Модернизированный калориметрический метод и установка для бесконтактного контроля параметров СВЧ-нагрева материалов с использованием волоконно-оптических технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кувшинов Никита Евгеньевич

• Кувшинов Никита Евгеньевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Кувшинов Никита Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КОНТАКТНЫЕ И БЕСКОНТАКТНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СВЧ-НАГРЕВА МАТЕРИАЛОВ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ

1.1 Задачи бесконтактного измерения распределения интенсивности электромагнитных и тепловых полей в рабочих

СВЧ-камерах и их особенности

1.2 Точечные и матричные датчики ближнего ИК-диапазона

в системах контроля СВЧ-нагрева

1.2.1 Точечная система контроля СВЧ-нагрева

на одном датчике температуры ближнего ИК-диапазона

1.2.2 Точечная система контроля СВЧ-нагрева по температуре и влажности

1.2.3 Сегментная система контроля СВЧ-нагрева

по температуре

1.2.4 Матричная система контроля СВЧ-нагрева

по температуре

1.2.5 Выводы по разделу

1.3 Тепловизионные и телевизионные с визуализацией объектов контроля методы и средства контроля параметров СВЧ-нагрева

1.4 Волоконно-оптические методы и средства для измерения распределения тепловых полей в рабочих СВЧ-камерах

1.4.1 Принципы измерения температуры с помощью ВОДТ

1.4.2 ВОДТ с использованием ИК-датчиков

1.4.3 Волоконные брэгговские структуры как датчики температуры

1.4.4 Единое поле комплексированных ВОДТ

1.4.5 Выводы по разделу

1.5 Волоконно-оптические методы и средства для измерения

влажности в рабочих СВЧ-камерах

1.6 Предустановленные алгоритмы управления СВЧ-нагревом

в рабочих камерах по температуре и влажности

1.6.1 Предустановленные алгоритмы управления СВЧ-нагревом

в рабочих камерах по температуре

1.6.2 Предустановленные алгоритмы управления СВЧ-нагревом

в рабочих камерах по влажности

1.6.3 Требования к проектированию лабораторной установки

для контроля качества СВЧ-нагрева по температуре и влажности

1.7 Выводы по главе

ГЛАВА 2. МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ В РАБОЧИХ СВЧ-КАМЕРАХ, УНИВЕРСАЛЬНЫЙ

ДЛЯ СТАДИЙ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1 Калориметрический метод контроля распределения тепловых полей

в рабочей СВЧ-камере с электронным опросом

2.2 Задачи контроля распределения интенсивности ЭМП в рабочей камере и поглощенной мощности в обрабатываемом материале для реализации калориметрического метода на стадии эксплуатации

2.3 Приближенная одномерная математическая модель для решения задачи контроля процесса СВЧ-нагрева плоского диэлектрика и ТП

2.4 Пространственная математическая модель СВЧ нагрева

плоского диэлектрика

2.5 Анализ распределения электромагнитных полей

в камере закрытого типа по результатам компьютерного моделирования

2.6 Анализ распределения электромагнитных полей в камере

открытого типа по результатам компьютерного моделирования

2.7 Модернизированный калориметрический метод контроля распределения температур в рабочей СВЧ-камере

с использованием волоконно-оптических технологий

2.8 Выводы по главе

ГЛАВА 3. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЕДИНОГО ПОЛЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ, ВСТРОЕННЫХ В ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО

МЕТОДА

3.1 Практические рекомендации по выбору топологии подключения

ВОДТ в структуре ЕП, их мультиплексирования и интеррогации

3.2 Безадресное ЕП ВОДТ для измерения температуры с волновым мультиплексированием и оптико-электронным волновым интеррогатором

3.3 Квазиадресное ЕП ВОДТ для измерения температуры

с частотно-волновым мультиплексированием и оптико-электронным волновым интеррогатором с радиочастотными фильтрами

3.4 Полноадресное ЕП для измерения температуры с радиочастотным мультиплексированием и радиофотонным интеррогатором

3.5 Рабочий диапазон длин волн ЕП, выбор лазерных источников и фотоприемников

3.6 Выводы по главе

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОЗДАНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СВЧ-НАГРЕВА

НА ОСНОВЕ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА, МОДЕРНИЗИРОВАННОГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СЕНСОРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

4.1 Выбор материала для термопреобразователя

и согласование его размеров с ВОДТ

4.1.1 Оценка возможности применения эпоксидных резин

4.1.2 Оценка возможности применения силиконовых резин

4.1.3 Программное обеспечение для контроля процесса изготовления образцов ТП

4.1.4 Выбор структуры ВОДТ для ТП и методы его записи

4.1.5 Выводы по разделу

4.2 Датчик влажности на основе ДАВБС с полиимидным покрытием

4.2.1 Принцип измерительного преобразования

датчика ОВ на основе ДАВБС с полиимидным покрытием

4.2.2 Построение измерительной характеристики

датчика ОВ на основе ДАВБС с полиимидным покрытием

4.2.3 Выводы по разделу

4.3 Датчик ОВ на основе ДАВБС по контролю массы

обрабатываемого материала

4.3.1 Основные характеристики, связывающие вес/массу и ОВ

4.3.2 Выбор типа датчика веса

4.3.3 Принцип работы датчика веса

4.3.4 Типовая конструкция датчика веса

4.3.5 Выводы по разделу

4.4 Макет лабораторной установки для бесконтактного контроля параметров СВЧ-нагрева на основе калориметрического метода, модернизированного с использованием волоконно-оптических

сенсорных технологий

4.4.1 Выбор компоновки макета

4.4.2 Компоновка макета лабораторной СВЧ-установки

4.4.3 Функциональная схема ВОСС лабораторной СВЧ-установки

4.4.4 Пример измерения тепловых полей в ВОДТ

на стадии проектирования рабочих камер

4.4.5 Выводы по разделу

4.5 Практические рекомендации по разработке алгоритмов контроля параметров СВЧ-нагрева для лабораторной установки на примере

изготовления топливных паллет из органических отходов

4.6 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АВБС - адресная волоконная брэгговская структура;

АЛК - алгоритм логического контроля;

АСК - автоматизированная система контроля;

АОС - анализатор оптического спектра;

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;

АЦП - аналогово - цифровой преобразователь;

БАЕП - безадресное единое поле;

БПФ - быстрое преобразования Фурье;

ВБС - волоконная брэгговская структура;

ВС - волоконный светодиод;

ВОД - волоконно-оптический датчик;

ВОДТ - волоконно-оптический датчик температуры;

ВОДОВ - волоконно-оптический датчик относительной влажности;

ВОСС - волоконно-оптическая сенсорная система;

ДАВБС - двухкомпонентная адресная волоконная брэгговская структура;

ЕП - единое поле;

ИК - инфракрасное излучение;

ИКДТ - инфракрасный датчик температуры;

ИТ - измеритель температуры;

ИФП - интерферометр Фабри-Перо;

КАЕП - квазиадресное единое поле;

КРСС - квази-распределенная сенсорная система;

ЛД - лазерный диод; МКВ - микровесы;

МАВБС - многоадресная волоконная брэгговская структура;

МС - мониторинг состояния;

МДТ - матрица датчиков температуры;

НДИФП - низкодобротный интерферометр Фабри-Перо;

ОМ - обрабатываемые материалы;

ОВ - относительная влажности;

ОФ - оптический фильтр;

ОФНЛХ - оптический фильтр с наклонной линейной характеристикой;

ПЗК - пылезащитная камера;

ПЗС - прибор с зарядовой связью;

ПДТ - полупроводниковые датчики температуры;

ПДВ - полупроводниковые датчики влажности;

ПАЕП - полноадресное единое поле;

ПП - показатель преломления;

ПИП - полиимидное покрытие;

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина;

РФИ - радиофотонный интеррогатор;

РФСО - радиофотонная система опроса;

СВЧ - сверхвысокочастотное;

СВЧТ - сверхвысокочастотные технологии;

СВЧТП - сверхвысокочастотные технологические процессы;

СВЧТК - сверхвысокочастотные технологический комплекс;

СВЧТР - сверхвысокочастотный технологический реактор;

ТП - термопреобразователь;

ТПД - термопреобразатель с встроенным датчиком; УС - устройство сопряжения; ФП - фотоприемник; Ц - циркулятор;

ЭДС - электродвижущая сила; ЭМП - электромагнитное поле;

Е'НМ - спектральная ширина резонанса однородной решётки; С1Р - порошок карбонильного железа; СЭХ - композит; ОЯ - графен;

1СР - индуктивно-связанная плазма;

М'СЫТ - многостенные углеродные нанотрубки;

Ри - полиуретан;

УМр - силиконовый каучук;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модернизированный калориметрический метод и установка для бесконтактного контроля параметров СВЧ-нагрева материалов с использованием волоконно-оптических технологий»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Многие процессы термической обработки различных веществ, материалов и материальных сред, например, пробоподготовка, синтез полимеров и их деполимеризация, сушка органических отходов животноводства, сепарация водонефтяных эмульсий, плавление снега и льда и т.д., существенно выигрывают по эффективности протекания и качеству выходной продукции при использовании СВЧ-технологий, которые в простейшем случае сводятся к СВЧ-нагреву и его параметрам: удельной и средней мощности, распределению электро-магнитных и тепловых полей и др. Анализ патентной литературы, а также примеры коммерческой реализации процессов СВЧ-нагрева материалов указывают на то, что интерес к его использованию в промышленных масштабах очень высок. При этом основная масса исследований по экономическим соображениям проводится в лабораторных условиях, после которых осуществляются процедуры масштабирования полученных результатов в промышленности.

Точная и надежная система лабораторного измерения температуры в обрабатываемых материалах (ОМ) важна не только для разработки систем мониторинга качества протекающих процессов СВЧ-нагрева, но и сравнения эффективности реакторов различных лабораторных СВЧ-установок. Температурные поля внутри ОМ, подвергающихся СВЧ-нагреву, неразрывно связаны с распределением электрических полей, формируемых СВЧ-аппликатором в рабочей камере установки. Для обработки материалов наиболее распространены аппликаторы для одномодовых или многомодовых резонаторов. Хотя в одномодовых резонаторах достижима более высокая плотность мощности,

многомодовые системы обеспечивают гораздо большую эксплуатационную гибкость, и обычно используются для первоначальной оценки пригодности СВЧ-технологии для качественной реализации конкретного процесса нагрева ОМ в лабораторных установках типа закрытых или открытых рабочих камер. Функции оценки параметров СВЧ-нагрева через прямой контроль температуры позволяют точно нагревать ОМ до заданного значения, даже не зная априори ее диэлектрических или проводящих свойств. При косвенном контроле знание указанных свойств ОМ необходимо.

Качество материала после реализации СВЧ-нагрева также сильно зависит от содержания влаги и однородности влаги в нем. Процесс СВЧ-сушки, например, направлен на получение определенного количества влаги после его окончания в зависимости от материала и области применения. При этом остаточная влага в материале должна быть максимально однородной. Разработка регуляторов температуры и влажности может помочь контролировать влажность материала и регулировать уровень мощности магнетронов для достижения желаемой влажности, а также обеспечивать однородность распределения влаги за счет однородного или избирательного по объему нагрева.

