Физика жидких сред

Научный руководитель: к.т.н. Соломин Борис Александрович

Сотрудники группы

Руководитель группы: Соломин Борис Александрович

• Аксенов Д.Ю., инженер
• Веснин В.Л., с.н.с., к.ф.-м.н.
• Мурадов В.Г., с.н.с., к.т.н.
• Рыжов Ю.А., инженер
• Санников Д.Г., с.н.с., к.ф.-м.н.
• Ходаков А.М., н.с.

В начало страницы

Направления исследований

Научный коллектив группы разрабатывает методы анализа и исследования различных классов многокомпонентных жидких сред (биологические, лекарственные, пищевые, горюче-смазочные). Созданы оригинальные образцы перспективных датчиков и приборов для анализа состава и качества различных жидких сред и рабочих жидкостей. В частности, разработана цветораспознающая приставка к ЭВМ для оперативного определения содержания сахара в крови больного, разработан и запатентован способ оперативного определения фракционного состава светлых нефтепродуктов, на основе которого создан экспериментальный образец прибора. Разработан аппаратно-программный комплекс для автоматизированной обработки результатов экспериментальных исследований.

В последние годы научная работа группы проводилась по двум основным направлениям:

1. Разработка энергетического подхода формирования фазовых портретов многокомпонентных жидкостей с целью прогнозирования их физических рабочих характеристик.

2. Разработка и изготовление автоматизированной системы сбора и обработки экспериментальной информации параметров жидких сред.

Энергетический подход основан на методах термографии и расширяет их введением совместного измерения и обработки дополнительных высококоррелированных физических параметров исследуемых жидкостей: массовых, оптических, диэлектрических. Для обеспечения современного уровня экспериментальных исследований многокомпонентных жидких и квазижидких сред разработана первая очередь автоматизированной системы сбора и обработки экспериментальной информации, включающая специализированные аппаратные и программные средства.

Способ определения фракционного состава светлых нефтепродуктов базируется на методах быстрого испарения под действием внешнего нагрева пробы топлива, размещенной в капиллярно-пористой среде. Для реализации предложенного способа на практике разработан аппаратно-программный комплекс (АПК), содержащий совокупность прецизионных датчиков температуры, массы и давления, устройств позиционирования и нагрева. АПК состоит из модулей датчика, модуля измерения и связи, и ПЭВМ типа IBM PC.

В 1999г. завершена работа, связанная с оптическими методами исследования низкотемпературных свойств жидкостей и, в частности, с разработкой и исследованием методов и средств для экспресс анализа низкотемпературных свойств нефтепродуктов.

В результате проведенных исследований выявлен характер взаимосвязи температур помутнения, застывания и кристаллизации с коэффициентами пропускания охлаждаемой жидкости и реализован алгоритм определения параметров низкотемпературных свойств светлых нефтепродуктов по результатам измерения их оптических характеристик в процессе охлаждения. Полученные данные использованы при создании опытного образца прибора для экспресс-определения температур помутнения, застывания и кристаллизации нефтепродуктов.

Одной из задач, возникающих при разработке аппаратуры для экспресс-анализа определении фракционного состава светлых нефтепродуктов, при исследованиях изменения массы пробы в процессе хода химической реакции, является измерение массы микродоз (0...5) мл. многокомпонентной жидкости (МЖ), например при ее испарении. Для решения этой задачи разработан датчик массы, который реализован в виде механического резонансного элемента, выполненного на двух металлических мембранах, соединенных между собой штоком с прикрепленным к нему грузом, масса которого измеряется.

Для оценки качества нефти и нефтепродуктов разработано переносное устройство определения содержания влаги в нефти и нефтепродуктах, основанное на сравнении образцовой и испытуемой пробы, отличающие от существующих оперативностью и точностью. Разработанное устройство позволяет повысить точность измерения, автоматизировать процесс измерения содержания влаги в нефтяных дисперсных системах и создать систему автоматической оценки качества нефти и нефтепродуктов без разрушения проб. При этом достигается непрерывность измерения, например при перекачке, а также экономия нефтепродукта.

Одной из задач при разработке автоматизированной системы сбора и обработки экспериментальной информации параметров жидких сред является документирование результатов измерения. Для этого разработан формат файла для документирования процесса измерения информации с датчика при равномерной его дискретизации по одной из осей, например во времени AFF {ADC File Format (AdcFF)}, удовлетворяющий предъявляемым к нему требованиям. Формат файла обеспечивает возможность записи данных эксперимента при измерении напряжений с датчика при наличии дискретизации по времени, например, с помощью аналого-цифрового преобразователем (АЦП), расчетных данных функций. При этом, данный формат специализирован на записи информации - данных эксперимента с осью регулярных данных.

Другой задачей, возникающей при отладке микропроцессорных систем управления, аппаратно-программных комплексов и др. через интерфейс RS-232C, является разработка тестового программного обеспечения. При этом программное обеспечение должно быть универсальным для отладки любых устройств указанного класса, понятным и удобным при использовании разработчиками аппаратуры и программистами популярных ныне интерфейсных контроллеров. Для удовлетворения условия универсальности тестирования устройств через RS-232C программа воспринимает специально разработанный сценарий протокола обмена, записанный в текстовом файле.

Разработаны две программы, которые удовлетворяют этим условиям. Одна программа написана под DOS, а другая под Windows 95/Windows 98 на языке C++ Builder 3.0.

Более подробный список тем исследований:

1. Исследование физических процессов в многокомпонентных жидких средах.
   1.1. Оптические методы исследования низкотемпературных свойств жидкостей.

2. Разработка датчиков и измерительной аппаратуры для определения параметров светлых нефтепродуктов.
   2.1. Разработка первичных преобразователей для экспресс-методов измерения температур помутнения и начала кристаллизации моторных топлив

3. Автоматизация научных исследований.
   3.1. Разработка аппаратно-программых комплексов для управления и измерения параметров физических процессов.
   3.2. Разработка форматов файлов для записи и хранения результатов эксперимента.

4. Разработка аналоговой, цифро-аналоговой техники

5. Разработка измерительной аппаратуры для измерения параметров физических процессов.

6. Разработка датчиков параметров физических процессов.

7. Разработка волоконно-оптических датчиков и устройств обработки сигналов с датчиков.

8. Схемотехника аналоговых устройств с токовыми сигналами и применение ее в измерительной технике.

9. Разработка схемотехники устройств построенных на реляторах (компараторах, управляющих аналоговыми ключами).

10. Разработка принципов построения аппаратуры для медицины.

В начало страницы

Ульяновск, 432011, ул.Гончарова, 48
Ульяновское отделение института радиотехники и электроники РАН
E-mail: ufire@mv.ru

УО ИРЭ РАН | Научные направления