Анотація до роботи:

Тараненко Ю.К. Віброчастотні методи контролю та визначення складу рідких та газоподібних речовин (теоретичні основи розробки та впровадження).— Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю: 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. Дніпропетровський національний університет. Дніпропетровськ, 2008.

Дисертацію присвячено вирішенню науково-прикладної проблеми – розширенню галузі застосування віброчастотних методів контролю на визначення густини рідин та газів, положення межі розподілу рідин або рідини та газу, концентрації вузької фракції суспензій, в умовах коливань температури, тиску, швидкості течії рідини або газу, густини та в’язкості рідкої фази суспензій.

Вирішення цієї проблеми застосовано на створенні наукових основ розробки датчиків густини з двома механічними резонаторами (трубчастими, пластинчастими, циліндричними), датчиків положення межі розподілу рідин (з трубчастими замкнутими камертонними резонаторами), експрес аналізаторів концентрації вузької фракції твердої фази суспензій (з прямолінійними вертикально встановленими трубчастими резонаторами), розробці вимірювальних автоколивальних систем механічних резонаторів з мінімальним відхиленням частоти автоколивань від власної частоти резонатора, розробці методів управління власними частотами резонаторів для адаптацію датчиків до умов експлуатації, розробці методики проектування датчиків, розробці методики визначення похибок датчиків в умовах експлуатації, розробці методики побудови інформаційно-вимірювальних систем на основі віброчастотних датчиків.

Розроблені математичні моделі віброчастотних датчиків густини рідин і газів, концентрації суспензій, положення межі розподілу рідин, які дозволили отримати умови інваріантності датчиків до коливань температури,тиску, швидкості течії вимірювальної речовини, густини та в’язкості рідкої фази суспензій.

Здійснені дослідження автоколивальних систем віброчастотних датчиків, які дозволили визначити параметри усіх елементів систем (приймача та збудника коливань, підсилювача зворотного зв’язку, ланцюга зворотного зв’язку), що забезпечують мінімальну похибку контролю.

Розроблена регресійна модель для оцінювання похибки контролю віброчастотних датчиків в умовах експлуатації.

У роботі вирішено науково – прикладну проблему розширення галузі застосування ВМК і визначення складу і властивостей рідких і газоподібних речовин на контроль густини рідин і газів, концентрації вузької фракції твердої фази суспензій, положення межі розподілу рідин або рідини і газу в умовах коливань температури, тиску контрольованого середовища, густини рідкої фази суспензій.

1. Удосконалено ВМК густини рідини, що полягає у порівняння частот (періодів) автоколивань двох ТМР, через які протікає контрольована речовина, шляхом: контролю, за різницею частот (періодів) автоколивань резонаторів, густини з максимальною чутливістю; забезпечення однакових змін частот (періодів) автоколивань обох резонаторів від впливу температури, тиску, швидкості течії рідини через резонатори; зменшення нелінійності характеристики перетворення; контролю температури за отриманим значенням густини та частотами (періодами) резонаторів; управління відношенням частот автоколивань резонаторів при зміні діапазону контролю. ВМК густини здійснюється з використанням різноманітних конструкції ТМР, для створення ВД контролю густини в складних умовах експлуатації.

2. Розроблено ВМК густини рідини або газу, що полягає у порівняння частот (періодів) автоколивань двох ПМР, які контактують з контрольованою речовиною, шляхом: контролю, за різницею частот (періодів) автоколивань резонаторів, густини з завданою чутливістю; забезпечення однакових змін частот (періодів) автоколивань обох резонаторів від впливу температури, тиску; зменшення нелінійності характеристики перетворення; контролю температури за отриманим значенням густини та частотами (періодами) резонаторів. ВМК густини здійснюється з використанням різноманітних конструкцій ПМР круглої форми, для створення ВД контролю густини в складних умовах експлуатації. ВМК густини може застосовуватися і для широко розповсюджених конструкцій ПМР, з закріпленим у центрі мембрани, додатковим чутливим елементом.