При этом методы контроля температуры и влажности делятся на контактные и бесконтактные.

Существующие обзоры представляют анализ различных ситуаций в системах СВЧ-нагрева ОМ с прямым контролем температуры и рекомендации по выбору их сенсорной базы. Так указывается, что типовая термопара РЙ00 не может использоваться в системах с СВЧ-нагревом из-за ее возможной связи с ЭМП, что приводит к ее собственному нагреву, искажающему показания измеренной температуры обрабатываемой среды. Эта проблема может быть решена лишь частично с помощью экранирования термопары или ее размещения в рабочей камере в определенной ориентации или месте, чтобы минимизировать взаимодействие с ЭМП. Следующее решение, широко распространенное в технологиях СВЧ-нагрева ОМ - применение инфракрасных датчиков температуры (ИКДТ) с оптоэлектронным преобразованием, как одиночных, так и

многосенсорных, например, тепловизоров. Последний подход очень эффективен, поскольку датчик не находится в прямом контакте с ОМ, а каждый элемент развертки имеет уникальный адрес, связывающий его с пространством рабочей камеры.

Из-за различных условий и требований к технологическим процессам в литературе исследовано и разработано множество технологий измерения влажности или, как правило, относительной влажности (ОВ), включая емкостные и резистивные, кварцевые кристаллические микровесы и др., которые практически всегда устанавливаются вне зоны рабочей камеры, в канале вентиляции.

Исследованиям принципов построения систем прямого контактного и бесконтактного контроля температуры и ОВ, применяемых при реализации СВЧ-нагрева ОМ, посвящены труды представителей различных школ российских ученых, возглавляемых О.А. Морозовым, Ю.С. Архангельским, В.А. Коломейцевым, А.В. Скрипалем, Л.И. Пономаревым, О.В. Осиповым, Н.И. Сушенцовым, В.А. Грачевым, Г.А. Морозовым, О.Г. Морозовым, Ю.Е. Седельниковым и др., ведущих исследования в ЗАО НПП «Магратеп», СГТУ им. Ю.А. Гагарина, СГУ им. Н.Г. Чернышевского, МАИ, ПГУТИ, ПГТУ, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, КНИТУ-КАИ и др. Известны разработки зарубежных ученых J. Thuery, G. Brodie, Q. Xiong, T. Santos, M. Hosseini и др., ведущих исследования в университетах Франции, Австралии, Финляндии, ФРГ, Ирана, Испании, Португалии.

В работах указанных авторов широко описаны принципы построения и реализации систем прямого контактного и бесконтактного контроля температуры и влажности при СВЧ-нагреве различных ОМ в основном электронного типа, основным недостатком которых является возможное взаимодействие с ЭМП СВЧ-диапазона. В их развитие рядом авторов предложены волоконно-оптические датчики температуры (ВОДТ) и относительной влажности (ВОДОВ) как контактные, так и бесконтактные. Основные их достоинства отсутствие реакции на СВЧ-излучение и возможность мультиплексирования в единую сенсорную сеть, основные недостатки - отсутствие адресности и универсальности контроля через измерение температуры, как распределения тепловых полей на стадии

проектирования в рабочих камерах лабораторных СВЧ-установок, так и параметров СВЧ-нагрева ОМ на стадии их эксплуатации.

Автор нашел малое количество публикаций, посвященных универсальным методам и средствам контроля, которые включали бы обе указанные выше функции. Основываясь на работах авторов школы микроволновых технологий КНИТУ-КАИ, занимающихся проблемой совершенствования СВЧ-датчиков и датчиков для контроля СВЧ-нагрева ОМ, было определено, что наиболее приемлемым с точки зрения универсальности является применения косвенных способов контроля, основанных на калориметрическом методе. Для указанных задач, вообще говоря, требуется измерять пространственное распределение удельной поглощенной мощности, что может быть заменено измерением модуля напряженности электрического поля (прямые методы) или измерением приращения температуры при условии кратковременного нагрева поглощающих термопреобразователей (ТП), размещенных в пространстве рабочей камеры, без особых требований к быстродействию (косвенный калориметрический метод). Рассмотренные в публикациях вопросы, однако, касаются только частных задач, демонстрирующих данный метод для контроля распределения тепловых полей в рабочих камерах реакторов на стадии проектирования и не представляют комплексного подхода к решению задач контроля качества СВЧ-нагрева ОМ на стадии эксплуатации в силу сложной системы постобработки температурного распределения ТП на выносной системе электронных датчиков температуры.

Отмеченные выше обстоятельства определяют актуальность научно-технической задачи модернизации контактного калориметрического метода до возможности его применения для косвенного бесконтактного контроля параметров технологического процесса СВЧ-нагрева ОМ с целью его универсализации для стадии проектирования и эксплуатации. Следует добиваться и улучшения точности прямого измерения температуры ТП при реализации калориметрического метода, что может быть основано на использовании ТП с быстрым откликом на изменение температуры, а также встроенных в них ВОДТ, на основе разновидности ВБР -адресных волоконных брэгговских структур (АВБС) и радиофотонных методов их адресного опроса, что позволит получать достоверную информацию о

распределение тепловых полей в проектируемых рабочих камерах. Завершить развитие калориметрического метода может формирование единого поля ВОДТ с ВОДОВ и разработка динамических алгоритмов контроля температуры ТП и ОВ, через показания которых можно определить параметры СВЧ-нагрева ОМ в процессе эксплуатации.

Представляемая диссертационная работа посвящена решению этой задачи.

Объект исследования: методы и средства контроля параметров СВЧ-нагрева на стадии проектирования рабочих камер и на стадии их эксплуатации.

Предмет исследования: контактный калориметрический метод контроля параметров СВЧ-нагрева и средства для его реализации.

Цель работы: модернизация калориметрического метода контроля параметров СВЧ-нагрева ТП с целью его контактного применения на стадии проектирования рабочих СВЧ-камер и бесконтактного - на стадии их эксплуатации и контроля параметров СВЧ-нагрева ОМ, а также улучшения метрологических и технико-экономических характеристик его реализации.

Научная задача диссертации состоит в разработке теоретического аппарата анализа и практических принципов модернизации лабораторных средств контроля температуры поглощающих ТП, как основных функциональных элементов, использующихся при реализации калориметрического метода контроля параметров СВЧ-нагрева, которые позволят применять метод универсально как на стадии проектирования рабочих СВЧ-камер, так и на стадии их эксплуатации, а также повысить динамику и точность измерения температуры ТП и распределения тепловых полей в рабочих камерах с использованием в них новых материалов с быстрым откликом на изменение температуры, встраивания в них ВОДТ, построенных на основе АВБС с радиофотонным методом опроса, объединенных в единое поле с мультиплексированием ВОДОВ, а также разработать динамические алгоритмы контроля температуры ТП и ОВ, через показания которых можно косвенно и бесконтактно определять параметры СВЧ-нагрева ОМ.

Решение поставленной научной задачи и достижение цели диссертационной работы проводилось по следующим основным направлениям:

1. Анализ характеристик существующих и перспективных методов, средств и алгоритмов для контактного и бесконтактного контроля распределения тепловых полей в рабочих камерах СВЧ-установок на стадии их проектирования и процессов СВЧ-нагрева ОМ в них на стадии эксплуатации; оценка возможности разработки метода для универсального применения на обеих стадиях и улучшения его метрологических и технико-экономических характеристик при реализации; определение на этой основе направлений и задач научных исследований.

2. Построение математических моделей для оценки взаимодействия ЭМП СВЧ-диапазона с матрицей ТП для различных конфигураций рабочих СВЧ-камер и методов их возбуждения в задачах контактного исследования распределения тепловых полей в них на стадии проектирования и оценки возможности получения с них информации о процессе СВЧ-нагрева ОМ на стадии эксплуатации рабочих СВЧ-камер без контакта с самим ОМ; проведение численных экспериментов для верификации моделей и определение требований к пространственному расположению матрицы ТП, ее элементов и материалам для них.

3. Разработка принципов построения безадресных, квази-адресных и адресных структур единого поля ВОДТ, встроенных в ТП, для построения волоконно-оптических сенсорных систем сбора информации о температуре ТП, как основном параметре, позволяющим оценить параметры распределения тепловых полей и СВЧ-нагрева в ТП на стадии проектирования и в ОМ на стадии эксплуатации; оценка областей применения рассмотренных структур; выбор элементной базы для построения адресной структуры как наиболее перспективной.

4. Разработка практических рекомендации для выбора материалов ТП, построения ВОДОВ, мультиплексированных в единое поле ВОДТ, для получения дополнительной информации о параметрах СВЧ-нагрева по влажности с компенсацией температуры; разработка структурной схемы, алгоритмов контроля и конструкции лабораторной СВЧ-установки для контроля параметров СВЧ-нагрева одно или многослойных диэлектрических материалов.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. При выполнении диссертационной работы применялись методы решения задач математической физики, численные методы решения электродинамических задач,

методы статистической и спектральной обработки результатов измерений, методы анализа оптомеханики ВБР и других структур на их основе, методы их мультиплексирования для решения задач построения единого поля ВОДТ и ВОДОВ.

Обоснованность и достоверность результатов определяются использованием известных положений фундаментальных наук, корректностью используемых математических моделей и их адекватностью реальным физическим процессам; совпадением теоретических результатов с данными экспериментов и результатами исследований других авторов. При решении задач использованы современные программные средства: Mathcad, CST Studio, OptiSystem и поверенное оборудование для проведения СВЧ и волоконно-оптических измерений.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 186 наименований и одного приложения. Работа изложена на 239 страницах машинописного текста, включая 100 рисунков и 27 таблиц.

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы, определены ее актуальность, цель, поставлены задачи исследований, определена научная новизна и практическая значимость, изложены методы исследований, достоверность, реализация и внедрение полученных результатов, приведены апробация и публикации, основные защищаемые положения, дана структура и краткое содержание диссертации.

В первой главе рассмотрено современное состояние контактных и бесконтактных методов и средств для измерения распределений электромагнитных и тепловых полей в рабочих камерах СВЧ-реакторов, в частности, СВЧ-печей, их проблемы и оценка перспективных задач для усовершенствования их характеристик.

