Использование отрезка длинной линии для определения положения границ раздела компонентов многофазных водонефтяных смесей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Колегаев Ю.Б. Kolegaev Yu.B.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Информационно-измерительная техника» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», Россия, г. Уфа

УДК 621.398

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТРЕЗКА ДЛИННОЙ ЛИНИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА КОМПОНЕНТОВ МНОГОФАЗНЫХ

ВОДОНЕФТЯНЫХ СМЕСЕЙ

Разработан метод идентификации однородных компонентов многофазной водонефтяной среды с потерями для произвольного расположения слоев в резервуаре. Он заключается в установлении влажности и качественного типа смеси по значению обобщенной диэлектрической проницаемости преобразователя, находящегося в пределах исследуемого однородного слоя. Идентификация компонентов производится последовательно, начиная с верхнего слоя газовой подушки, при переходе от компонента с известной обобщенной диэлектрической проницаемостью преобразователя к последующему слою, в пределах которого обобщенная диэлектрическая проницаемость неизвестна.

Показано, что обобщенная диэлектрическая проницаемость каждого поперечно-неоднородного отрезка измерительного преобразователя характеризуется обобщенной диэлектрической проницаемостью датчика в пределах первого компонента многофазной смеси и коэффициентами отражения электромагнитной волны от границ раздела компонентов, предшествующих исследуемому слою, при движении электромагнитной волны вглубь многофазной среды.

Установлено, что электроды желательно расположить вертикально на всю высоту резервуара с исследуемой смесью. Это необходимо, во-первых, для обеспечения прихода электромагнитной волны, отраженной от границ раздела компонентов многофазной среды, точно на приемник сигнала, который совмещен с источником сигнала; во-вторых, для предотвращения дополнительных потерь мощности сигнала при его распространении в среде под углом к нормали; и в-третьих, для препятствия осаждения примесей на электродах.

Показано, что реальный путь уменьшения коэффициента затухания состоит в подборе оптимального соотношения геометрических размеров измерительного датчика в виде двухпроводной линии с изоляцией ленточного типа. Исследования оптимальных соотношений параметров датчика проводились при изменении влажности водонефтяной смеси в пределах от 0 до 100 %, в диапазоне опорного сигнала 10-100 МГц. Результаты показали, что в среднем отношение расстояния между жилами провода к диаметру жилы с изоляцией - 1,13, соотношение диаметров жилы с изоляцией и без изоляции - 2,53, отношение расстояния между жилами провода к диаметру жилы - 2,86.

Ключевые слова: коэффициент отражения, водонефтяная смесь, эмульсия, обобщенная диэлектрическая проницаемость, коэффициент затухания.

THE USE OF A SEGMENT OF A LONG LINE TO DETERMINE THE POSITION OF THE INTERFACES OF THE COMPONENTS OF MULTIPHASE

OIL-WATER MIXTURES

A method for the identification of homogeneous components of multiphase oil-water environment with losses to arbitrary layering in the reservoir is developed. It consists in an establishment of humidity and qualitative type of a mixture on value of the generalized dielectric permeability of the sensor within the homogeneous

layer.Identification of components is performed sequentially, since the top layer of a gas at transition from a component with the known generalized dielectric permeability of the sensor to the layer within which the generalized of dielectric permittivity is unknown.

It is shownthatthe generalized dielectric permeability ofeach cross-section inhomogeneoussegmentof the probe is characterized by the generalized dielectric permeability of the sensor within the first component multiphase mixtures and coefficients of reflection of electromagnetic waves from theinterfaces betweenthe components previous the investigated layer, at movement of an electromagnetic wave deep into the multiphase environment.

It is established, that electrodes are desirable for locating vertically on all height of the tank with an investigated mixture. It is necessary, first, for maintenance of arrival of the electromagnetic wave reflected from interfaces betweenof components of the multiphase environment, precisely on the receiver of a signal which is combined with a source of a signal; secondly, for prevention of additional losses of capacity of a signal at its propagation in the environment under angle to a normal; and, thirdly, for an obstacle of sedimentation of impurity in electrodes.

It is shown that the real way to reduce the damping coefficient consists in selection of an optimum parity of the geometrical sizes of the measuring sensor in the form of a two-wire line with isolation of tape type. Researches of optimum parities of parameters of the sensor were carried out at variation of humidity of a water-oil mixture within the limits of 0 up to 100 % in a range of a basic signal 10-100 MHz. The results showed that on the average the ratio of distances between conductors wires to the diameter of the conductor with insulation - 1,13, the ratio of diameters of the wires with insulation and without insulation - 2,53, the ratio of the distance between the wires to the diameter of the wire strands - 2,86.

Key words: coefficient of reflection, water-oil mixture, emulsion, the generalized dielectric permeability, damping coefficient.

Эффективность работы автоматизированных установок промысловой подготовки и учета сырой нефти зависит от качества проводимого контроля поступающих на них водонефтяных потоков. Это связано с тем, что подлинная стоимость реализуемой сырой нефти напрямую зависит от ее объема, однородности структуры, параметров состава (влажности (W), вязкости, минерализации пластовой воды, содержания свободного газа), качественного типа водонефтяной смеси (ВНС) (типа эмульсии). Точная информация об искомых параметрах позволит настроить технологическое оборудование на оптимальные циклы обработки сырой нефти, различающиеся энергозатратами, временем обработки, количеством применяемых реагентов и т. д.

Получить точную информацию о характеристиках смеси можно путем проведения исследований в резервуаре-отстойнике, где происходит разделение многофазной среды на однородные компоненты, в пределах которых параметры смеси остаются постоянными. Применяемые в настоящее время при подготовке и учете нефти средства измерения параметров смеси включают в себя различные датчики, разнесенные друг от друга, что некорректно, т. к. с учетом динамики потока и расслоения многофазной смеси результаты измерений отражают разные состояния ВНС на данный момент времени. С точки зрения эксплуатационных затрат также нерацио-

нально применение отдельных датчиков.

При исследованиях сложных многокомпонентных смесей разработчики измерительной аппаратуры в большинстве случаев исходят из неверного предположения о наличии четкой плоской границы раздела между нефтью и водой, в связи с чем контролируют только трехфазные среды (газ/ нефть/вода). Поэтому и возникают, в частности, большие утечки нефти в сливаемую воду из резервуара. В реальности между фазами находится слой так называемой межфазы, т. е. водонефтяной эмульсии (ВНЭ) с переменным по высоте градиентом влажности. Причем в зависимости от содержания воды ВНЭ бывают двух разных качественных типов: эмульсия «вода в нефти» (3 % < W < Wкрит) и эмульсия «нефть в воде» ^ < W < 97 %), где Wкрит определяет значение влажности, при котором происходит фазовый переход одного типа ВНЭ в другой. Отметим также, что не существует заранее определенного порядка следования компонентов, т. к. в резервуаре периодически происходят слив отстоявшихся нефти и воды, налив новой порции ВНС и расслоение оставшейся ВНЭ.

Для определения положения границ раздела слоев в резервуаре, высоты уровня каждого компонента и, следовательно, объема ВНС в пределах слоя автором предлагается использовать разработанную систему идентификации компонентов многофазной

смеси. Это даст возможность поставлять на технологические установки однородные порции смеси, представляющие собой эмульсии известного типа с постоянным по всему объему значением влажности.

В качестве чувствительного элемента (ЧЭ) измерительного датчика будем использовать двухпроводную линию с изоляцией ленточного типа (рис. 1). При использовании такой конструкции датчика его погонные обобщенные характеристики (емкость, индуктивность и т. д.), а также тангенс угла диэлектрических потерь (ТУДП) и диэлектрическая проницаемость (ДП) пропорциональны как геометрическим размерам и характеристикам изоляции ЧЭ, так и параметрам состава исследуемой смеси, окружающей преобразователь. Изолирующее покрытие обладает ДП, отличной от ДП исследуемой смеси, окружающей двухпроводную линию, в частности, смеси нефти с водой. При внесении ЧЭ в контролируемую среду обобщенная ДП, определяемая с помощью датчика, изменяется, поэтому при расчетах требуется делать поправку на величину ДП изолирующего покрытия ЧЭ.

Рис. 1. Двухпроводная линия с изоляцией ленточного типа в диэлектрической среде:

с1 - диаметр жилы; D - диаметр жилы с изоляцией; а - расстояние между жилами; Ь - ширина изоляционной прокладки между жилами; I - длина двухпроводной линии; еиз - ДП изоляции двухпроводной линии; е - ДП окружающей двухпроводную линию смеси [2]

Датчик устанавливается в верхней части резервуара, причем по возможности как можно дальше от входных и выходных коллекторов. Чувствительный элемент датчика помещается внутри резервуара на всю эффективную длину измерения, проходя через совокупность однородных компонентов многофазной ВНС, на которые разлагается исследуемая жидкость при отстаивании. На концевик ЧЭ подвешивается груз весом до пяти килограммов. При проведении измерений надо учесть, что между кон-цевиком и дном резервуара образуется «мертвая» зона, поэтому длина ЧЭ выбирается так, чтобы это расстояние было минимальным.

Преобразователь можно представить в виде последовательности поперечно-неоднородных отрезков, длина каждого из которых определяет высоту уровня одного из однородных компонентов многофазной среды. Эти компоненты характеризуются постоянной или медленно изменяющейся величиной обобщенной ДП отрезка длинной линии в пределах всего слоя, зависящей как от диэлектрических свойств изоляции, так и исследуемой среды.

Определим обобщенные ДП и ТУДП датчика, учитывая как параметры окружающей его смеси, так и ДП изоляционного слоя по следующей формуле [2, 4]:

■'обобщ

2а

^из^т — ((еСМ - еиз)(1 - V®) + еиз)

_а_

еСМ - (есм - 0(к/Л + (1 - к/010ёшП) '

2а

2ге8ю1о§ту(^5см

^5из)(1-к/л) + гё5из)

(1)

обобщ

-Оё5см -*ё5Из)(к/71 + 0-к/л)1оёт«) '

где к = агс^

6Ьд/(а2 -(I2)

т =

3(а2-а2-Ь2)-(0-ф (а + А/(а2-(12)) (а-Л/(а2-с12);

2 '

11 =

(а + -\/(а2 -<12))2 -Б2

Б

-(а-^а2

-а2))2

(2)

(3)

(4)

- ДП и ТУДП изоляции соответственно;

- ДП и ТУДП водонефтяной смеси соот-

Распространение электромагнитных волн в длинных двухпроводных линиях возможно, если расстояние между проводами (а) будет значительно меньше длины передаваемой электромагнитной волны. Это требование выполняется при передаче по линии волн с частотой не больше 100 МГц. При увеличении частоты сигнала значительное количество энергии будет излучаться в окружающее пространство. Поэтому в диапазоне частот от сотен мегагерц до десятков гигагерц обычно применяются коаксиальные и экранированные двухпроводные линии. Электромагнитная волна в этом случае рас-

ветственно.

пространяется в пространстве между проводниками линии, не проникая вследствие поверхностного эффекта через внешний проводник во внешнюю исследуемую среду [1].

Согласно известным законам распространения волны через границу раздела сред с разными физическими свойствами падающая и отраженная электромагнитные волны (все они распространяются по нормали к поверхности раздела сред) связаны между собой через коэффициент отражения по напряжению [1]

Г = и / и , (5)

отр пай7 4 '

где Г - коэффициент отражения; ипа0 - электромагнитная волна, нормально падающая на границу раздела двух сред; иотр - электромагнитная волна, отраженная от границы раздела двух сред.

Коэффициент отражения опишем через волновые сопротивления п-й и к-й сред, через которые проходит электромагнитная волна:

Ъ -Ъ

р _ Вп вк

z„ +Z

(6)

Bk

Волновое сопротивление в общем случае - это сопротивление, которое встречает электромагнитная волна при распространении вдоль цепи без отражения. Для определения волнового сопротивления двухпроводной линии с изоляцией ленточного типа получим [3]:

60 , (а + л/а2-^2)

•ln-

Г =

я-1 к -2Уа, I,

вд-е^-ШС1-7?)-* ы

р __к=0 (¿=0)_

(9)

я-1

-2У>,г(

итд-ПО"/?)'* " 1=0

где Г. - коэффициент отражения сигнала от ьй границы раздела сред в многокомпонентной смеси; и„ад - исходный опорный высокочастотный сигнал; ия(0) - регистрируемый приемником сигнал на входе длинной линии, характеризующий соответствующую границу раздела сред; /., а.- высота уровня однородного слоя и коэффициент затухания сигнала в нем.

Для определения значения обобщенной ДП отрезка длинной линии в пределах произвольного однородного слоя воспользуемся формулой

По-Л)2

— F -

обобщп обобщ\ п—1

7=0

П(1+г.)2

(10)

1=0

(7)

*обобЩ (а - л/а2-<12) Тогда коэффициент отражения сигнала от границ раздела п-й и к-й сред с разными волновыми сопротивлениями, используя формулы (6, 7), определим следующим образом

у ^авовщ п ^ ^обобщу

(8)

^обобщп ^^обобщу

При достижении п-й границы раздела компонентов с разными обобщенными ДП сигнал частично отражается от нее в сторону к-й границы, причем степень отражения зависит от качества отстоя смеси, частично проходит в следующий слой ВНС. Отраженная волна возвращается к входу преобразователя через промежуток времени, пропорциональный высоте уровня смеси в однородном слое. По амплитуде и фазе полученного сигнала, характеризующего соответствующую границу раздела, определяются ее положение и высота уровня слоя ВНС.

В общем случае получим формулу для расчета коэффициента отражения сигнала от п-й границы раздела сред [3]:

Таким образом, используя формулу (10) и зная значения Г и е Л Л , получим значение ДП любой

г оооощР ^

среды, через которую прошел сигнал высокой частоты. Значение е практически всегда равно единице, так как сигнал сначала проходит через воздушную или газовую прослойку, которая располагается над исследуемой многокомпонентной средой [3].

Для вычисления значения уровня каждого компонента в многофазной среде будем использовать в качестве опорного сигнала не его одночастотную составляющую, а спектр нескольких частот, сдвинутых относительно опорной частоты на А/, 2 А/, 3 А/и т. д., в зависимости от количества гармоник в спектре исходного сигнала. В свою очередь, количество составляющих в спектре опорного сигнала определяется набором параметров ВНС, которые требуется учитывать при идентификации однородных компонентов. В частности, при учете в исследованиях ДП и ТУДП нефти и воды, а также вязкости пластовой нефти достаточно шести гармоник в спектре сигнала [3].

Сигнал, зарегистрированный на приемнике, детектируется и усиливается до уровня, необходимого для дальнейших исследований. Затем пропускаем сигнал через блок фильтров, каждый из которых настроен на блокирование всех частот, кроме одной. В результате получим на выходах блока составляющие сигнала, являющиеся откликами отраженных от границ раздела компонентов электромагнитных волн.

Полученные гармоники подаем попарно на блок вычитающих устройств и после цикла пре-

образований получим обобщенное выражение для определения высоты п-го уровня контролируемой (п + 1)-фазной жидкости:

А. =

arceos -

"ni

n2

(11)

где 2п1 и 2п2 - сигналы на выходах оконечных вычитающих устройств; с - скорость волны в вакууме; Лf — шаг перестройки частоты сигнала.

Из формулы (11) видно, что для определения высоты уровня компонента многофазной среды необходимо, в первую очередь, знать его обобщенную ДП, которую определим по формуле (10).

При распространении электромагнитного сиг-

нала по преобразователю сквозь контролируемую среду с потерями происходит изменение его амплитуды и фазы. Затухание волны вызвано потерями мощности на преодоление электрического сопротивления токопроводящих жил, на их неизбежный нагрев, на отражение от различного рода препятствий и т. д. В результате на приемник придет сигнал с амплитудой значительно меньшей исходной. Количественной мерой потерь полезной мощности в ЧЭ, окруженном ВНС, служит коэффициент затухания (а), определяющий изменение амплитуды сигнала на единицу длины линии в диапазоне частот от 10 до 100 МГц, в котором работает датчик [4]:

а -

9,2-10-yP-/-sOE

й-Ы

а +

V(a2~d2)

1 + 1 2

'(О2

+ 9-10"8-/-tg5OIJsOB

(12)

a-V(a2-d2)

где р — удельное сопротивление материала жил ЧЭ (Ом • мм2/м); / — частота ВЧ электрического сигнала; еоб, tg¿об — обобщенные ДП и ТУДП водонефтя-ной смеси.

Коэффициент а значительно уменьшает значение передаваемой по двухпроводной линии мощности, что сокращает полезно используемую длину кабеля. В нашем случае уже при расстоянии от приемного устройства до дна резервуара, большем 100—120 метров, информационный сигнал практически невозможно распознать на фоне шумов.

Рассмотрим пути уменьшения коэффициента затухания. Для этого воспользуемся графиками зависимости коэффициента затухания двухпроводной линии с изоляцией от возможных влияющих факторов (рис. 2). Из графиков видно, что для получения минимального коэффициента затухания сигнала в двухпроводной линии с изоляцией необходимо, во-первых, уменьшить диэлектрические характеристики окружающей датчик ВНС и изоляции, частоту опорного сигнала, удельное электрическое сопротивление материала, из которого изготовлены жилы, и расстояние между проводами. Во-вторых, желательно увеличить диаметр изоляции проводов. И в-третьих, надо определить минимально возможные значения диаметра проводов и толщины изоляционной прослойки между проводами. Рассмотрим все эти возможности более подробно.

Первый возможный путь решения поставленной задачи по минимизации коэффициента затухания состоит в уменьшении сопротивления жил ЧЭ. Для этого можно, во-первых, использовать материал с меньшим удельным сопротивлением, чем у часто используемой меди. Однако меньшим удельным

сопротивлением примерно на десять процентов обладает только серебро, использование которого в качестве материала для проводников экономически невыгодно, поэтому вариант замены меди другим материалом реально в практике не используется.

Во-вторых, для уменьшения сопротивления проводников можно увеличить их диаметр. Но и здесь препятствием становится экономический фактор, т. к. увеличение диаметра жил ведет к перерасходу материала, к увеличению размеров и массы кабеля, а главное — неэффективно, т. к. сопротивление можно уменьшить только в несколько раз.

а

Рис. 2. Зависимость коэффициента затухания двухпроводной линии с изоляцией от одного из следующих параметров: 1 — толщины изоляционной прослойки; 2 — диаметра провода; 3 — диаметра изоляции провода; 4 — расстояния

между проводами; 5 — ДП смеси; 6 — ТУДП смеси; 7 — частоты; 8 — ДП изоляции; 9 — удельного электрического сопротивления материала провода

Еще один путь состоит в уменьшении емкости между проводами в двухпроводной линии, или, точнее, обобщенной ДП (1), значение которой учи-

тывается в формуле (12), определяющей значение коэффициента затухания двухпроводной линии с изоляцией ленточного типа.

Рассмотрим возможности уменьшения обобщенной ДП. Во-первых, можно уменьшить ДП рассматриваемой ВНС, окружающей двухпроводную линию. Однако это приведет к сокращению измеряемой базы, ограничивая ее смесями типа «вода в нефти» (В/Н) с пониженным влагосодержанием. При этом смеси, ДП которых стремится к ДП воды, равному 80, совсем выпадают из рассмотрения, что противоречит поставленной задаче. Также нельзя произвольно уменьшать тангенс угла диэлектрических потерь ВНЭ, т. к. тогда из рассмотрения выпадают эмульсии, в которых повышенная проводимость воды, определяемая значительным количеством растворенных в ней минеральных солей.

Во-вторых, можно попытаться изменить свойства изоляционного покрытия двухпроводной линии. Но этот способ тоже недостаточно эффективен, т. к. приведет к увеличению толщины изоляции, что также экономически не выгодно. К тому же в этом случае диэлектрические свойства окружающей преобразователь ВНС не будут значительно влиять на значение обобщенной ДП, которая будет определяться в основном диэлектрическими свойствами изоляционного покрытия. Таким образом, мы получим, по сути, экранированный датчик, свойства которого не зависят от характеристик водонефтяной смеси. К тому же изменение свойств изоляции приведет к увеличению ее проводимости, что способствует ухудшению ее качества, из-за чего возрастут потери, токи утечки. При этом емкость практически уменьшается лишь в несколько раз.

Однако для уменьшения коэффициента затухания подберем изоляционное покрытие таким образом, чтобы в используемом частотном диапазоне (до 100 МГц) его диэлектрические характеристики были минимально возможными и при этом значительно меньше, чем у водонефтяной смеси. В качестве примера такого диэлектрического покрытия можно назвать сополимер тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, ДП которого 2,1, ТУДП -0,0004 [3].

И наконец, в-третьих, можно уменьшить расстояние между проводами. Однако бесконечно уменьшать расстояние невозможно, его предельное значение определяется следующим соотношением а > (Б2 + d2) / 2 • D. (13)

При этом одновременно с уменьшением обобщенной ДП, а значит и емкости, будет увеличиваться активное сопротивление, следовательно, общего уменьшения коэффициента затухания наблюдаться

практически не будет. Таким образом, подытоживая все вышесказанное, можно сказать, что реальный путь уменьшения коэффициента затухания состоит в подборе оптимального соотношения размеров двухпроводной линии с изоляцией, т. е. диаметров жил и изоляции, расстояния между жилами и ширины изоляционной прокладки между жилами. При рассмотрении зависимости коэффициента затухания от параметров двухпроводной линии (рис. 3) отметим, что минимум функции а достигается:

1) при максимально возможном значении диаметра изоляции провода D;

2) при минимально возможном значении расстояния между проводами а;

3) при некоторых оптимальных значениях диаметра проводов d и ширины изоляционной прокладки Ь.

Таким образом, необходимо подобрать такое оптимальное соотношение ЬИ при фиксированных D и а, причем должно выполняться условие D<a, при которых коэффициент затухания будет минимальным. Из графика на рис. 4 видно, что коэффициент затухания тем меньше, чем меньше соотношение а Ю и чем больше соотношение D /Ь. Пересечение двух кривых происходит в точке А с координатами [1,07, 0,02], т. е. в точке, где D = 1,07Ь и а = 1,07D. Видно, что полученные соотношения удовлетворяют необходимым условиям конструктивной реализации датчика (D<a и b<D).

Рис. 3. Зависимость коэффициента затухания электромагнитного сигнала от диаметра жил и ширины изоляционной прокладки

Однако, чем больше соотношение аЮ, тем меньше погрешность в определении емкости между проводами, а следовательно, и коэффициента затухания двухпроводной линии. Поэтому лучший вариант реализации датчика для конкретного случая будет достигаться при минимально возможном соотношении D /Ь, которое примерно равно единице,

т. е. диаметр изоляции проводов должен быть равен ширине изоляционной прокладки. Соответствующее ему соотношение a /О, которое, в свою очередь, является максимально возможным, при одном и том же значении коэффициента а, составляет примерно 1,12 [3].

Исследования оптимальных соотношений параметров датчика, обеспечивающих минимальное значение коэффициента затухания, проводились при изменении влажности ВНЭ от 0 до 100 %, т. е. при переходе от нефти к воде в частотном диапазоне опорного сигнала 10-100 МГц. Результаты показали, что соотношения параметров двухпроводной линии меняются следующим образом: а /О от 1,115 до 1,1516, О М от 3,1096 до 1,9598, а М от 3,4712 до 2,257. Таким образом, оптимальные средние соотношения параметров двухпроводной линии с изоляцией ленточного типа, используемой в качестве измерительного датчика неизвестной водонефтя-ной смеси, будут следующие: а /О =1,13, О И = 2,53, а И = 2,86 (все результаты приведены для случая, когда /) Ь).

Рис. 4. Зависимость коэффициента затухания от следующих соотношений: 1 - расстояния между проводами к диаметру изоляции проводов (а / О); 2 - диаметра изоляции проводов к ширине изоляционной прокладки (О / Ь)

Таким образом, из полученных соотношений видно, что изоляционное покрытие желательно сделать больше диаметра электрода. Это позволяет создать дополнительную емкость, последовательно включенную с емкостью преобразователя. Такое включение уменьшает разброс между коэффициентами затухания электромагнитного сигнала в пределах исследуемой смеси при изменении ее ДП. Для препятствия осаждения примесей также желательно установить электроды вертикально.

Выводы

1. Показано, что измерительный преобразо-

ватель, погруженный в многофазную среду, целесообразно представить в виде последовательности поперечно-неоднородных отрезков длинной двухпроводной линии. При этом длина каждого отрезка определяет высоту уровня одного из компонентов этой среды.

2. Показано, что обобщенная диэлектрическая проницаемость каждого поперечно-неоднородного отрезка длинной двухпроводной линии, определяющая свойства одного из компонентов многофазной среды, характеризуется:

- обобщенной диэлектрической проницаемостью датчика в пределах первого компонента многофазной смеси;

- коэффициентами отражения электромагнитной волны от границ раздела компонентов, предшествующих исследуемому слою, при движении электромагнитной волны вглубь многофазной среды.

3. Проведен сравнительный анализ возможных путей уменьшения коэффициента затухания сигнала. Показано, что реальный путь уменьшения коэффициента затухания состоит в подборе оптимального соотношения размеров двухпроводной линии с изоляцией ленточного типа.

Список литературы

1. Викторов В.А. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов [Текст] / В.А Викторов, Б.В. Лункин, А.С. Совлуков. - М.: Энергоиздат, 1989. - 280 с.

2. Иоссель Ю.Я. Расчет электрической емкости [Текст] / Ю.Я. Иоссель, Э.С. Коганов. - Л.: Энергоиздат, 1981. - 288 с.

3. Колегаев Ю.Б. Идентификация однородных компонентов многофазных водонефтяных смесей при построении ИИС для процессов промысловой подготовки и учета нефти: дис. канд. техн. наук. [Текст] / Ю.Б. Колегаев. - Уфа, 2003.

4. Колегаев Ю.Б. Идентификация многокомпонентных водонефтяных смесей в процессе промысловой подготовки и учета нефти [Текст] / Ю.Б. Колегаев, В.Х. Ясовеев // Вестник УГАТУ: науч. журн. Уфимск. гос. авиац. техн. ун-та. - 2006. - Т. 8. - № 2 (18). - С. 19-23.

References

1. Viktorov V.A. Radiovolnovye izmerenija parametrov tehnologicheskih processov [Tekst] / V.A. Viktorov, B.V. Lunkin, A.S. Sovlukov. - M.: Jenergoizdat, 1989. - 280 s.

2. Iossel' Ju.Ja. Raschet jelektricheskoj emkosti [Tekst] / Ju.Ja. Iossel', Je.S. Koganov. - L.: Jenergoizdat, 1981. - 288 s.

3. Kolegaev Ju.B. Identifikacija odnorodnyh komponentov mnogofaznyh vodoneftjanyh smesej pri postroenii IIS dlja processov promyslovoj podgotovki i uchetanefti: dis. kand. tehn. nauk [Tekst] / Ju.B. Kolegaev. - Ufa. - 2003.

4. Kolegaev Ju.B. Identifikacija mnogokompo-

nentnyh vodoneftjanyh smesej v processe promyslovoj podgotovki i ucheta nefti [Tekst] / Ju.B. Kolegaev, V.H. Jasoveev // Vestnik UGATU: nauch. zhurn. Ufimsk. gos. aviac. tehn. un-ta. - 2006. - T. 8. - № 2 (18). - S. 19-23.

Артюшенко В.М. Artuschenko V.M.

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Информационные технологии и управляющие системы» ГБОУ ВПО МО «Финансово-технологическая академия», Россия, г. Королев

Самаров К.Л. Samarov K.L.

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой «Математика и естественно-научные дисциплины»» ГБОУ ВПО МО «Финансово-технологическая академия», Россия, г. Королев

УДК 621.391.372.019

КОНСТРУИРОВАНИЕ ДВУХМЕРНЫХ КОРРЕЛИРОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ АДДИТИВНЫХ И МУЛЬТИПЛИКАТИВНЫХ НЕГАУССОВСКИХ ПОМЕХ

В статье рассмотрены и проанализированы математические модели мультипликативных и аддитивных негауссовских помех, воздействующих на полезные сигналы. Для синтеза и анализа, а следовательно, эффективного проектирования информационных радиотехнических систем и устройств, работающих в условиях интенсивных возмущений, необходимо выбрать не только адекватные математические модели полезных сигналов и информационных процессов, но и соответствующие модели случайных воздействий, имеющих, в общем случае, негауссовский мультипликативный и аддитивный характер.

Для описания произвольных негауссовских помех, являющихся квазигармоническими процессами, спектр которых близкий (или более узкополосный) к полосе полезного сигнала, авторы использовали эллиптические симметричные двухмерные плотности распределения вероятности (ПРВ), включающие в себя два предельных случая: гауссовские процессы и синусоидальный сигнал со случайной начальной фазой, распределенной равномерно в интервале [0, 2п].

Модель узкополосных коррелированных негауссовских помех эллиптически симметричной двухмерной ПРВ позволяет произвести синтез информационных систем и устройств, основываясь только на априорном знании одномерной ПРВ и функции корреляции. Поскольку, зная одномерную ПРВ мгновенных значений, можно определить ПРВ огибающей, то это делает возможным использование эллиптически симметричных ПРВ для описания не только аддитивных, но и мультипликативных (модулирующих) помех.

Для описания реальной ПРВ негауссовского процесса авторы предлагают аппроксимировать ее априорно известной одномерной ПРВ и специальным образом сконструированной переходной ПРВ и показывают адекватность этой аппроксимации реальным двухмерным ПРВ коррелированных помех.

Ключевые слова: информационный процесс, адекватные математические модели, аддитивная поме-