модель оценки точности изготовления минеральной ваты / К.С. Стасенко // Сб. науч. ст. молодых учёных, аспирантов и студентов «Проблемы техногенной безопасности и устойчивого развития». Выпуск 3. Тамбов: издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ». - 2012. - С. 45-49.