Разд. 1.1 сконцентрирован на постановке задач бесконтактного измерения распределения интенсивности ЭМП и тепловых полей в рабочих камерах, реализующих СВЧ-нагрев, с учетом их особенностей. Разд. 1.2 посвящен точечным и матричным ИК-датчикам температуры и их применению для контроля СВЧ-

нагрева, оценке их преимуществ - простоты и дешевизны, и недостатков - малому пространственному разрешению измерений. Разд. 1.3 посвящен методам контроля СВЧ-нагрева на основе измерения температуры с помощью телевизионных камер видимого и ИК-диапазонов, преимущества которых в получении высоко -детального видимого и теплового изображения ОМ к сожалению, существенно увеличивают стоимость СВЧТК. В разд. 1.4 рассматривается применение волоконно-оптических датчиков температуры (ВОДТ) для бесконтактного измерения температуры в рабочей камере и контактного - в ОМ. Их преимущество заключается в отсутствии влияния на них ЭМП, легкости, гибкости, возможности устойчивого соединения с различными покрытиями, которые имеют существенный отклик на изменение измеряемых параметров, и возможности объединения в многосенсорные сети, достаточных по количеству датчиков для конкуренции с ИК-камерами. В разд. 1.5 рассматривается применение волоконно-оптических датчиков влажности (ВОДОВ) для бесконтактного измерения относительной влажности в рабочей СВЧ-камере, после испарения влаги из ОМ в ходе СВЧ-нагрева. В разделе 1.6 рассмотрены предустановленные алгоритмы контроля параметров СВЧ-нагрева по температуре и влажности и требования к разработке лабораторных СВЧ-установок на их основе. В разделе 1.7 сделаны выводы по главе, определены объект, предмет, цель, основная и частные научные задачи исследований.

Во второй главе решена задача разработки математических моделей СВЧ-нагрева слоистых ОМ и ТП в рабочей камере, которая позволяет по распределению температур в матрице ТП судить о распределении интенсивности микроволнового поля и поглощенной в ОМ мощности, по которым можно определять степень завершенности технологического процесса СВЧ-нагрева ОМ, а также констатировать наличие точек теплового выбега, сравнивая их с заранее известными диэлектрическими параметрами ОМ на каждой его стадии.

В разд. 2.1 представлен базовый калориметрический метод измерения распределения температур и интенсивности ЭМП в рабочих СВЧ-камерах, применяемый на стадии проектирования последних. В разд. 2.2 рассмотрена

постановка задач контроля распределения интенсивности ЭМП в рабочей камере и поглощенной мощности в ОМ для реализации калориметрического метода на стадии эксплуатации. В разд. 2.3 представлены результаты разработки приближенной одномерной математической модели для решения задачи контроля процесса СВЧ-нагрева плоского диэлектрика с изменяющимися в процессе нагрева свойствами с целью анализа изменения температуры ТП, установленных за ним. В разд. 2.4 исследована задача разработки пространственной модели нагрева однородного диэлектрика, применимая для симуляции работы камер закрытого и полуоткрытого типов. В разд. 2.5-2.6 методами компьютерного электромагнитного моделирования исследована задача контроля распределения ЭМП в слое абстрактного ОМ с заданными диэлектрическими свойствами через распределение температур ТП в условиях СВЧ-нагрева в указанных камерах. В разд. 2.7 представлен впервые разработанный, модернизированный калориметрический метод измерения распределения температур и интенсивности ЭМП в рабочих СВЧ-камерах, применяемый как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации последних. В разд. 2.8 обсуждены результаты проведенных исследований, подтверждающие решение в данной главе второй задачи диссертации.

В третьей главе рассмотрены принципы построения и выработаны рекомендации для реализации квазираспределенного ЕП волоконно-оптических датчиков для контроля распределения интенсивности ЭМП и температуры в закрытой рабочей СВЧ-камере, основанные на модернизиро-ванном калориметрическим методе.

В разд. 3.1 определены рекомендации по выбору топологии элементов ЕП, принципов их мультиплексирования и интеррогации. В разд. 3.2-3.4 речь последовательно идет:

- о построении безадресного единого поля (БАЕП) с волновым мультиплексированием ВОД, в качестве датчиков которого используются волоконные брэгговские структуры (ВБС) на основе гауссовых ВБР, а для их опроса оптико-электронные интеррогаторы;

- о построении квазиадресного единого поля (КАЕП) с элементами радиочастотной обработки сигналов и частотно-волновым мультиплексированием, в качестве датчиков которого используются ВБС на основе интерферометров Фабри-Перо на двух идентичных ВБР, а для их опроса оптико-электронные интеррогаторы с радиочастотными фильтрами для получения квазиадресной информации о датчиках, с которых регистрируется информация о температуре ТП;

- о построении полноадресного единого поля (ПАЕП), в качестве датчиков которого используются адресные ВБС (АВБС), а для их опроса радиофотонный интеррогатор для получения адресной информации о датчике, с которого регистрируется информация о температуре ТП.

В разд. 3.5 представлен анализ системных и метрологических характеристик волоконно-оптической части лабораторной СВЧ-установки, устройств зондирующих ЕП ВОДТ (лазерных диодов) и фотоприемников. В разд. 3.6 представлены выводы по главе, включающие анализ применимости рассмотренных вариантов для решения различных задач контроля параметров СВЧ-нагрева ОМ.

В четвертой главе решена задача разработки практических рекомендации по созданию и эксплуатации лабораторной установки для бесконтактного контроля параметров СВЧ-нагрева на основе калориметрического метода, модернизированного с использованием волоконно-оптических сенсорных технологий, и оценки перспектив ее использования.

Разработанное в гл. 3 единое поле ВОДТ, встроенных в ТП, основано на различных ВОД. Обоснованное преимущество ДАВБС на системном уровне, однако не снимает вопроса о материале, из которого изготавливается ТП, и принципах формирования самого ВОДТ при согласовании его размеров с самим ТП. Напомним, что размеры ТП выбираются из условий точного измерения распределения ЭМП и определяются его рабочей длиной волны. Очевидно, что размеры ВОДТ должны быть не больше диаметра ТП, но это не всегда реализуемо, поскольку, например, АВБС содержит несколько решеток, к которым предъявляется требование узкополосности, а, следовательно, большей длины.

Наличие в установке множества однотипных ТП требует разработки алгоритма их производства. Данные вопросы рассмотрены в разд. 4.1. В разд. 4.2 рассмотрены вопросы построения датчиков относительной влажности (ОВ) в рабочей СВЧ-камере при их установке в вентиляционном канале. Контроль влажности практически не рассматривался нами в работе, лишь немного в гл. 1. Однако, контроль ОВ в процессе СВЧ-нагрева ОМ является одним из возможных способов достижения высокого качества выходного продукта. Опубликованные исследования показывают, что активное изменение ОВ в процессе сушки может изменить и скорость сушки, и качество продукта. В данном разделе будут рассмотрены датчики на основе ДАВБС с полиимидным покрытием. Как правило вышеупомянутые датчики используются для предустановленных алгоритмов точечного контроля. Эти методы пренебрегают детальным изменением свойств ОМ в каждый момент сушки, а без знания этих деталей трудно добиться точного контроля параметров сушки в процессе СВЧ-нагрева. Поэтому, в разд. 4.3 будут разработаны рекомендации для построения датчиков системы СВЧ-нагрева с контролем относительной влажности по весу ОМ для использования далее полученных интегральных данных в интеллектуальных алгоритмах управления. Измерение веса ОМ при испарении влаги более оперативно позволяет судить о процессах, происходящих в нем в ходе СВЧ-нагрева. В разд. 4.4 приведены описание разработанной лабораторной СВЧ-установки, построенной на принципах реализации бесконтактного калориметрического метода (гл. 2), единого поля ВОД (гл. 3) и рекомендаций, приведенных выше в данной главе. Приведена обобщенная структурная схема единого поля ВОД - квазираспределенной встроенной волоконно-оптической сенсорной сети для контроля распределения интенсивности тепловых полей и параметров СВЧ-нагрева по изменению температуры поглощающих ТП и ОВ в ОМ и рабочей камере. В разд. 4.5 даны рекомендации по применению модернизированных алгоритмов контроля параметров СВЧ-нагрева. Отдельно рассматриваются варианты ее использования и внедрения.

В заключении приведены научные и практические результаты работы в целом.

Научная новизна

1. Проведен системный анализ характеристик существующих и перспективных методов, средств и алгоритмов контроля параметров СВЧ-нагрева ОМ, который позволил определить пути создания универсального модернизированного калориметрического метода с возможностью реализации как на стадии проектирования рабочих СВЧ-камер, так и на стадии их эксплуатации.

2. Построены математические модели для оценки взаимодействия ЭМП СВЧ-диапазона с матрицей ТП для различных конфигураций рабочих СВЧ-камер и методов их возбуждения, позволяющие определять распределение тепловых полей в рабочих СВЧ-камерах на стадии их проектирования, а также косвенно судить о ходе процесса СВЧ-нагрева ОМ на стадии их эксплуатации без контакта с самим ОМ.

3. На базе определенных путей создания и результатов математического моделирования впервые разработан способ и устройство для реализации универсального модернизированного калориметрического метода контроля параметров СВЧ-нагрева, позволивший улучшить точность и простоту процесса измерения температуры поглощающих ТП, за счет встраивания в них ВОДТ, объединенных в волоконно-оптическую сенсорную сеть. Получен патент на изобретение РФ.

4. По результатам разработки и сравнительного анализа принципов построения безадресных, квази-адресных и адресных структур единого поля ВОДТ, встроенных в ТП, для построения волоконно-оптических сенсорных систем показано, что при использовании АВБС обеспечивается полная адресность измерений, достигается низкая погрешность измерения температуры до +0,01 °С при простой реализации процесса измерений и малой стоимости радиофотонного интеррогатора.

Практическая значимость работы. Совокупность результатов, полученных в процессе выполнения диссертационной работы, убедительно доказывает возможность создания лабораторной СВЧ-установки для реализации универсального калориметрического метода контроля параметров СВЧ-нагрева с улучшенными метрологическими и технико-экономическими характеристиками.

Подтверждением этому являются разработанные СВЧ и волоконно-оптические устройства, а именно: опытный образец лабораторной установки для контроля параметров СВЧ-нагрева, поглощающие ТП из материалов с быстрым откликом на изменение температуры, матрица поглощающих ТП с встроенными в них ВОДТ и мультиплексированных ВОДОВ, на основе АВБС, объединенных в единое поле волоконно-оптической сенсорной сети с радиофотонным опросом. Разработаны практические рекомендации для их создания и эксплуатации. Учитывая большое количество ТП, характеристики которых должны быть близки, адаптировано программное обеспечения для контроля процесса их производства и управления комплексом используемого оборудования, на которое автором получено свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кувшинов Никита Евгеньевич, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Microwave Processing of Materials. National Materials Advisory Board, Pub-lication NMAB-473 National Academy Press, Washington, D.C., 1994.

2. Agrawal D. K. Microwave processing of ceramics / D. K. Agrawal // Current Opinion in Solid State and Materials Science. - 1998. Vol. 3, iss. 5. - Pp. 480-485. - DOI: 10.1016/S1359-0286(98)80011-9

3. Ambros, S. Temperature-controlled microwave-vacuum drying of lactic acid bacteria: Impact of drying conditions on process and product characteristics / S. Ambros, P. Foerst, U. Kulozik // Journal of Food Engineering. - 2018. -Vol. 224. - Pp. 80-87. - DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2017.12.025

4. Evolution of carotenoids, sensory profiles and volatile compounds in microwave-dried fruits of three different loquat cultivars (Eriobotrya japonica Lindl.) / V. Farina, L. Cinquanta, F. Vella, S. Niro, G. Panfili, A. Metallo, G. Cuccurullo, O. Corona // Plant Foods for Human Nutrition. -2000. - Vol. 75. - Pp. 200-207. - DOI: 10.1007/s11130-020-00801-7

5. Effects of conventional and nonconventional drying on the stability of Bifidobacterium animalis subsp. lactis INL1 / M. F. Zacarías, J. A. Reinheimer, G. Vinderola, U. Kulozik, S. Ambros // International Journal of Dairy Technology. - 2020. - Vol. 73, iss. 3. - Pp. 625-633. - DOI: 10.1111/1471-0307.12684

6. Brodie, G. Microwave Heating in Moist Materials / G. Brodie // Advances in Induction and Microwave Heating of Mineral and Organic. 2011. - Pp. 553584. - DOI: 10.5772/13422

7. Выбор оптимальной структуры построения СВЧ-комплекса обработки термореактивных композитных материалов / В. И. Анфиногентов, Г. А.

Морозов, О. Г. Морозов, А. Р. Насыбуллин, Р. Р. Самигуллин, А. С. Шакиров. 2012. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Т. 14. № 1-2. - С. 525-528.

8. Khan, T. H. Smart microwave oven with image classification and temperature recommendation algorithm / T. H. Khan // International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE). - 2018. - Vol. 8, iss. 6. -Pp. 4239-4252. - DOI:10.11591/ijece.v8i6.pp4239-4252

9. Ambros, S. Microwave-freeze drying of lactic acid bacteria: Influence of process parameters on drying behavior and viability / S. Ambros, R. Mayer, B. Schumann, U. Kulozik // Innovative Food Science & Emerging Technologies. - 2018. - Vol. 48. - Pp. 90-98. DOI: 10.1016/j.ifset.2018.05.020

10. Drying rate control in microwave assisted processing of sliced apples / G. Cuccurullo, L. Giordano, A. Metallo, L. Cinquanta // Biosystems Engineering. - 2018. - Vol 170. - Pp. 24-30. - DOI: 10.1016/ j .biosystemseng.2018.03.010

11. Study of the drying process of ginger (Zingiber officinale Roscoe) slices in microwave fluidized bed dryer / W. Lv, S. Li, Q. Han, Y. Zhao, H. Wu // Drying Technology. - 2016. - Vol. 34, iss. 14. - Pp. 1690-1699. - DOI: 10.1080/07373937.2015.1137932

12. Микроволновая обработка термореактивных и термопластичных полимеров / Г. А. Морозов, О. Г. Морозов, А. Р. Насыбуллин, Р. Р. Самигуллин // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. - 2011. - Т. 14, № 3. - С. 114-121.

13. Лапочкин, М. С. Разработка и исследование СВЧ-устройств для плавления снежно-ледяной массы: автореферат и диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / М. С. Лапочкин. - Казань, 2013. - 153 с.

14. Auksornsri, T. Developing model food systems with rice based products for microwave assisted thermal sterilization / T. Auksornsri, E. R. Bornhorst,

J. Tang, Z. Tang, S. Songsermpong // LWT - Food Science and Technology.

- 2018. - Vol. 96. Pp. 551-559. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.05.054

15. Bornhorst, E. R. Development of model food systems for thermal pasteurization applications based on Maillard reaction products / E. R. Bornhorst, J. Tang, S. S. Sablani, G. V. Barbosa-Cánovas // LWT - Food Science and Technology. -2017. - Vol. 75. - Pp. 417-424. https://doi.org/10.1016Zj.lwt.2016.09.020

16. Effecton orange juice of batch pasteurization in an improved pilot-scale microwave oven / L. Cinquanta, D. Albanese, G. Cuccurullo, M. M. Di // Journal of Food Science. 2010. - Vol. 75, iss. 1. - Pp. E46-E50. - DOI: 10.1111/j.1750-3841.2009.01412.x

17. Application of non-enzymatic browning of fructose for heating pattern determination in microwave assisted thermal pasteurization system / D. Jain, J. Wang, F. Liu, J. Tang, S. Bohnet // Journal of Food Engineering. - 2017.

- Vol. 210. - Pp. 27-34. - DOI: 10.1016/i.ifoodeng.2017.04.014

18. A new chemical marker-model food system for heating pattern determination of microwave-assisted pasteurization processes / J. Wang, J. Tang, F. Liu, S. Bohnet // Food and Bioprocess Technology. - 2018. - Vol. 11(7). - Pp. 1274-1285. - DOI: 10.1007/s11947-018-2097-2

19. Низкоинтенсивные СВЧ-технологии (проблемы и реализации) / Г. А. Морозов, О. Г. Морозов, Ю. Е. Седельников, Н. Е. Стахова, В. В. Степанов; под ред. Г. А. Морозова и Ю. Е. Седельникова. - Москва: Радиотехника, 2003. - 112 с.

20. Патент России № 96100903/09, 1996. Способ измерения распределения теплового поля нагрева микроволновым излучением и устройство для его осуществления / Морозов Г. А., Чони Ю. И., Застела М. Ю. и др.

21.Жуков, А. Г. Тепловизионные приборы и их применение / А. Г. Жуков, А. Н. Горюнов, А. А. Кальфа ; под ред. Н. Д. Девяткова. - Москва: Радио и связь, 1983. - 168 с.

22. Голография. Методы и аппаратура / под ред. В. М. Гинзбург и Б. М. Степанова. - Москва: Сов. Радио, 1974.

23.Аглиуллин, А. Ф. Повышение эффективности устройств управления микроволновых технологических установок на основе вероятностных подходов : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / А. Ф. Аглиуллин. - Казань, 2002.

24. Архангельский, Ю. С. Проблемы применения математических методов при проектировании СВЧ-установок для обработки сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов / Ю. С. Архангельский // Материалы 6-й Всесоюзной НТК «Электрофизические методы обработки пищевых продуктов». -Москва: МИПБ, 1989. - С.101-103.

25.Линнег, Ф. Измерение температур в технике / Ф. Линнег; пер. с нем.; под ред. Л. А. Чарихова. - Москва: Металлургия, 1980. - 554 с.

26.Бусурин, В. И. Волоконно-оптические датчики: физические основы, вопросы расчета и применения / В. И. Бусурин, Ю. Р. Носов. - Москва: Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.

27. Тарасов, Д. А. Автогенераторный метод автоматизированной оценки параметров неоднородных материалов в процессе их обработки в СВЧ-поле: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Д. А. Тарасов. - Москва, 1999.

28. Излучение черных тел / под ред. З. А. Цейтлина.

29. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник в двух книгах / под ред. В. В. Клюева. - Т. 1. - Москва: Машиностроение, 1986. - 488 с.

30. Temperature control for microwave oven Patent US4553011A United States / Inventor: Takeshi Nakata, Atsushi Horinouchi, Kazuo Taino, Current Assignee: Sanyo Electric Co Ltd Worldwide applications, data of Patent Nov.12, 1985 https://patents.google.com/patent/US4553011A/en

31. JP4217477B2 Diagnostic aid device, Other languages - Japanese, Inventor

Current Assignee, 2002-12-27 Application filed by Hoya Corp, 2004-07-29 Publication

32. JP4220840B2 Method for removing inclusions in tundish and weir used therefor, Other languages - Japanese, Inventor - ^Л ШП, Current Assignee - Krosaki Harima Corp, 2003-06-12 Application filed by Krosaki Harima Corp, Publication 2009-02-04.

33. Microwave oven with a single thermostat to sense temperature of both the magnetron and the microwave cavity US5575943A United States Inventor Jong W. LeeCurrent, Assignee LG Electronics Inc, Jul. 24, 1979. URL: https://patents.google.com/patent/US5575943A/en (дата обращения: 11.08.2022).

34. Microwave oven with two dimensional temperature image IR-sensors US5796081A United States/Hakan Carlsson,Mats Idebro/Current Assignee: Whirlpool Corp,18.08.1998 https://patents.google.com/patent/US5796081A/en?oq=5796081

35. Математическое моделирование и экспериментальное исследование процесса микроволновой сушки органических отходов / В. И. Анфиногентов, Г.А. Морозов, О.Г. Морозов и др. // Вестник НЦБЖД. 2020. № 3 (45). С. 142-149.

36. Пат. 2720127 Российская Федерация, МПК H05B6/68(2020.02). Способ и устройство контролируемого СВЧ-нагрева / И. В. Лисиненко, И. Н. Лисиненко; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «МАИ» (RU). - № 2019133301; заявл. 21.10.2019; опубл.: 24.04.2020, Бюл. № 12. - 2 c.

37.Cuccurullo, G. Infrared thermography assisted control for apples microwave drying / G. Cuccurullo, L. Giordano, D. Albanes, L. Cinquanta, M. D. Matteo // Journal of Food Engineering. - 2012. - Vol. 112. - Pp. 319-325. -DOI:10.1016/j.jfoodeng.2012.05.003

38.Bows, J. Infrared imaging feels the heat in microwave oven / J. Bows, K. Joshi // Physics World. - 1992. - Vol. 5. Pp. 21-22. - D01:10.1088/2058-7058/5/8/26

39.Temperature monitoring based on image processing for intelligent microwave heating / C. Liyan, G. Min, X. Qingyu, W. Junhao, X. Ning // Proceedings of the 27th Chinese Control and Decision Conference (2015 CCDC), Qingdao, China, 23-25 May 2015. - 2015. - Pp. 1397-1401.

40. Sanchez, I. Temperature control in microwave combination ovens / I. Sanchez J. R. Banga, A. A. Alonso // Journal of Food Engineering. - 2000. Vol. 46. Pp. 21-29. - DOI: 10.1016/S0260-8774(00)00065-0

41. Cabrera, J. M. Feedback control procedure for energy efficiency optimization of microwave-heating ovens / J. M. Cabrera, J. L. P. Molina, A. Toledo // Measurement. - 2009. - Vol. 42. - Pp. 1257-1262. - DOI: 10.1016/j.measurement.2009.04.006

42.Li, Z. Optimal power control strategies in microwave drying / Z. Li, G. S. V. Raghavan, V. Orsat // Journal of Food Engineering. - 2010. - Vol. 99, iss. 9. - Pp. 263-268. - DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2010.02.024

43.June Intelligent Oven. 2019. Available online: https://juneoven.com (accessed on 10 December 2019).

44.Khan, T. H. Smart microwave oven with image classification and temperature recommendation algorithm / T. H. Khan // International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE). - 2018. - Vol. 8, iss. 6. -Pp. 4239-4252. - DOI:10.11591/ijece.v8i6.pp4239-4252

45.Khan, T. H. Towards an autonomous temperature feedback microwave oven with thermal imaging / T. H. Khan // Proceedings of the IEEE International Conference on Electro Information Technology (EIT 2018), Rochester, MI, USA, May 2018. - 2018. - Pp. 444-448.

46. Belotserkovsky, E. Infrared fiberoptic temperature control of the heating process in a microwave oven / E. Belotserkovsky, O. Shenfeld, A. Katzir //

IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 1994. - Vol. 42, iss. 5. - Pp. 901-903. - DOI: 10.1109/22.293547

47. Седельников, Ю. Е. Датчик интенсивности электромагнитного поля / Ю. Е. Седельников, В. Н. Лаврушев, А. И. Мишин // АС СССР. - № 1659913.- 1989. - 19 июня.