3. Розроблено ВМК густини рідини або газу, що полягає у порівняння частот (періодів) автоколивань двох ЦМР, які контактують з контрольованою речовиною, шляхом: контролю за різницею частот (періодів) автоколивань густини, з завданою чутливістю; забезпечення однакових змін частот (періодів) автоколивань обох циліндрів від впливу температури та тиску; контролю температури за отриманим значенням густини та частотами (періодами) окремих циліндрів. ВМК густини здійснюється з використанням різноманітних конструкцій ЦМР, при різноманітних способах закріплення кінців циліндрів (за умов довгих циліндрів), для створення ВД контролю густини в складних умовах експлуатації.

4. Розроблено віброчастотний метод експрес контролю концентрації вузької фракції твердої фази суспензії оснований на порівнянні частот(періодів) автоколивань високочастотного та низькочастотного МР, які контактують з контрольованою суспензією, шляхом: контролю за різницею частот (періодів) автоколивань резонаторів концентрації вузької фракції твердої фази суспензії; забезпечення різних змін частот (періодів) автоколивань від впливу концентрації вузької фракції твердої фази суспензії та однакових змін від впливу густини рідкої фази. ВМК контролю концентрації вузької фракції твердої фази суспензії здійснюється з використанням різноманітних конструкції МР, для створення ВД концентрації вузької фракції твердої фази суспензії в умовах коливань густини рідкої фази .

5. Розроблено ВМК контролю положення межі розподілу рідин, або рідини і газу оснований на залежності частоти автоколивань трубчастого замкнутого камертону, заповненого системою контрольованих речовин різної густини, що не змішуються, від положення межі розподілу цих речовин відносно підстав камертону.

6. Досліджено АКСМР для ВД контролю густини рідини або газу з використанням магнітоелектричної системи збудження коливань та ємкісної системи зняття коливань, і на основі аналізу результатів досліджень визначені похибки, що вносять такі системи у результати контролю густини рідини або газу.

7. Досліджено АКСМР в якій виявляється суттєва нелінійності пружних властивостей МР, і на основі аналізу результатів досліджень визначені похибки контролю від цієї нелінійності та запропонувати метод її компенсації, що полягає у використанні у ВД двох резонаторів з однакових характером впливу нелінійності на частоту автоколивань. Така АКСМР застосовується для експрес контролю масової концентрації суспензій та пульпи з довгими ТМР.

8. Розроблено АКСМР з параметричним контуром стабілізації амплітуди коливань МР, визначені межі стійкості автоколивань. Така АКСМР застосовується для ВД положення межі розподілу рідин або рідини і газу з ТМР, що працює у широкому діапазоні зміни маси.

9. Синтезовано характеристику ПЗЗ, що мінімізує похибки контролю. Такий ПЗЗ застосовується для всіх приведених АКСМР.

10. Результати дисертаційних досліджень впроваджено у вигляді математичних моделей ВД контролю густини, концентрації вузької фракції твердої фази суспензій, положення межі розподілу рідин або рідини і газу, методики перевірки достовірності безперервного автоматичного контролю густини нафтопродуктів диференційним датчиком ДДГ-1 на ВАТ ДніпроВНІГПенергопром (м. Дніпропетровськ), диференційного датчика густини мазуту ДДГ-1 на ВАТ „Куйбишевський НПЗ” (г. Самара) та у навчальному процесі на кафедрі радіоелектронної автоматики фізико-технічного факультету Дніпропетровського національного університет у(м. Дніпропетровськ) у курсах лекцій, при викладанні дисциплін „Фізичні основи неруйнівного контролю ”, „Прилади неруйнівного контролю ” та методичних вказівках до курсових та дипломних робіт за спеціальністю „Прилади та системи неруйнівного контролю ” і на кафедрі економіки підприємства Дніпропетровського університету економіки та права (м. Дніпропетровськ) у курсах лекцій, при викладанні дисциплін „Стандартизація та сертифікація продукції ”, „Організація виробництва ”, „Системи технологій ” та при виконанні курсових робіт за спеціальністю „Економіка підприємства ”

Публікації автора:

1. Тараненко Ю.К. Автоматична корекція температурної погрішності віброчастотних вимірювачів щільності рідких та газоподібних речовин [Текст] / Ю.К.Тараненко // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. –Хмельницький – 2006.– №1.– С.13-16

2. Тараненко Ю. К. Проміжний вимірювальний перетворювач для проточних диференційних вібраційних датчиків щільності рідини [Текст]/ Ю.К.Тараненко// Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. –Хмельницький – 2006.– №2.– С.24-27.

3. Тараненко Ю.К. Диференційний віброчастотний метод вимірювання щільності газів, рідин та дисперсних систем [Текст]/ Ю.К. Тараненко// Вопр. химии и хим. технологии. – Днепропетровск – 2006. – № 3. – С.201-203.

4. Тараненко Ю.К. Математична модель диференційного віброчастотного датчика концентрації дисперсних систем [Текст] /Ю.К.Тараненко //Вісник Академії митної служби України. – Днепропетровск – 2006. – №3.– С.109-116.

5. Тараненко Ю.К. Математична модель вимірювального перетворення щільності рідини у частотний вихідний сигнал диференційного датчика на основі двох трубчастих резонаторів проточного типу [Текст]/Ю.К.Тараненко//Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2006. – №4/2(22). –С.41-50.

6. Тараненко Ю.К. Методика проектування оптимальних диференційних датчиків щільності рідини та концентрації дисперсних систем [Текст] / Ю.К. Тараненко// Вопр. химии и хим. технологии. – Днепропетровск – 2006. – № 4. – С.211-214

7. Тараненко Ю.К. Математична модель чутливості диференційного датчика щільності рідини, на основі двох трубчастих резонаторів [Текст] / Ю.К. Тараненко// Вопр. химии и хим. технологии. – Днепропетровск – 2006. – № 5 – С.228-232.

8. Тараненко Ю.К. Математична модель вимірювального перетворення щільності рідини у частотний вихідний сигнал диференційного датчика на основі двох пластинних резонаторів заглибного типу [Текст]/Ю.К.Тараненко//Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2006. –5/2(23). – С.106 -111.

9. Тараненко Ю.К. Математична модель вимірювального перетворення щільності рідини у частотний вихідний сигнал диференційного датчика на основі двох циліндричних резонаторів [Текст] /Ю.К.Тараненко//Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2006. – 6/2(24). – С.77-83.

10. Тараненко Ю.К. Математична модель диференційного датчика щільності рідини на основі двох трубчастих резонаторів еліптичного розтину [Текст]/ Ю.К.Тараненко // Вісник НТУ „ХПІ” Тематичний випуск „Автоматика та приладобудування ”.– 2006. – № 31. – С.132-141.

11. Тараненко Ю.К. Диференційний метод виміру щільності рідин, газів та дисперсних систем [Текст]/ Ю.К.Тараненко// Вісник НТУУ „КПІ”. Серія приладобудування. – 2006.– Вип. 32. – С.47-55.

12. Тараненко Ю.К. Автоколебательная система виброчастотного измерителя плотности жидкости с механическим резонатором [Текст]/ Ю.К.Тараненко// Изв. Вузов Радиоэлектроника.– Киев– 2006. том 49. Вып. 12.– С.29-45.

13. Тараненко Ю.К. Автоколивальна система віброчастотного вимірювача щільності рідини на основі механічного резонатора з “м’якою” нелінійністю [Текст]/Ю.К.Тараненко// Электроника и связь. – Киев – 2006. – № 4. – С. 65-70.

14. Тараненко Ю.К. Автоколивальна система віброчастотного вимірювача щільності рідини на основі механічного резонатора з “ жорсткою ” нелінійністю /Ю.К.Тараненко// Электроника и связь. – Киев – 2006. – № 5. – С.60-63.

15. Тараненко Ю. К. Регресійні моделі для оцінки метрологічних характеристик віброчастотних вимірювачів щільності [Текст] / Ю.К Тараненко, О.М. Петренко// Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. –Хмельницький – 2006.– №2.– С.18-23.

Здобувач запропонував методику побудови регресійних моделей і здійснив експериментальні дослідження.

16. Тараненко Ю.К. Математична модель впливу тиску та швидкості течії вимірювальної рідини на вихідний частотний сигнал диференційного датчика щільності рідини [Текст] /Ю.К.Тараненко //Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць /Ін-т геотехнічної механіки ім. М.С.Полякова НАН України. – Дніпропетровськ. 2006. – Вип. 63. – С.131-139.

17. Тараненко Ю.К. Автоколивальна система віброчастотних вимірювальних перетворювачів з механічним камертонним резонатором [Текст] /Ю.К.Тараненко// Электроника и связь. – Киев – 2006. – № 6. – С.59-63.

18. Тараненко Ю.К. Компенсація температурної похибки та похибки від зміни швидкості та тиску рідини у диференційних поточних віброчастотних датчиках густини нафтопродуктів [Текст]/ Ю.К. Тараненко// Вопр. химии и хим. технологии. – Днепропетровск – 2006. – № 6. – С.187-192

19. Тараненко Ю. К. Розробка конструкції диференційного віброчастотного датчика щільності рідини [Текст]/ Ю.К.Тараненко //Вібрації в техніці та технологіях. –Вінниця – 2006. – №2(24). – С.61-66.

20. Тараненко Ю. К. Коливальний метод виміру реологічних характеристик речовин [Текст]/ Ю. К.Тараненко, О.М. Петренко // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. –Хмельницький – 2006.– №2.– С.77-80.

Здобувач є автором винаходу конструкції резонатора, яка у теорії віброчастотних вимірів отримала назву „коливальна гантель ”.

21. Тараненко Ю. К. Аналіз сучасного стану та перспективи розвитку засобів виміру масових витрат нафти та нафтопродуктів на вузлах комерційного обліку [Текст] /Ю.К.Тараненко//Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2007. – 1/2(25). – С.29 -36.

22. Тараненко Ю.К. Использование параметрического контура регулирования амплитуды в автоколебательных системах виброчастотных плотномеров с механическим резонатором [Текст]/Тараненко Ю.К.// Радіоелектроніка. Інформатика. Управління.–Запоріжжя – 2007.– №1.– С.37-43

23. Тараненко Ю. К. Градуювання та повірка поточних віброчастотних вимірювачів щільності з диференційним датчиком [Текст] /Ю.К.Тараненко//Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2007. – 2/2(26). – С.41-47.

24. Тараненко Ю.К. Забезпечення максимальної чутливості, компенсація температурної похибки та похибки лінійності у диференційних віброчастотних датчиках щільності рідин та газів. [Текст] /Ю.К.Тараненко, О.М. Петренко //Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2007. – 3/2(27). –С.22-28.

Здобувач розробив методику проектування вимірювачів густини з лінійною характеристикою вимірювального перетворення та максимальною чутливістю з використанням двох трубчастих резонаторів.

25. Тараненко Ю.К. Математична модель вібраційного датчика межі розподілу рідин /Ю.К.Тараненко //Східно-європейський журнал передових технологій. – Харків. – 2007. – 4/2(28). – С.28-32.

26. Тараненко Ю.К. Формирование оптимальной характеристики нелинейного усилителя для автоколебательных систем вибрационных плотномеров [Текст] / Ю.К.Тараненко// Изв. Вузов Радиоэлектроника. – Киев – 2008. Т. 51 , Вып. 7. – С.47-58.

27. Тараненко Ю. К. Методика расчёта высокочастотных плотномеров с их инвариантностью к колебаниям температуры и давления контролируемой среды [Текст] /Ю.К.Тараненко, О.Н. Петренко// Методи та прилади контролю якості. Івано-Франківськ– 2008. – №20. – С.41 -46.

Здобувач розробив методику проектування високочастотних густиномірів з пластинчастими резонаторами, яка забезпечує інваріантність приладу до коливань температури та тиску.

28. А.с. 648843 СССР, МКИ² G01F 23/28. Датчик уровня / Ю.К.Тараненко, В.И. Снегур (СССР). – №2525807/18-10; заявл. 19.09.77; опубл. 25.02. 79. Бюл. № 7. – 2 с. : ил.1

Здобувач є автором конструкції резонатора для виміру розподілу рідин під тиском.

29. А.с. 964503 СССР, МКИ³ G01 L 9/00 Датчик разности давлений с частотным выходным сигналом / Ю.К. Тараненко (СССР).– №3003887/18-10; заявл. 11.11.1980; опубл. 07.10.82, Бюл. №37. – 3 с. : ил.1

30. А.с. 966501 СССР, МКИ² G01F 23/28. Вибрационный уровнемер / Ю.К.Тараненко (СССР). – №3256173/18-10; заявл. 05.03.81; опубл. 15.10. 82. Бюл. № 38. – 4 с. : ил.2

31. А.с. 1052888 СССР, МКИ³ G01 K 7/32. Устройство для измерения температуры / Ю.К. Тараненко (СССР).–№3256519; заявл. 02.03.1981; опубл. 07.11.83, Бюл. №41. – 4 с. : ил.1

32. А.с. 1120172 СССР, МКИ³ G01F 23/28. Вибрационный уровнемер / Ю.К. Тараненко (СССР). – №323252509; заявл. 02.03.1981; опубл. 23.10.84, Бюл. №39. – 4 с. : ил.1

33. А.с. 1226173 СССР, МКИ⁴ G01N 15/02, G01N 9/00. Устройство для определения гранулометрического состава / В.И. Снегур, Ю.К.Тараненко, И.В. Мозодевский, И.С.Шур, Н.А.Гордиенко (СССР).– №3765962/24-25; заявл. 04.07.84; опубл. 23.04. 86, Бюл. № 15. – 4 с. : ил.2

Здобувач є автором ідеї використання високочастотного та низькочастотного резонаторів для визначення масової концентрації вузької фракції твердої фази.

34. А.с. 1291867 СССР, МКИ⁴ G01N 29/00. Способ дифференциального измерения плотности / Ю.К.Тараненко (СССР). – №3798544/25-28; заявл. 03.10.84; опубл. 23.02. 87, Бюл. № 7. – 2 с..

35. А.с. 1332189 СССР, МКИ⁴ G01N 9/00. Дифференциальный вибрационный плотномер /Ю.К.Тараненко, В.И. Снегур, М.В.Кулаков, И.В. Кораблёв (СССР). – №3910477/31-25; заявл. 13.06.85; опубл. 23.08.87, Бюл. №31. . – 3 с. : ил.4

Здобувач є автором ідеї використання дискримінатору тривалості періодів резонаторів диференційного датчика, та побудував математичну модель і випробувальний зразок приладу.

36. А.с. 1343297 СССР МКИ⁴ G01N 9/00. Дифференциальный вибрационный плотномер / Ю.К.Тараненко, М.В.Кулаков, В.И. Снегур, И.В. Кораблёв (СССР). – №3989473/31-25; заявл. 16.12.85; опубл. 07.10.87. Бюл. №37. – 3 с. : ил.1

Здобувач запропонував ідею виділення інформаційної складової частотно-модульованого сигналу.

37. А.с. 1392451 СССР, МКИ³ G01N 9/00. Дифференциальный вибрационный плотномер / Ю.К.Тараненко, В.И. Снегур, М.В.Кулаков, И.В. Кораблёв (СССР). – №3911436/31-25; заявл. 10.06.85; опубл. 30.04.88. Бюл. №16. – 3 с. : ил.1

Здобувач є автором ідеї управління власними частотами диференційного датчика, та побудував математичну модель і випробувальний зразок приладу.

38. А.с. 1467451 СССР, МКИ⁴ G01N 15/04. Частотный способ седиментационного анализа суспензий / В.И. Снегур, Ю.К.Тараненко, А.С. Топоренко, О.И. Школа (СССР). – №4219643/24-25; заявл. 03.02.87; опубл. 23.03. 89, Бюл. № 11. – 3 с. : ил.1

Здобувач є автором ідеї стабілізації амплітуди коливань резонатора та побудував математичну модель для визначення концентрації твердої фази суспензії.

39. А.с. 1837210 СССР, МКИ⁵ G01N 15/04. Частотный способ седиментационного анализа суспензий / Ю.К.Тараненко, В.И. Снегур, О.И. Школа (СССР).– №4852173/25; заявл. 17.07.90; опубл. 30.08. 93, Бюл. № 23. – 4 с. : ил.1

Здобувач є автором ідеї додаткового визначення швидкості зміни густини суспензії.

40. Taranenko J. Equipment complex for mass-exchange process and classification in disperse liquid system [Text]/ J. Taranenko, O. Shkola // The 11 th International Congress of Chemical Engineering, Chemical Equipment Design and Automation. CHISA 93 29 August-3 September 1993 Praha, Czech Republic/ ABSTRACTS E s.11-12

Здобувачем розроблено систему контролю концентрації узької фракції твердої фази суспензії для управлінням технологічним апаратом відмивання люмінофорів

41. Тараненко Ю.К. Виброчастотные методы измерения технологических параметров промышленных производств [Текст]/ Ю.К. Тараненко// Матеріали 1-ої міжнародної науково-практичної конференції “Наука: теорія та практика – 2006”. – Том 3 – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2006. – С.38-40.

42. Тараненко Ю.К. Дифференциальный виброчастотный метод измерения плотности жидких, газообразных, дисперсных сред [Текст]/ Ю.К. Тараненко// Матеріали 1-ої міжнародної науково-практичної конференції “Передові наукові розробки – 2006”. – Том 5 – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2006. – С.66-68.

43. Петренко О.М. Інформаційно-вимірювальні системи на основі диференційних віброчастотних датчиків складу і властивостей рідких та газоподібних речовин [Текст]/ О.М. Петренко, Ю.К. Тараненко// Материалы 3-й международной научно-практической конференции “Дни науки — 2007”. – Том 11. Технические науки. Строительство и архитектура. – Днепропетровск: Наука и образование, 2007. – С. 55-67.

Здобувачем розроблені структурні схеми інформаційно-вимірювальних систем, доопрацьовано програмне забезпечення та проведені експериментальні дослідження.

44. Тараненко Ю.К. Автоколебательная система виброчастотных датчиков с нелинейным механическим резонатором [Текст]/ Ю.К. Тараненко// Материалы 5-й международной научно-практической конференции “Наука и образование – 2007”.– Том 12. Технические науки. – Днепропетровск: Наука и образование, 2007. – С. 70 -74.

45. Тараненко Ю.К. Диференційний віброчастотний метод контролю та визначення складу рідких та газоподібних речовин [Текст] / Ю.К.Тараненко// Збірник тез доповідей 6-ої науково-технічна конференції "Приладобудування: стан і перспективи ”. – Київ: НТУУ "КПІ"-2007.– С.177.

46. Тараненко Ю.К. Виброчастотные методы неразрушающего контроля физико-химических параметров жидких и газообразных сред [Текст] /Ю.К.Тараненко //Збірник доповідей 10-ої конференції ”Неруйнівний контроль - 2008”. – Київ: Асоціація «ОКО» –2008.– С. 94–100.