77-92

УДК 621.383
DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2021.3.77

РАДИОФОТОННАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЙ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР И ИНТЕНСИВНОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В РАБОЧЕЙ КАМЕРЕ ЛАБОРАТОРНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ СВЧ-ДИАПАЗОНА

Н. Е. Кувшинов¹, Рин. Ш. Мисбахов¹, Рус. Ш. Мисбахов^2,3,
О. Г. Морозов³, Г. А. Морозов³, А. Р. Насыбуллин³, А. Ж. Сахабутдинов³,
М. Ю. Застела³, Б. А. Акишин³, Ю. И. Чони³
¹Казанский государственный энергетический университет,
Российская Федерация, 420066, Казань, ул. Красносельская, 51
Е-mail: energy@zerdex.pro
²ООО «ТатАИСнефть»,
Российская Федерация, 423450, Альметьевск, ул. Р. Фахретдина, 62
³Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ,
Российская Федерация, 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10

АННОТАЦИЯ

В статье предложена модернизация калориметрического метода измерения распределения температур и интенсивности электромагнитного поля (ЭМП) в рабочей камере лабораторной СВЧ технологической установки на базе матрицы дискретных термопреобразователей из поглощающего материала. После измерения поля температур термопреобразователей оно может быть пересчитано в распределение интенсивностей ЭМП, учитывая пропорциональность приращения их температур интенсивностям, которые воздействуют на каждый из них определённый период времени. Для решения вопроса удешевления системы опроса термопреобразователей и улучшения её метрологических характеристик предложено использовать волоконные брэгговские структуры адресного типа, встраиваемые в каждый термопреобразователь, и радиофотонные системы опроса полученной последовательности термопреобразователей-датчиков, соединённых оптическим волокном, которые, кроме высокой чувствительности и высокой скорости отклика на изменение температуры, обеспечивают оператора информацией о номере опрашиваемого элемента матрицы (адресе). Экспериментальные результаты показывают, что точность измерения температур повышается как минимум на порядок. Кроме того, устраняются сложность реализации процедур и методические погрешности измерения температур, присущие модернизируемому калориметрическому методу.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

рабочая СВЧ-камера; распределение температур; распределение интенсивности электромагнитного поля; калориметрический метод; матрица термопреобразователей; встроенные многоадресные волоконные брэгговские структуры; радиофотонная система измерений.

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ (pdf)

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Исследование выполнено при поддержке Минобрнауки РФ в рамках выполнения государственного задания КНИТУ-КАИ № 075-03-2020-051 (fzsu-2020-0020, программа «Фократ»).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.     Крыницкий П.П. Микроволновые технологии интенсификации пищевого производства. Сообщение 1. Технология регулирования активности хлебопекарных дрожжей низкоинтенсивным электромагнитным полем мм-диапазона // Инженерный вестник Дона. 2018. № 4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2018/5336.
2.     Функционально адаптивные СВЧ-технологии в задачах переработки термопластичных полимерных материалов / Г.А. Морозов, О.Г. Морозов, Р.Р. Самигуллин и др. // Вестник Марийского государственного технического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2011. № 3 (13). С. 13-24.
3.     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.
4.     Адаптивные микроволновые технологические комплексы для обработки жидких смесей / Г.А. Морозов, В.И. Анфиногентов, О.Г. Морозов и др. // Вопросы электротехнологии. 2015. № 3 (8). С. 23-30.
5.     Priecel P. and Lopez-Sanchez J. A. Advantages and limitations of microwave reactors: from chemical synthesis to the catalytic valorization of biobased chemicals // ACS Sustainable Chem. Eng. 2019. Vol. 7. Pp. 3-21.
6.     Низкоинтенсивные СВЧ-технологии (Проблемы и реализации) / Под ред. Г. А. Морозова и Ю. Е. Седельникова. М.: Радиотехника, 2003. 132 с.
7.     Kappe C.O. How to measure reaction temperature in microwave-heated transformations. Chem. Soc. Rev. 2013. Vol. 42(12). Pp. 4977-4990.
8.     Herrero M.A., Kremsner J.M., Kappe C.O. Nonthermal microwave effects revisited: on the importance of internal temperature monitoring and agitation in microwave chemistry // J. Org. Chem. 2008. Vol. 73(1). Pp. 36-47.
9.     Bond G., Moyes R.B., Whan D.A. Recent applications of microwave heating in catalysis // Catal. Today. 1993. Vol. 17(3). Pp. 427-437.
10.      Вопросы применения концепции программно-определяемых сетей для систем внутрискважинной волоконно-оптической телеметрии / О.Г. Морозов, И.И. Нуреев, С.В. Феофилактов и др. // Нелинейный мир. 2014. Т. 12. № 10. С. 83-90.
11.      Misbakhov R.S. Сombined brillouin OFDA and address FBG sensor system for distributed and point temperature measurements // Proc. of International Ural Conference on Electrical Power Engineering, UralCon-2019. 2019. Pp. 69-74.
12.      Оценка возможностей применения волоконных решеток Брэгга с гауссовым профилем отражения в качестве датчика температуры / Д.И. Касимова, А.А. Кузнецов, П.П. Крыницкий и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2013. № 2 (18). С. 73-81.
13.      Морозов Г.А., Чони Ю.И., Акишин Б.А., Застела М.Ю., Пироженко С.А., Баширова А.Г. Способ измерения распределения теплового поля нагрева СВЧ-излучением и устройство для его осуществления // Патент РФ 2099727. Опуб. 20.12.1997.
14.       Морозов О.Г., Сахабутдинов А.Ж. Адресные волоконные брэгговские структуры в квазираспределённых радиофотонных сенсорных системах // Компьютерная оптика. 2019. Т. 43. № 4. С. 535-543.
15.      Morozov O.G., Sakhabutdinov A.Z., Nureev I.I., Misbakhov R.S. Modelling and record technologies of address fibre Bragg structures based on two identical ultra-narrow gratings with different central wavelengths // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1368. P. 022049.
16.      Многоадресные волоконные брэгговские структуры в радиофотонных сенсорных системах / Т.А. Аглиуллин, В.И. Анфиногентов, Р.Ш. Мисбахов и др. // Труды учебных заведений связи. 2020. Т. 6. № 1. С. 6-13.
17.      Математическая модель измерительного преобразования для многоадресных волоконных брэгговских структур / О.Г. Морозов, А.Ж. Сахабутдинов, В.И. Анфиногентов и др. // Математические методы в технике и технологиях. 2020. Т. 1. С. 57-60.
18.      Morozov G.A., Morozov O.G. On-line NDE monitoring for microwave reticulation of thermosetting resins // Proc. of SPIE. 1998. Vol. 3396. Pp. 264-270.
19.      Морозов О.Г., Польский Ю.Е. Единое поле комплексированных ВОД в системах контроля параметров безопасности скоростных транспортных средств // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 1997. № 4. С. 27-30.
20.      Pol'skii Y.E., Morozov O.G. Joint field of integrated fibre optic sensors for aircrafts and spacecrafts safety parameters monitoring // Proc. of SPIE. 1998. Vol. 3397. Pp. 217-223.

Для цитирования: Кувшинов Н. Е., Мисбахов Рин. Ш., Мисбахов Рус. Ш., Морозов О. Г., Морозов Г. А., Насыбуллин А. Р., Сахабутдинов А. Ж., Застела М. Ю., Акишин Б. А., Чони Ю. И. Радиофотонная система измерений распределения температур и интенсивности электромагнитного поля в рабочей камере лабораторной технологической установки СВЧ-диапазона // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2021. № 3 (51). С. 77-92. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2021.3.77