48. Лапшинов Б. А. Методы измерения температуры в технологиях сверхвысокочастотного нагрева // Измерительная техника. - 2021. -№ 6. С. 20-28. - DOI: 10.32446/0368-1025it.2021-6-20-28

49. Glorot, X. Understanding the difficulty of training deep feedforward neural networks / X. Glorot, B. Yoshua // In Proceedings of the 13th International Conference on Artificial Intelligence and Statistics, Sardinia, Italy, 13-15 May 2010. - 2010. - Pp. 249-256.

50. Delving deep into rectifiers: Surpassing human-level performance on ImageNet classification / K. He, X. Zhang, S. Ren, J. Sun // In Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision, Santiago, Chile, 7-13 December 2015. - 2015. - Pp. 1026-1034.

51. Culshaw B. On Optical Fiber Communications / B. Culshaw, D. E. Davis, S. A. Kingsley // IV Europian Conference, Ge^va, Italy. - 1978. - Р. 115.

52. Eickhoff W. Temperature sensing by mode-mode interference in birefringent optical fibers // Optics Letters. 1981. - Vol. 6, iss. 4. - Р. 204206. - DOI: 10.1364/OL .6.000204

53. Hernandez, G. TESS: a high-luminosity high-resolution twin-etalon canning spectrometer / G. Hernandez, O. A. Mills, and J. L. Smith // Applied ptics. -1981. - Vol. 20(21). - Pp. 3687-3688. - DOI: 10.1364/AO.20.003687

54. Дайкун Дж. Волоконно-оптические датчики / Дж. Дайкун, Б. Кулшав. - Москва: Мир, 1992. 456 c.

55. Schena, E. Fiber Optic Sensors for temperature monitoring during thermal treatments: an overview / E. Schena [et. al.] // Sensors. - 2016. - Vol. 16, № 7. - P. 1144. - DOI: 10.3390/s16071144

56. Volkov, P. V. Optical monitoring of technological parameters during molecular-beam epitaxy / P. V. Volkov [et. al.] // Semiconductors. - 2012. -Vol. 46, № 12. - P. 1471-1475.

57.Vallan, A. A plasma modified fiber sensor for breath rate monitoring / A. Vallan [et. al.] // 2014 IEEE International Symposium on Medical Measurements and Applications (MeMeA). - 2014. - P. 1-5.

58. Куприянов, В. Г. Волоконно-оптические технологии в распределенных системах экологического мониторинга // В. Г. Куприянов, О. А. Степущенко, В. В. Куревин и др. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13, № 4-4. - С. 10871091.

59. Васильев, С. А. Фотоиндуцированные волоконные решетки показателя преломления и их применения / С. А. Васильев, О. И. Медведков, И. Г. Королев, Е. М. Дианов // Фотон-Экспресс. Наука. - 2004. - № 6. - С. 163-183.

60. Srimannarayana, K. Fiber Bragg grating and long period grating sensor for simultaneous measurement and discrimination of strain and temperature effects / K. Srimannarayana et al. // Optica Applicata. - 2008. - V. XXXVIII, no 3. - Pp. 601-609.

61. Нуреев, И. И. Радиофотонные полигармонические системы интеррогации комплексированных датчиков на основе волоконных брэгговских решеток. Ч. 1. Радиофотонные полигармонические методы зондирования / И. И. Нуреев // Прикладная фотоника. - 2016. - Т. 3, № 3. - С. 193-220.

62. Нуреев, И. И. Радиофотонные полигармонические системы интеррогации комплексированных датчиков на основе волоконных брэгговских решеток. Ч. 2. Единое поле комплексированных датчиков / И. И. Нуреев // Прикладная фотоника. - 2016. - Т. 3, № 3. - С. 221-251.

63.Нуреев, И. И. Радиофотонные полигармонические системы интеррогации комплексированных датчиков на основе волоконных

брэгговских решеток. Ч. 3. Полигармонические системы интеррогации комплексированных волоконно-оптических датчиков / И. И. Нуреев // Прикладная фотоника. - 2017. - Т. 4, № 2. - С. 139-170.

64. Морозов, О. Г. Единое поле комплексированных вод в системах контроля параметров безопасности скоростных транспортных средств / О. Г. Морозов, Ю. Е. Польский / Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева. - 1997. - № 4. - С. 27.

65.Аглиуллин, Т. А. Многоадресные волоконные брэгговские структуры в радиофотонных сенсорных системах / Т. А. Аглиуллин,

B. И. Анфиногентов, Рус. Ш. Мисбахов, О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов // Труды учебных заведений связи. - 2020. - Т. 6, № 1. - С. 6-13. - - DOI: 10.31854/1813-324X-2020-6-1-6-13.

66.Морозов, О. Г. Адресные волоконные брэгговские структуры в квазираспределенных радиофотонных сенсорных системах / О. Г. Морозов, А. Ж. Сахабутдинов // Компьютерная оптика. - 2019. - № 4. -

C. 535-543.

67. Мисбахов, Рус. Ш. Волоконные брэгговские решетки с двумя фазовыми сдвигами как чувствительный элемент и инструмент мультиплексирования сенсорных сетей / Рус. Ш. Мисбахов, Рие. Ш. Мисбахов, О. Г. Морозов и др. // Инженерный вестник Дона. - 2017. -Т. 46. - № 3 (46). - С. 24.

68. Defraeye, T. Advanced computational modelling for drying processes - A review / T. Defraeye. - Applied Energy. - 2014. - Vol. 131. -Pp. 323-344. - DOI: 10.1016/j.apenergy.2014.06.027

69. Wyrzykowski, M. The effect of external load on internal relative humidity in concrete / M. Wyrzykowski, P. Lura // Cement and Concrete Research. -2014. - Vol. 65. - Pp. 58-63. - DOI: 10.1016/j.cemconres.2014.07.011

70. Moon, H. J. The effect of moisture transportation on energy efficiency and IAQ in residential buildings / H. J. Moon, S. H. Ryu, J. T. Kim // Energy

Build. - 2014. - Vol. 75. - Pp. 439-446. - DOI: 10.1016/j.enbuild.2014.02.039

71. Building stone condition monitoring using specially designed compensated optical fiber humidity sensors / T. Sun, K. T. Grattan, S. Srinivasan, P. M. Basheer, B. J. Smith, H. A. Viles // IEEE Sensors Journal. - 2012. - Vol. 12.

- Pp. 1011-1017.

72. Optical fiber relative humidity sensor based on a FBG with a di-ureasil coating / S. F. Correia, P. Antunes, E. Pecoraro, P. P. Lima, H. Varum, L. D. Carlos, R. A. Ferreira, P. S. André // Sensors. - 2012. - Vol. 12. - Pp. 88478860. - DOI: 10.3390/s120708847

73.Toward a new generation of photonic humidity sensors / S. A. Kolpakov, N. T. Gordon, C. Mou, K. Zhou // Sensors. - 2014. - Vol. 14. - Pp. 3986-4013.

- DOI: 10.3390/s140303986

74.Sikarwar, S. Opto-electronic humidity sensor: A review / S. Sikarwar, B. C. Yadav // Sensors and Actuators A: Physical - 2015. - Vol. 233. - Pp. 54-70.

- DOI: 10.1016/j.sna.2015.05.007

75.Fan, L. Review of fiber optic sensors for corrosion monitoring in reinforced concrete / L. Fan, Y. Bao // Cement and Concrete Composites. - 2021. -Vol. 120. - P. 104029. - DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2021.104029

76.Quartz crystal microbalance humidity sensors integrated with hydrophilic polyethyleneimine-grafted polyacrylonitrile nanofibers / A. Rianjanu, T. Julian, S. N. Hidayat, N. Yulianto, N. Majid, I. Syamsu, H. S. Wasisto, K. Triyana // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2020. - Vol. 319. - P. 128286. - DOI: 10.1016/j.snb.2020.128286

77.Gas and humidity sensing with quartz crystal microbalance (QCM) coated with graphene-based materials—A mini review / F. Fauzi, A. Rianjanu, I. Santoso, K. Triyana // Sensors and Actuators A: Physical. - 2021. - Vol. 330. - P. 112837. - DOI: 10.1016/j.sna.2021.112837

78.A comparative study of capacitive humidity sensor based on keratin film, keratin/graphene oxide, and keratin/carbon fibers / H. Hammouche, H.

Achour, S. Makhlouf, A. Chaouchi, M. Laghrouche // Sensors and Actuators A: Physical. - 2021. - Vol. 329. - P. 112805. - DOI: 10.1016/j.sna.2021.112805

79.Najeeb, M. A. Organic Thin-Film Capacitive and Resistive Humidity Sensors: A Focus Review / M. A. Najeeb, Z. Ahmad, R. A. Shakoor // Advanced Materials Interfaces. - 2018. - Vol. 5. - P. 1800969. - DOI: 10.1002/admi.201800969

80.Recent Developments in Fiber Optics Humidity Sensors / J. Ascorbe, J. M. Corres, F. J. Arregui, I. R. Matias // Sensors. - 2017. - Vol. 17. - P. 893. -DOI: 10.3390/s 17040893

81. US4162381A Microwave oven sensing system InventorRonald G. BuckCurrent Assignee Goodman Co LP 1977-08-30 Application filed by Litton Systems Inc 1979-07-24 Publication

82.Modelling and record technologies of address fibre Bragg structures based on two identical ultranarrow gratings with different central wavelengths O. G. Morozov, A. Z. Sakhabutdinov, I. I. Nureev et al. // Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - Vol. 1368. - P. 022049.

83.EP0289000B1 Automatischer Heizapparat InventorIsao Kasai Current Assignee OFFERTA DI LICENZA AL PUBBLICO Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd 1988-04-27 1993-08-25 Publication

84.EP0078607B1 Automatisches Heizgerät mit Fühler InventorShigeki UedaCurrent Assignee Panasonic Holdings Corp 1982-09-29 Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd 1987-12-02 Publication

85.EP0688149A1 Verfahren zur Regelung des Feuchtigkeitsemissions eines Mikrowellenofens und Mikrowellenofen mit Feuchtigkeitssensorregelung durch den Verfahren InventorMats Gunnar C/O Whirlpool Italia S.R.L. IdebroCurrent Assignee Whirlpool Corp 1995-05-15 Application filed by Whirlpool Europe BV, 2002-02-27 Publication

86.US6774347B2 Microwave oven with humidity sensor InventorJong-Chull ShonKeun-Seuk OhSo-Hyun LeeWon-woo LeeCurrent Assignee Samsung

Electronics Co Ltd 2001-12-07 Application filed by Samsung Electronics Co Ltd 2004-08-10 Publication

87.Transverse load sensing by use of pi-phase-shifted fiber Bragg gratings/ Michel LeBlanc, Sandeep T. Vohra, Tsung E. Tsai, E. Joseph Friebele // Optics Letters. - 1999. - Vol. 24, iss. 16. - Pp. 1091-1093. - DOI: 10.1364/0L.24.001091

88. Fuzzy logic control of relative humidity in microwave drying of hawthorn / Jing Li a, Zhenfeng Li a, G. S. V. Raghavan, Feihu Song, Chunfang Song, Mingbao Liu, Yongsheng Pei, Wenjie Fu, Wenkai Ning // Journal of Food Engineering. 2021. - Vol. 310. - P. 110706. - DOI: 10.1016/j.j foodeng.2021.110706

89.JP4553011B2 Mass spectrometer Other languages Japanese Inventor ШЛ /№ 2005-09-16 Application filed by Shimadzu Corp 2010-09-29 Publication

90. Tareq Khan An Intelligent Microwave Oven with Thermal Imaging and Temperature Recommendation Using Deep Learning/ February 2020 Applied System Innovation 3(1): 13 License CC BY -DOI: 10.3390/asi3010013

91. Измерение мощности на СВЧ / М. И. Билько, А. К. Томашевский, П. П. Шаров, Е. А. Баймуратов. - Москва: Советское радио, 1976. 168 с.

92. свч-минерализатор.рф (дата обращения: 11.08.2022)

93. Кувшинов, Н. Е. Математическая модель микроволнового нагрева обрабатываемой среды и термопреобразователей для контроля распределения температуры модернизированным калориметрическим методом/ Кувшинов Н. Е. / Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2021. - № 3 (51). - С. 103-112.

94. On-line NDE monitoring for microwave reticulation of thermosetting resins / G. A. Morozov, O. G. Morozov // Proceedings of SPIE - The International

Society for Optical Engineering. Nondestructive Evaluation of Materials and Composites II. sponsors: SPIE, FAA, NTIAC, Federal Highway Administration; editors: S. R. Doctor, C. A. Lebowitz, G. Y. Baaklini. - San Antonio, TX, 1998. - С. 264-270.

95. Морозов, О. Г. Единое поле комплексированных вод в системах контроля параметров безопасности скоростных транспортных средств / О. Г. Морозов, Ю. Е. Польский / Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева. - 1997. - № 4. - С. 27.

96.Perspectives of fiber sensors based on optical reflectometry for nondestructive evaluation / O. G. Morozov, Y. E. Pol'ski // Progress in Biomedical Optics and Imaging. - 1997. - Т. 2944. - С. 178.

97.The Application of MPC in Microwave Heating Process Based on Model Constructed by Lambert's Law Combined with Temperature / Jianshuo Li, Qingyu Xiong, Kai Wang, Xin Shi, Shan Liang, and Min Gao //

Mathematical Problems in Engineering. - 2015 - Vol. 2015.--DOI:

10.1155/2015/610490

98.A microwave heat transfer model for a rotating multi-component meal in a domestic oven: development and validation / K. Pitchai, J. Chen, S. Birla, R. Gonzalez, D. Jones, J. Subbiah // Journal of Food Engineering. - 2014. -Vol. 128. - Pp. 60-71. - DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2013.12.015

99.Geedipalli, S. S. R. Modeling the heating uniformity contributed by a rotating turntable in microwave ovens / S. S. R. Geedipalli, V. Rakesh, A. K. Datta // Journal of Food Engineering. 2007. - Vol. 82, no. 3. - Pp. 359-368.

- DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2007.02.050

100.Ayappa, K. G. Resonant microwave power absorption in slabs / K. G. Ayappa // Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy. 1999.

- Vol. 34, no. 1. - Pp. 33-41. - DOI: 10.1080/08327823.1999.11688386

101.Bhattacharya M. A novel closed-form analysis on asymptotes and resonances of microwave power / M. Bhattacharya, T. Basak // Chemical

Engineering Science. -2006. - Vol. 61, no. 19. - Pp. 6273-6301. - DOI: 10.1016/j.ces.2006.06.004

102.Basak, T. Analysis of resonances during microwave thawing of slabs / T. Basak // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2003. - Vol. 46, no. 22. - Pp. 4279-4301. - DOI: 10.1016/S0017-9310(03)00212-6

103.Basak T. Theoretical analysis on pulsed micro-wave heating of pork meat supported on ceramic plate / T. Basak, B. S. Rao // Meat Science. 2010. -Vol. 86, no. 3. - Pp. 780-793. - DOI: 10.1016/j.meatsci.2010.06.021

104.Huang, K. The precise condition of thermal runaway in microwave heating on chemical reaction / K. Huang, B. Lu // Science in China, Series E: Technological Sciences. 2009. - Vol. 52, no. 2. - Pp. 491-496. - DOI: 10.1007/S11431 -008-0286-3

105. A study of the power absorption and temperature distribution during microwave reheating of instant rice / D. M. Fan, C. X. Li, W. R. Ma, J. X. Zhao, H. Zhang, W. Chen // International Journal of Food Science and Technology. - 2011. - Vol. 47, no. 3. - Pp. 640-647. - DOI: 10.1111/j.1365-2621.2011.02888.x

106.Rattanadecho, P. Theoretical and experimental investigation of microwave thawing of frozen layer using a microwave oven (effects of layered configurations and layer thickness) / P. Rattanadecho // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2004. - Vol. 47, no. 5. - Pp. 937-945. -DOI: 10.1016/j.ij heatmasstransfer.2003.08.019

107.Campanone L. A. Mathematical modeling and simulation of microwave thawing of large solid foods under different operating conditions / L. A. Campanone, N. E. Zaritzky // Food and Bioprocess Technology. 2010. -Vol. 3, no. 6. - Pp. 813-825. - DOI: 10.1007/s11947-009-0249-0

108.Hemis, M. Microwave-assisted thin layer drying of wheat / M. Hemis, C. B. Singh, D. S. Jayas // Drying Technology. - 2011. - Vol. 29, no. 10. - Pp. 1240-1247. - DOI: 10.1080/07373937.2011.584999

109.Arballo, J. R. Modeling of microwave drying of fruits / J. R. Arballo, L. A. Campanone, R. H. Mascheroni // Drying Technology. 2010. - Vol. 28, no. 10. - Pp. 1178-1184. - D01:10.1080/07373937.2010.493253

110.Пат. 2777526 C1 Российская Федерация, МПК G01K 7/01 (2006.01), G01K 11/32 (2006.01). Способ измерения распределения теплового поля нагрева СВЧ-излучением и устройство для его осуществления / Кувшинов Н. Е., Мисбахов Рин. Ш., Мисбахов Рус. Ш., Морозов О. Г., Морозов Г. А., и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Казанский государственный энергетический университет». - № 2021126076/28(055130); заявл. 03.09.2021; опубл.: 05.08.2022, Бюл. № 31. - 2 с.

111. Кувшинов, Н. Е. Радиофотонная система измерений распределения температур и интенсивности электромагнитного поля в рабочей камере лабораторной технологической установки СВЧ-диапазона / Н. Е. Кувшинов, Рин. Ш. Мисбахов, Рус. Ш. Мисбахов и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2021. - № 3 (51). - С. 77-92.

112. Кувшинов, Н. Е. Квазираспределенная волоконно-оптическая сенсорная сеть для контроля распределения интенсивности ЭМП и температуры в закрытой рабочей СВЧ-камере модернизированным калориметрическим методом / Рин. Ш. Мисбахов, Рус. Ш. Мисбахов, Г. А. Морозов, О. Г. Морозов // Электроника, фотоника и киберфизические системы. - 2022. - № 2. - С. 23-38.

113. Кувшинов, Н. Е. Сравнение модулей измерения температур и интенсивности ЭМП / Н. Е. Кувшинов // V Научный форум телекоммуникации: теория и технологии ТТТ-2021: материалы XIX Международной научно-технической конференции. - Самара, 2021. -С. 165-166.

114. Кувшинов, Н. Е. Радиофотонный модуль измерения температур и интенсивности ЭМП / Н. Е. Кувшинов Р. Ш. Мисбахов // V Научный форум телекоммуникации: теория и технологии ТТТ-2021: материалы XIX Международной научно-технической конференции. - Самара, 2021. - С. 167-168.

115. Кувшинов, Н. Е. Концепция применения радиофотонных сенсоров для контроля СВЧ технологических процессов / Н. Е. Кувшинов, Р. Ш. Мисбахов, Г. А. Морозов, А. Р. Насыбуллин // Ядерные технологии: от исследований к внедрению - 2022: сборник материалов научно-практической конференции. - Нижний Новгород, 2022. - С. 181-182.

116. Кувшинов, Н. Е. Радиофотонные сенсоры для контроля характеристик рабочих СВЧ-камер / Н. Е. Кувшинов, Рин. Ш. Мисбахов, Рус. Ш. Мисбахов // Ядерные технологии: от исследований к внедрению - 2022: сборник материалов научно-практической конференции. - Нижний Новгород, 2022. - С. 183-184.

117. López-Amo, M. Networks of Fiber Optics Sensors and their Applications/ M. López-Amo // Advanced Photonic Topics. - University of Cantabria, 1997.

118.López-Amo, M. Multiplexing techniques for FBG sensors, in: Fiber Bragg Gratings Sensors: Research Advancements, Industrial Applications and Market Exploitation / M. Lopez-Amo, J. M. Lopez-Higuera. - Bentham Science Publishers, 2011.

119.Kirkendall, C. K. Overview of high performance fibre-optic sens-ing / C. K. Kirkendall, A. Dandridge, J. Phys. D // Appl. Phys. - 2004. - Vol. 37, no. 18. - P. 197-R216. - DOI: 10.1088/0022-3727/37/18/R01

120.URL: https://skomplekt.com/tovar/1/1/9999891924/ (дата обращения: 14.06.2022).

121.Bhaskar, C. V. N. Recent advancements in fiber Bragg gratings based temperature and strain measurement / С. V. N. Bhaskar, S. Pal, P. K.

Pattnaik // Results in Optics. - 5. - 2021. 100130. - - DOI: 10.1016/j.rio.2021.100130.

122.Srimannarayana, K. Fiber Bragg grating and long period grating sensor for simultaneous measurement and discrimination of strain and temperature effects / K. Srimannarayana et al.//Optica Applicata. - 2008. - V. XXXVIII, no 3. - Р. 601-609.

123. С. А. Фотоиндуцированные волоконные решетки показателя преломления и их применения / С. А. Васильев, О. И. Медведков, И. Г. Королев, Е. М. Дианов // Фотон-Экспресс. Наука. - 2004. - № 6. -С. 163-183.

124. https://ibsen.com/products/interrogation-monitors/ (дата обращения: 14.06.2022).

125.Ben Zaken, B. B. An 8-Channel Wavelength MMI Demultiplexer in Slot Waveguide Structures / B. B. Ben Zaken, T. Zanzury, D. Maka // Materials 2016. - Vol. 9. - P. 881. DOI: 10.3390/ma9110881

126.Advances Spatial-Division Multiplex Measurement Systems Propositions-From Telecommunication to Sensing Applications: A Review / Y. Weng, E. Ip, Z. Pan, T. Wang // Sensors. - 2016. - Vol. 16. - P. 1387. - DOI: 10.3390/s16091387

127.Fabry-Perot temperature sensors for quasi-distributed measurement utilizing OTDR / P. Xu, F. Pang, N. Chen, Z. Chen, T. Wang // Journal of Electronic Science and Technology. China. - 2008. - Vol. 6. - Pp. 393-395.

