Дистанционная температурная радиометрическая идентификация жидкостей
| dc.contributor.author | Павлючено, А. В. | |
| dc.contributor.author | Лошицкий, Павел Павлович | |
| dc.date.accessioned | 2019-12-17T12:38:01Z | |
| dc.date.available | 2019-12-17T12:38:01Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.description.abstracten | Introduction. Most of the known methods cannot be used to remotely analyze a liquid, as there is no way to make contact between the researched solution and the measuring equipment. Atoms or molecules of any physical object with a temperature higher than absolute zero make spontaneous movements, which are transformed into electromagnetic fluctuations of thermal radiation. This radiation depends not only on the absolute temperature of the object but also on multiple qualities of the object as well as its interaction with the environment, including thermal interactions. Theoretical results. The analysis of dielectric cylindrical packages with researched liquids sealed inside was carried out based on quasioptical qualities of multilayer dielectric cylindrical lenses. The qualities of such lenses are related to parameters of both liquid and its package, therefore, it results in a possibility to distinguish liquids’ parameters based on changes in penetrating electromagnetic waves’ parameters. Experimental results. The radiometric methods of measurements in 8mm wavelength range for remote identification of liquids sealed in dielectric packages. Polarizing static thermal portraits of liquids in the temperature range from 0 ˚C to 25 ˚C were obtained. The differences in physicochemical characteristics of the liquids cause differences in their thermal portraits, which manifest in quantities of minimums and maximums, and different slopes of particular parts of the graphs, and can be recorded distinctly. The areas of phase transitions between solid matter and liquid, which are defined by the existence of negative slope of dependence between the received signal level and the temperature in the area between two maximums of thermal portrait (thermal capacity) can be identified during temperature measurements of liquids by radiometric methods. There are defining characteristics for each of the liquid groups (water-alcohol solutions, refined oil products), which are related to heat transmission thermodynamics. During natural heating of the cool liquids, a thin layer of ice or dew is created on the surface of the package, which is an additional layer for a dielectric lens that decreases the amplitude of the received signal but does not change the quality of different liquid’s thermal portraits. Conclusions. The possibility of remote identification of liquids, which are similar in composition, for example, water solutions of ethanol with different concentration and refined oil products, is proved experimentally. Different types of packages that serve as an outer layer of a twolayered dielectric lens affect its quasioptical properties and Remote temperature radiometric identification of liquids 57 therefore, the thermal portrait, which is being formed. Static thermal portraits show that main differences for liquids are found in the areas of minimal quantities of dependences of receiver signals’ relative amplitudes, which occur in the thermal area and are connected to liquids’ phase transitions (i.e. the existence of ice) in the package. Existence and size of droplets’ layer depend on the specific heat of the liquid and its melting temperature. Graph analyzing of the experimental data (thermal portrait in a range of temperatures for water solutions of ethanol with different concentration) allows obtaining information about hydrogen bonds and solutions’ structure, which matches with data obtained by more methods that are complex. The proposed method of remote identification of liquids that are sealed in a dielectric package is safe and environmentally friendly, as required of illuminating radiation does not exceed 20dB/kT0. The sensitivity of the receiver used allows remote measurement of liquids’ temperature, while it’s sealed in dielectric package, regardless of electromagnetic wave distribution environment, with accuracy not less than 0,1 ˚C. The feasibility of the usage of polarization changes for remote identification of liquids, including flammable, based on changes in their thermal portrait’s temperature, which are received by radiometric methods in 8-mm waveband range is experimentally shown. The broadband noise oscillator, which is being used, carries information about the liquid and the package. | uk |
| dc.description.abstractru | Рассматривается возможность использования радиометрических измерений в миллиметровом диапазоне длин волн, для дистанционной идентификации и аутентификации жидкостей, находящихся в герметически закрытой диэлектрической таре. Исследуются температурные зависимости тепловых портретов и их характерные особенности для различных типов жидкостей, находящихся в разных тарах. Разработанная методика позволяет получить тепловые портреты жидкостей и сравнивая их с имеющимися эталонными образцами жидкостей в различных видах тары позволяет провести их идентификацию при нормальных климатических условиях. Методика позволяет дистанционно обнаруживать взрывоопасные и огнеопасные жидкости в диэлектрической таре и отличать их от неопасных жидкостей. Экспериментально показана возможность дистанционно различать жидкости по изменениям их температурных тепловых портретов, получаемых радиометрическими методами в 8-ми мм диапазоне длин волн. Различия в физико-химических свойствах жидкостей приводят к изменению их тепловых портретов, которые отчетливо фиксируются. | uk |