128.A Theoretical Study and Numerical Simulation of a Quasi-Distributed Sensor Based on the Low-Finesse Fabry-Perot Interferometer: Frequency-Division Multiplexing / José Trinidad Guillen Bonilla, Alex Guillen Bonilla, Verónica M. Rodríguez Betancourtt, Héctor Guillen Bonilla, Antonio Casillas Zamora / Sensors (Basel) 2017 Apr 14;17(4):859. - DOI: 10.3390/s17040859.

129.Miridonov, S. V. Resolution limits and efficient signal processing for fiber optic Bragg grating sensors with direct spectroscopic detection / S. V.

Miridonov, M. G. Shlyagin, V. V. Spirin // In Proceedings of the Optical Measurements Systems for Industrial Inspection III, Munich, Germany, 2326 June 2003.

130.Сахбиев, Т. Р. Многочастотный и векторный методы мониторинга тонкопленочных фильтров / Т. Р. Сахбиев [и др.] // Проблемы техники и технологии телекоммуникаций. Оптические технологии в телекоммуникациях: материалы XX Международной научно-технической конференции; XVI Международной научно-технической конференции. 2018. - С. 205-207.

131.Мисбахов, Рин. Ш. Адресный волоконно-оптический датчик акустического обнаружения частичного разряда в комплектных распределительных устройствах / Рин. Ш. Мисбахов, А. Н. Васёв, А. Ж. Сахабутдинов, И. И. Нуреев, О. Г. Морозов, К. А. Липатников // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2019. - Т. 15, № 3. - С. 101-110. - DOI: 10.17122/1999-5458-2019-15-3-101110.

132. Каримов, К. Г. Радиофотонная сенсорная система на базе массива многоадресных брэгговских структур / К. Г. Каримов, О. Г. Морозов, Р. Ш. Мисбахов, В. И. Анфиногентов, А. Ж. Сахабутдинов // V Научный форум телекоммуникации: теория и технологии ТТТ-2021: материалы XIX Международной научно-технической конференции. - Самара, 2021. - С. 80-81.

133.Twin-Grating Fiber Optic Sensors Applied on Wavelength-Division Multiplexing and Its Numerical Resolution / J. T. G. Bonilla, H. G. Bonilla, A. C. Zamora, G. A. V. Gómez, N. E. F. Rodríguez, A. G. Bonilla and J. R. Gómez // IntechOpen. - 2018. - Chapter 10. - Pp. 179-195. - DOI: 10. 5772/intechopen.75586

134.CW Tunable Laser - Butterfly Package | II-VI Incorporated [Электронный ресурс]. - URL: https://ii-vi.com/product/cw-tunable-laser-butterfly-package/ (дата обращения: 27.08.2021).

135.Кузнецов, А.А. Волоконно-оптическое устройство измерения давления / Эшпай Р.А., Тяжелова А.А., Морозов О.Г. // Пат. 203788 Российская Федерация, МПК G01L; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ». - № 2020141292; заявл. 15.12.2020; опубл. 21.04.2021; Бюл. № 12. - 2 с.

136. Agliullin, T. Multi-Addressed Fiber Bragg Structures for Microwave-Photonic Sensor Systems / O. Morozov, A. Sakhabutdinov, V. Anfinogentov [et al.] // Sensors. - 2020. Vol. 20, no. 9. - p. 2693.

137. URL: https://radioprog.ru/post/663 (дата обращения 20.09.2022).

138. Wheelchair Pressure Ulcer Prevention Using FBG Based Sensing Devices / C. Tavares, M. F. Domingues, T. Paixao, N. Alberto, H. Silva, P. Antunes // Sensors. - 2019. - 12 с.

139. Эшпай, Р. А. Радиофотонные системы сбора информации о положении пациента в инвалидной коляске на основе линейно-чирпированных волоконных брэгговских решеток с фазовыми сдвигами: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Р. А. Эшпай. - Казань. - 2021. - 149 с.

140. Design of radar absorbing structures using glass/epoxy composite containing carbon black in X-band frequency ranges / J.-H. Oh, K.-S. Oh, C.-G. Kim, C.-S. Hong // Composites Part B: Engineering. - 2003. - Vol. 35. - Pp. 49-56. - DOI: 10.1016/j.compositesb.2003.08.011

141. Multifunctional Graphene Composites for Electromagnetic Shielding and Thermal Management at Elevated Temperatures / Z. Barani, F. Kargar, A. Mohammadzadeh, S. Naghibi, C. Lo, B. Rivera, A. A. Balandin // Advanced Electronic Materials. - 2020. - Vol. 6. - DOI: 10.1002/aelm.202000520

142. A temperature distribution prediction model of carbon fiber reinforced composites during microwave cure / Y. Li, X. Hang, N. Li, X. Hao // Journal of Materials Processing Technology. - 2016. - Vol. 230. - Pp. 280-287. -DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2015.12.001

143. Simulation of carbon fibre composites in an industrial microwave / B. Nuhiji, M. P. Bower, T. Swait, V. Phadnis, R. J. Day, R. J. Scaife // Materials Today: Proceedings. 12th International Conference on Composite Science and Technology (ICCST/12), 08-10 May 2019, Sorrento, Italy. -2020. - Vol. 34. - Part 1. - Pp. 82-92. URL: https://glyndwr.repository.guildhe.ac.uk/id/eprint/17576/1/GURO_REP_423 _Simulation of carbon fibre composites in an industrial microwave_ICCST_12 (002).pdf (дата обращения: 11.08.2022).

144. Li, Y. Tooling Design and Microwave Curing Technologies for the Manufacturing of Fiber-reinforced Polymer Composites in Aerospace Applications / Y. Li, N. Li, J. Gao // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014. - Vol. 70. - Pp. 591-606.

145. A new process control method for microwave curing of carbon fibre reinforced composites in aerospace applications / N. Li, Y. Li, J. Jelonnek, G. Link, J. Gao // Composites Part B Engineering. - 2017. - Vol. 122. - Pp. 61-70. - DOI: 10.1016/j.compositesb.2017.04.009

146. Tooling materials compatible with carbon fibre composites in a microwave environment / B. Nuhiji, T. Swait, M. P. Bower, J. E. Green, R. J. Day, R. J. Scaife // Composites Part B Engineering. - 2019. - Vol. 163. - Pp. 769778. - DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.01.047

147.Complex permittivity and microwave absorption properties of a composite dielectric absorber / S. Abbas, M. Chandra, A. Verma, R. Chatterjee, T. Goel // Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. - 2006. - Vol. 37. - Pp. 21482154.

148. Gogoi, J. P. Synthesis and microwave characterization of expanded graphite/novolac phenolic resin composite for microwave absorber applications / J. P. Gogoi, N. S. Bhattacharyya, K. J. Raju // Composites Part B Engineering. - 2011. - Vol. 42. - Pp. 1291-1297. - DOI: 10.1016/j.compositesb.2011.01.026

149. Electromagnetic shielding effectiveness of carbon fibre reinforced composites / D. Munalli, G. Dimitrakis, D. Chronopoulos, S. Greedy, A. Long // Composites Part B Engineering. - 2019. - Vol. 173. - Pp. 106906. -DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.106906

150.Graphene and Iron Reinforced Polymer Composite Electromagnetic Shielding Applications: A Review / S. Ayub, B. Guan, F. Ahmad, Y. Oluwatobi, Z. Nisa, M. Javed, A. Mosavi // Polymers. - 2021. - Vol. 13. - P. 2580. - DOI: 10.3390/polym13152580

151. Devender; Ramasamy, S.R. A review of EMI shielding and suppression materials / Ramasamy, S.R. // Proceedings of the International Conference on Electromagnetic Interference and Compatibility '99 (IEEE Cat. No. 99TH 8487), Hyderabad, India, 8 December 1997. - IEEE: New Brownswick, NJ, USA, 2002. - DOI: 10.1109/ICEMIC.1997.669850

152. Folgueras, L. d. C. Dielectric properties of microwave absorbing sheets produced by silicone and polyaniline / L. d. C. Folgueras, M. A. Alves, M. C. Rezende // Mater. Res. - 2010. - Vol. 13. - Pp. 197-201.

153. Magnetic porous CoNi@C derived from bamboo fiber combined with metal-organic-framework for enhanced electromagnetic wave absorption / Zhao Xiaoxiao et al. // Journal of Colloid and Interface Science. - 2021. -Vol. 595. - Pp. 78-87. - DOI: 10.1016/j.jcis.2021.03.109

154.Zhou, X. F. et al. Synthesis of F e3O4/carbon foams composites with broadened bandwidth and excellent electromagnetic wave absorption performance. Compos. Part. A-appl. S. 127, 105627 (2019).

155. Yan, X. The microwave-absorption properties and mechanism of phenyl silicone rubber/CIPs/graphene composites after thermal-aging in an elevated temperature / X. Yan, J. Guo, X. Jiang, // Scientific Reports. - 2022. -Vol. 12. - Article number: 4385 (2022). - DOI: 10.1038/s41598-022-08415-6

156. Кувшинов, Н. Е. ATP MULTIPHYSICS Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2017614235, 10.04.2017. Заявка № 2017611361 от 15.02.2017.

157. URL: https://3d-diy.ru/product/3d-printer-bizon-3 (дата обращения 11.08.2022)

158. Carballar A. WDM channel selector based on transmissive chirped moire fibre grating / A. Carballar, M. A. Muriel, J. Azana // Electronics Letters. 1999. - Vol. 35. - P. 386-388. - DOI: 10.1049/el: 19990289

159. Nasu Y. Multiple phase-shift superstructure fibre Bragg grating for DWDM systems / Y. Nasu, S. Yamashita // Electronics Letters. - 2001. -Vol. 37. - Pp. 1471-1472. - DOI: 10.1049/el:20010974

160. Temperature-Independent Stress and Displacement Bidirectional Sensing Tuned by an Applied Bilateral Cantilever Beam / Zhang W G, Huang Y L, Xiang Y et al // Chinese Physics Letters. 2002. - Vol. 19, no 1. - P. 76. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0256-307X/19/1/324 (дата обращения: 11.08.2022).

161. A Novel Method for Measuring the Photo-Induced Birefringence of Photosensitive Fibres Based on a Fibre Loop / D. S. Zhang, L. Jiang, B. Liu et al // Chinese Physics Letters. - 2003. - Vol. 20, no. 11. - P. 1966. - URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0256-307X/20/11/018 (дата обращения: 11.08.2022).

162. Варжель, С. В. Волоконные брэгговские решетки: учебное пособие / С. В. Варжель. - СПб.: Университет ИТМО, 2015. - 65 с.

163. Pereira, G. Study of strain-transfer of FBG sensors embedded in unidirectional composites/ G. Pereira, C. Frias, H. Faria et al. // Polym. Test. - 2013.- 32.- P.1006-1010.

164. Actualities and development on dynamic monitoring and diagnosis with distributed fiber Bragg grating in mechanical systems / Z. Zhou, Y. Tan, M. Liu et al. // J. Mech. Eng. - 2013. - Vol. 49. - Pp. 55-69.

165. Ren, L. Design and application of a fiber Bragg grating strain sensor with en-hanced sensitivity in the small-scale dam mode / L. Ren, J.Chen, H. Li et al. // Smart Materials and Structures - 2009. - Vol. 18, no. 3 - 035015. -DOI: 10.1088/0964-1726/18/3/035015

166.Мисбахов, Р. Ш. Радиофотонные адресные сенсорные системы на трехкомпонентных волоконных брэгговских структурах и их применение для решения задач интеллектуальной энергетики: диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук: / Р. Ш. Мисбахов. - Казань, 2020. - 601 с.

167. Васев, А. Н. Волоконно-оптическая многосенсорная система контроля интенсивности частичных разрядов и уровня относительной влажности в комплектных распределительных устройствах на основе адресных волоконных брэгговских решеток: автореферат и диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / А. Н. Васев. - Казань, 2019. - 185 с.

168. Buchhold, R. Mechanical stress in micromachined components caused by hu-midity-induced in-plane expansion of thin polymer films / Buchhold R. et al. // Thin Solid Films. - 1998. - Vol. 312. - Pp. 232-239.

169. Lu, P. Tuning the sensing responses of polymer-coated fiber Bragg gratings / P. Lu, L. Men, Q. Chen et al. // Journal of Applied Physics. -2008. - Vol. 104. - Pp. 1-3.

170. Effects of diametric load on fibre Bragg gratings fabricated in low birefringent fibre / R. B. Wagreich, W. A. Atia, H. Singh, and J. S. Sirkis // Electron. Lett. 1996. - Vol. 32. - Pp. 1223-1224. - DOI: 10.1049/el: 19960806

171. Lawrence, C. M. Measurement of transverse strains with fiber Bragg gratings / C. M. Lawrence, D. V. Nelson, E. Udd // Smart Structures and Materials 1997: Smart Sensing, Processing, and Instrumentation. - 1997. -Proc. SPIE 3042. - P. 218. - DOI: 10.1117/12.275739

172.J. R. Dunphy, G. Meltz, M. Varasi, A. Vannucci, M. Signorazzi, P. Ferraro, S. I. Imparato, and C. Voto, ''Embedded optical sensor capable of strain and temperature measurement using a single diffraction grating,'' U.S.patent 5,399,854 (March 21, 1995).

173. Stepanov, D. Yu High-resolution measurements of fibre Bragg grating transmission spectra / D. Yu Stepanov, J. Canning, Z. Brodzeli // European Conference on Optical Communication (ECOC'98) (Institute of Electrical and Electronics Engineers. - New York, 1998. - Pp. 407-409. - DOI: 10.1109/ecoc.1998.732622

174. Transverse load sensing by use of pi-phase-shifted fiber Bragg gratings / M. LeBlanc, S. T. Vohra, T. E. Tsai, E. J. Friebele // Optics Letters. -1999. - Vol. 24 - Pp. 1091-1093. - DOI: 10.1364/0L.24.001091

175. Transversal loading sensor based on tunable beat frequency of a dual-wavelength fiber laser / H. Fu, X. Shu, C. B. Mou, L. Zhang, S. He, I. Bennion // IEEE Photonics Technology Letters. - 2009. - Vol. 21. -Pp. 987-989. - DOI: 10.1109/LPT.2009.2021484

176. Kringlebotn, J. T. Polarimetric Er3+-doped fiber distributed-feedback laser sensor for differential pressure and force measurements / J. T. Kringlebotn, W. H. Loh, R. I. Laming. - Optics Letters. - 1996. - Vol. 21, iss. 22 -Pp. 1869-1871. DOU: 10.1364/OL.21.001869

177. Zhang, Y. Characteristics of the distributed Bragg reflector fiber laser sensor for lateral force measurement / Y. Zhang, B. O. Guan, H. Y. Tam // Optics Communications. - 2008. - Vol. 281, iss. 18. - Pp. 4619-4622. -DOI: 10.1016/j.optcom.2008.05.039

178. Simultaneous measurement of strain and load using a fiber laser sensor / L. Gao, L. Chen, L. Huang, S. Liu, Z. Yin, X. Chen // IEEE Sensors Journal. -2012. - Vol. 12. - P. 1513-1517.

179. Heterodyning Fiber Grating Laser Sensors / B. O. Guan, L. Jin, Y. Zhang, H. Y. Tam // Journal of Lightwave Technology. - 2012. - Vol. 30, iss. 8. -Pp. 1097-1112.

180. Microfiber Fabry-Perot interferometer fabricated by taper-drawing technique and its application as a radio frequency interrogated refractive index sensor / J. Zhang, Q. Sun, R. Liang, J. Wo, D. Liu, P. Shum // Optics Letters. - 2012. Vol. 37, iss. 14. Pp. 2925-2927. - DOI: 10.1364/OL.37.002925

181. Nakstad, H. Probing oil fields / H. Nakstad, J. T. Kringlebotn // Nature Photonics. - 2008. - Vol. 2. - Pp. 147-149.

182. Fiber Bragg grating (FBG) characterization and shaping by local pressure / C. J. S. de Matos, P. Torres, L. C. G. Valente, W. Margulis, R. Stubbe // Journal of Lightwave Technology. - 2001. - Aug. - Vol. 19, no. 8. - Pp. 1206-1211.

183. Fanqi, K. Transverse load sensing based on a dual-frequency optoelectronic oscillator / K. Fanqi, L. Wangzhe, Y. Jianping // Optics Letters. - 2013. - Vol. 38, iss. 14. - Pp. 2611-2613. - DOI: 10.1364/OL.38.002611

184. Microwave Photonic Filter With Two Independently Tunable Passbands Using a Phase Modulator and an Equivalent Phase-Shifted Fiber Bragg Grating / Gao Liang, Zhang Jiejun, Chen Xiangfei, Yao Jianping // IEEE transactions on microwave theory and techniques. - 2014. - Feb. - Vol. 62, no. 2. - Pp. 380-387.

185. URL: http://www.technicalsystems.ru/Mufelnaya-pech-SVCH-Laborant (дата обращения: 11.08.2022).

186. Хасанов, Ф.Ф. Колориметрические методы контроля распределения интенсивности тепловых полей в рабочих камерах микроволновых технологических комплексов / Ф.Ф. Хасанов, А.В. Галин, Л.М. Сарварова // Новая наука: Проблемы и перспективы. - 2016. № 7 - 1 (91). - С. 42 - 46.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ» (КНИТУ-КАИ)

На правах рукописи

КУВШИНОВ НИКИТА ЕВГЕНЬЕВИЧ

МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД И УСТАНОВКА ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ

СВЧ-НАГРЕВА МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 2.2.8 - «Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПРИЛОЖЕНИЯ

Научный руководитель, доктор технических наук, доцент Мисбахов Ринат Шаукатович

Казань 2022

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

об использовании результатов диссертационной работы соискателя степенн кандидата технических наук Кувншнова Никиты Евгеньевича

Комиссия в составе:

АглиуллинА.Ф. - директор - председатель комиссии;

Гаптраупов Ф.Г. - директор произв. участка - зам. председателя комиссии;

Пуганов Ю.Е. - начальник отдела сервиса - член комиссии,

составила настоящий акт о том, что при выполненииинициативных разработок совместно с научно-исследовательским институтом прикладной электродинамики, фотоники и живых систем федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ», применялись наработки, в которых использовались результаты диссертационной работы Кувшинова Никиты Евгеньевича:

- система контроля параметров СВЧ-нагрева материалов, построенная на основе модернизированного калориметрического метода, для отработки технологий сушки органических и биологических отходов, а также материалов, их содержащих;

- практические рекомендации по созданию технологий сушки органических и биологических отходов, а также материалов, их содержащих, с разными уровнями высушивания и оценкой степени их обеззараживания.

Комиссия отмечает, что результаты диссертационной работы Кувшинова Никиты Евгеньевичатакже широко использовались для отработки других технологий, связанных с тепловой обработкой твердых и жидких медицинских материалов.Подходы, развитыеКувшиновым Никитой Евгеньевичем,могут быть использованы при разработке перспективных технологий СВЧ-нагрева.

утверждаю

дйректор ООО «НПФ «МФС», к.т.н.

АКТ

Председатель комиссии

Заместитель председателя комиссии

Ф.Г. Гаптраупов

Член комиссии

Ю.Е. Пуганов

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по НиИД

КНИТУ-КАИ

д.т.н., профессор _ С.А. Михайлов

f

/

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы инженера НИИ ПРЭФЖС КНИТУ-КАИ Кувшинова Никиты Евгеньевича:

Комиссия в составе:

- Надеев А.Ф. - директор ИРЭФ-ЦТ, зав. каф. РТС, профессор, д.ф.-м.н. -председатель комиссии;

- Файзуллин P.P. - председатель НТС ИРЭФ-ЦТ, зав. каф. НТвЭ, профессор, д.т.н. - зам. председателя комиссии;

- Морозов О. Г. - зав. каф. РФМТ, профессор, д.т.н. - член комиссии;

- Нуреев И.И. - директор НИИ ПРЭФЖС, профессор каф. РФМТ, доцент, д.т.н. - член комиссии,

составила настоящий акт о том, что в период с 2020 г. по настоящее время в научно-исследовательский процесс ИРЭФ-ЦТ, НИИ ПРЭФЖС и кафедры РФМТ КНИТУ-КАИ внедрены следующие разработки, в которых используются результаты диссертационной работы Кувшинова Н.Е.:

- научно-технические принципы построения системы контроля параметров технологических процессов СВЧ-нагрева на базе модернизированного калориметрического метода, математические модели и алгоритмы, описывающие их - в рамках НИР, выполняемых НИИ ПРЭФЖС по государственному заданию Минобрнауки РФ на проведение научных исследований в 2020-2022 годах (программа «Фократ», Соглашение № 075-03-2020-051 (fzsu-2020-0020));

- методические рекомендации по проектированию безадресных, квазиадресных и адресных структур единого поля многосенсорных систем, расширенные по типу применяемых волоконно-оптических датчиков, и радиофотонных систем для их опроса - в рамках НИР, выполняемых НИИ ПРЭФЖС, по договору 6/К-2022/РФ4 «БРЭГГ-АКУСТИКА»;

практические рекомендации по созданию новых технологий изготовления термопреобразователей, оригинальных датчиков относительной влажности и методов записи муаровых брэгговских решеток - в рамках НИР, выполняемых ИРЭФ-ЦТ, НИИ ПРЭФЖС и кафедры РФМТ КНИТУ-КАИ при финансовой поддержке Минобрнауки РФ по программе "Приоритет 2030".

Комиссия отмечает, что результаты диссертационной работы Кувшинова Н.Е. широко использовались в 2020-2022 гг. в рамках инициативных научно-исследовательских работ НИИ ПРЭФЖС и кафедры РФМТ ИРЭФ-ЦТ по техническим предложениям АО «КПКБ» (Казань), АО «НПО «Каскад» (Чебокса-

Морозов О.Г. Нуреев И.И.

Надеев А.Ф. Файзуллин Р.Р.