| dc.description.abstractuk | Вступ. Бiльшiсть вiдомих методiв не можливо використовувати для дистанцiйного аналiзу рiдин, через неможливiсть реалiзувати безпосередню взаємодiю вимiрюємого розчину з вимiрювальною апаратурою. За температури, що є вищою абсолютного нуля, атоми або молекули будь-якого фiзичного об’єкта здiйснюють власнi спонтаннi коливання, якi трансформуються в електромагнiтнi коливання теплового випромiнювання. Такi випромiнювання залежать не тiльки вiд абсолютної 56 Pavlyuchenko A. V., Loshitskyi P. P. температури тiла, але i вiд властивостей самого тiла i його взаємодiї, у тому числi i теплової, з зовнiшнiнiм середовищем. Теоретичнi результати. Аналiз дiелектричних ємностей цилiндричної форми, всерединi яких знаходиться рiдина, що дослiджується, виконується на основi квазiоптичних властивостей багатошарових дiелектричних цилiндричних лiнз. Властивостi таких лiнз пов’язанi з параметрами рiдин та тари, таким чином з’являється можливiсть розрiзняти параметри рiдин по змiнi параметрiв ЕМХ, що пройшла. Експериментальнi результати. Використанi радiометричнi вимiрювання в 8-ми мiлiметровому дiапазонi довжин хвиль для дистанцiйної iдентифiкацiї рiдин, що знаходяться в герметично закритiй дiелектричнiй тарi. Наведенi поляризацiйнi статичнi тепловi портрети для рiдин в дiапазонi температур вiд 0 ˚C до 25 ˚C. Рiзниця в фiзико-хiмiчних властивостях рiдин приводять до рiзниць в їх теплових портретах, якi проявляються у кiлькостi мiнiмумiв та максимумiв та рiзним значенням крутостi деяких дiлянок на графiках, якi чiтко фiксуються. При температурних вимiрюваннях радiометричними методами рiдин можливо визначати областi фазових переходiв “тверда речовина–рiдина”, якi характеризуються наявнiстю вiд’ємного наклону залежностi прийнятого сигналу – температура на дiлянцi мiж двома максимумами теплового портрета (теплоємностi). Для кожної з груп рiдин (водно-спиртовi розчини, продукти нафтопереробки) виявляються особливостi пов’язанi з термодинамiкою передачi тепла. Пiд час природнього нагрiвання охолоджених рiдин на поверхнi тари утворюється тонкий шар iнею або роси, який є додатковим шаром для дiелектричної багатошарової лiнзи, цей шар знижує амплiтуду сигналу, що приймається, але не спричиняє якiсних змiн теплових портретiв рiзних рiдин. Висновки. Експериментально показана принципова можливiсть дистанцiйно розрiзняти рiдини близькi за своїм складом – воднi розчини етилового спирту рiзних концентрацiй та продукти нафтопереробки. Рiзнi типи тари, що є зовнiшнiм шаром двошарової дiелектричної лiнзи впливають на ї ї властивостi, тобто на формуємий тепловий портрет рiдин. Статичнi тепловi портрети показують, що основнi вiдмiнностi для рiдин проявляються на дiлянках мiнiмальних значень залежностей амплiтуд сигналiв, що приймаються, якi виявляються в температурнiй областi та пов’язанi з фазовими переходами рiдин (наявнiсть льоду) всерединi тари. Наявнiсть та розмiри краплин залежать вiд теплоємностi рiдини та температури ї ї плавлення. Графоаналiтична обробка експериментальних даних – теплових портретiв у температурному дiапазонi для рiзних концентрацiй етанолу у водi, дозволяє отримувати iнформацiю про водневi зв’язки та структуру розчинiв, яка вiдповiдає даним, якi отриманi бiльш складними методами. Запропонований метод дистанцiйної iдентифiкацiї рiдин в закритiй дiелектричнiй тарi є безпечним та екологiчно чистим, необхiдний рiвень пiдсвiчуючого випромiнення не перевищує рiвень 20дБ/кТ0. Чутливiсть використаного радiометричного приймача дозволяє дистанцiйно, не залежно вiд параметрiв середовища розповсюдження ЕМХ, вимiрювати температуру рiдини в дiелектричнiй тарi з точнiстю не гiрше нiж 0,1 ˚C. Експериментально показана доцiльнiсть використання поляризацiйних вимiрювань для дистанцiйної вiдмiнностi рiдин, у тому числi i вогненебезпечних, по змiнi їх теплових портретiв, якi отриманi радiометричними методами в 8-ми мм дiапазонi довжин хвиль. Використана широкосмугова шумова ЕМХ є переносник iнформацiї про рiдину та тару. | uk |
| dc.format.pagerange | С. 44–57 | uk |
| dc.identifier.citation | Дистанционная температурная радиометрическая идентификация жидкостей / А. В. Павлючено, П. П. Лошицкий // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2019. – Вип. 76. – С. 44–57. – Бібліогр.: 16 назв. | uk |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/ 10.20535/RADAP.2019.76.44-57 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/30418 | |
| dc.language.iso | ru | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.source | Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування: збірник наукових праць, Вип. 76 | uk |
| dc.subject | радiометрична система | uk |
| dc.subject | тепловий портрет | uk |
| dc.subject | поляризацiя електромагнiтної хвилi | uk |
| dc.subject | дiелектрична тара | uk |
| dc.subject | водянi розчини | uk |
| dc.subject | продукти нафтопереробки | uk |
| dc.subject | radiometric system | uk |
| dc.subject | thermal portrait | uk |
| dc.subject | electromagnetic wave polarization | uk |
| dc.subject | dielectric package | uk |
| dc.subject | water solutions | uk |
| dc.subject | refined oil products | uk |
| dc.subject | радиометрическая система | uk |
| dc.subject | тепловой портрет | uk |
| dc.subject | поляризация электромагнитной волны | uk |
| dc.subject | диэлектрическая тара | uk |
| dc.subject | водные растворы | uk |
| dc.subject | продукты нефтепереработки | uk |
| dc.subject.udc | 621.396.6:621.317.1/.3-024.87-047.27](045) | uk |
| dc.title | Дистанционная температурная радиометрическая идентификация жидкостей | uk |
| dc.type | Article | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- VKPIRR2019_76_6Pavliuchenko.pdf
- Розмір:
- 1.61 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис: