ВІДГУК

офіційного опонента д.т.н. проф. Середюка О.Є. на дисертаційну роботу

Гладишевського Миколи Володимировича

«Метод і ультразвуковий засіб вимірювального контролю витрат плинних

середовищ»,

яка подана на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу

речовин

Актуальність теми дисертаційної роботи.

Досягнення енергетичної безпеки України зумовлює необхідність

раціонального і ефективного використання енергетичних ресурсів, що, в свою

чергу, формує підвищені вимоги до точності обліку енергоносіїв, в тому числі

природного газу. Це потребує комплексного впровадження енергозберігаючих

заходів, насамперед, оснащення всіх енергоспоживачів пристроями

вимірювання і обліку енергоносіїв з урахуванням їх вартості, яка відповідає

реальному споживанню. В цьому аспекті потребують розроблення і

впровадження нові достатньої точності і прості за конструкцією засоби

витратовимірювальної техніки у сфері обліку природного газу. З врахуванням

того, що сучасні вітчизняні витратоміри і засоби обліку плинних середовищ

практично реалізовані на декількох найбільш поширених методах вимірювання

(метод змінного перепаду тиску, турбінні і ультразвукові витратоміри)

удосконалення методів і засобів ультразвукового вимірювання витрати

природного газу є актуальною задачею, яка характеризує актуальність

дисертаційної роботи і дозволяє підвищити точність та достовірність

вимірювання витрати плинних середовищ у закритих каналах, насамперед, з

реалізацією у трубопроводіах малого діаметру.

Наукова новизна дисертаційної роботи стосується розвитку методу і

засобу ультразвукового вимірювального контролю витрати плинних

середовищ, зокрема з використанням ультразвукових частотно-модульованих

сигналів у трубопроводах із малим поперечним перерізом.

Найвагомішими науковими результатами є наступні:

1. Вперше запропоновано метод ультразвукового амплітудно-частотного

контролю витрат плинних середовищ на основі частотної модуляції

акустичного сигналу із використанням явища інтерференції ультразвукових

хвиль в ближній зоні випромінюючого п’єзоперетворювача, що дозволяє його

застосовувати в трубопроводах із малим поперечним перерізом.

2. Удосконалено математичну модель перенесення ультразвукової хвилі

в плинному середовищі, яка стосується ближньої зони ультразвукового каналу

«випромінювач-приймач», що дало можливість отримати амплітудно-фазову

характеристику цього каналу, яка однозначно пов’язана з швидкістю потоку з

врахуванням впливу фізичних параметрів природного газу (густина, показник

адіабати, коефіцієнт стисливості, температура).

3. Вперше запропоновано математичну модель ультразвукового

амплітудно-частотного вимірювального контролю витрати плинних середовищ,

яка встановлює функціональний зв’язок між значенням резонансної частоти

ультразвукового сигналу та витратою плинного середовища з урахуванням

геометричних розмірів трубопроводу і ультразвукових перетворювачів та

2

швидкості поширення ультразвукових хвиль, що дозволяє теоретично

обгрунтувати практичну реалізацію вказаного вимірювального контролю і

досягти при цьому підвищення вірогідності такого контролю.

Практична цінність отриманих автором результатів полягає у

розробленні і впровадженні в експлуатацію експериментального зразка

ультразвукового витратоміра в ТОВ «НВФ «Робікон» (м. Київ) та в

ПрАТ «Енергооблік» (м. Харків).

Розроблено методику проектування ультразвукового амплітудно-

частотного витратоміра, що містить блок обробки сигналу резонансної частоти

з алгоритмом автоматичного вимірювання витрати, який забезпечує реалізацію

вимірювання витрати природного газу у трубопроводах із малим поперечним

перерізом.

Одержані наукові результати впроваджені в навчальний процес кафедри

електроніки та наносистем Вінницького національного технічного університету

при навчанні студентів за напрямами бакалавратів «Мікро- та наноелектронні

прилади та пристрої» та «Електронні прилади та пристрої» з дисциплін

«Схемотехніка», «Пристрої цифрової техніки», «Мікропроцесорна техніка»,

«Мікроелектронні частотні сенсори».

Ступінь обґрунтованості наукових положень, висновків і

рекомендацій. Основні теоретичні положення роботи, які захищаються

здобувачем, обґрунтовані та підтверджені коректним використанням основних

положень теорії збудження і прийняття акустичних хвиль п’єзокристалами,

теорії поширення поздовжніх акустичних хвиль у газоподібних середовищах,

рівняння Ейлера при русі нев’язких рідин, теорії правил Френеля при

формуванні зон Гюйгенса-Френеля, методу Ломмеля при визначенні амплітуди

тиску ультразвукової хвилі для умов функціонування п’єзоелектричних

перетворювачів, а також теорії вимірювального перетворення і методів

імітаційного моделювання з використанням програмних пакетів Maple,

NUMERI, LabVIEW і програмного середовища ISIS Proteus 7.7.

Отримані автором наукові результати у відповідності до поставлених

задач є логічними, не суперечать фундаментальним фізичним і математичним

закономірностям, повністю відображають отримані автором результати, а

також підтверджуються достатньою апробацією основних положень і висновків

на міжнародних і всеукраїнських науково-технічних конференціях.

Достовірність отриманих в роботі положень і наукових результатів

підтверджується коректністю застосування системи припущень і

формулювання умов досліджень при моделюванні процесів ультразвукового

сканування внутрішнього перерізу трубопроводу і формуванні акустичних

каналів із застосуванням зон Гюйгенса-Френеля у ближній зоні

п’єзоелектричних перетворювачів. Достовірність отриманих результатів

підтверджується малими значеннями розбіжностей між результатами

математичного моделювання, експериментальних і метрологічних досліджень

ультразвукового витратоміра, а також впровадженням в експлуатацію

експериментального зразка ультразвукового витратоміра.

Рекомендації щодо використання результатів роботи. Розроблений

автором новий метод і засіб вимірювання витрати плинних середовищ можуть

бути використані у практичній діяльності підприємств, які займаються

3

проектуванням і виготовленням витратомірів газу, а також у практичній

діяльності підприємств, які здійснюють у своїй діяльності облік енергоносіїв.

Повнота викладу основних матеріалів в опублікованих працях.

Результати наукових досліджень, які отримані автором, опубліковані у

27-ми основних наукових працях, в тому числі у фахових виданнях України 9,

серед яких 3 включені до міжнародної наукометричної бази даних, і 4-ох

патентах України на корисну модель. Наукові публікації достатньо ґрунтовно

розкривають суть розв’язуваних наукових задач. Дисертаційна робота пройшла

достатню апробацію, її основні положення доповідалися на 14-ти міжнародних

та всеукраїнських науково-технічних та науково-практичних конференціях.

Тому апробацію результатів дисертаційних досліджень можна вважати

достатньою.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з

вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури і

додатків. Загальний об’єм дисертації складає 205 сторінок друкованого тексту,

з яких основний зміст викладено на 164 сторінках, у т. ч. 65 рисунків, 5

таблиць, 12 додатків. Список використаної літератури становить 142

найменування на 15 сторінках.

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи,

сформульовано мету, задачі досліджень, показано зв’язок роботи з науковими

програмами, планами, темами, відзначено наукову новизну та практичну

цінність отриманих в роботі результатів, а також наведено дані про особистий

внесок здобувача, апробацію результатів досліджень і публікації щодо роботи.

У першому розділі здійснено аналітичний огляд методів та засобів

контролю витрат плинних середовищ та запропоновано їх класифікацію.

Проаналізовані область застосування, переваги та недоліки ультразвукових

засобів вимірювання витрати. Здійснений вибір критерію оцінювання

ефективності вимірювальних перетворювачів на базі понять «якість» і

«вартість». Сформовані основні напрямки проведення дисертаційних наукових

досліджень.

Другий розділ присвячений викладенню результатів теоретичних

досліджень, які стосуються розроблення математичних моделей

вимірювального контролю витрати плинних середовищ на основі

ультразвукового методу. Здійснений розгляд особливостей фізичних параметрів

об’єкта контролю, який конкретизується для газоподібних плинних середовищ.

Розроблена математична модель поширення ультразвукових хвиль у плинному

середовищі і проведенні її дослідження шляхом імітіційного моделювання.

Викладені теоретичні засади розроблення ультразвукового амплітудно-

частотного методу вимірювального контролю витрати плинних середовищ.

Описані результати експериментальних досліджень вимірювального

перетворювача швидкості потоку на лабораторному стенді, що дало можливість

експериментально отримати амплітудно-частотні характеристики

ультразвукового каналу «випромінювач-приймач». Викладена математична

модель ультразвукового амплітудно-частотного вимірювального

перетворювача витрати плинного середовища з врахуванням ближньої зони

акустичного поля перетворювача.

4

Третій розділ стосується розроблення ультразвукового засобу контролю

витрат плинних середовищ на основі амплітудно-частотного методу. Наведено

структурну схему ультразвукового витратоміра, математичний опис його його

функції перетворення, а також функціональні схеми окремих блоків практичної

реалізації витратоміра. Здійснено імітаційне моделювання роботи амплітудно-

частотного витратоміра і моделювання роботи основних блоків вимірювального

перетворювача. Описаний розроблений алгоритм мікропроцесорної обробки

результатів вимірювального контролю. Досліджені шляхи підвищення

вірогідності вимірювального контролю при вимірюванні витрат плинних

середовищ, а також здійснений аналіз похибок такого контролю.

Четвертий розділ присвячений викладенню особливостей апаратно-

програмної реалізації розробленого засобу вимірювального контролю та

результатам його експериментальних досліджень. Запропоновані рекомендації

щодо інженерного проектування засобу вимірювального контролю витрати

плинних середовищ. Описані результати оцінювання вірогідності контролю

швидкості плинного середовища із наведенням розрахунку помилок першого і

другого роду. Розглянуті особливості експериментальної установки для

дослідження розробленого вимірювача і встановлення за результатами

експериментальних досліджень резонансних кривих для діапазонів витрат

0-16 м3/год і 16-65 м3/год.

У висновках сформульовані основні результати виконаних досліджень.

У додатках подано результати впровадження дисертаційних досліджень,

результати імітаційного моделювання процесу формування стоячих і

ультразвукових хвиль в плинному середовищі, математична модель

витратоміра, результати розрахунків похибок і вірогідності контролю

швидкості потоку, а також експериментально отримані залежності частоти

ультразвукової хвилі і резонансної частоти від витрати плинного середовища.

Крім того, в додатках наведено список публікацій здобувача.

Оцінка змісту дисертації, її завершеність в цілому, відповідність

встановленим вимогам оформлення дисертацій. Дисертаційна робота

написана загальноприйнятою науковою українською мовою із використанням

сучасної правильної української наукової термінології. Робота виконана на

належному науковому рівні, є завершеною науковою працею, має практичне

значення та відображає рішення актуальної науково-прикладної задачі

підвищення точності і вірогідності вимірювального контролю витрати плинних

середовищ у трубопроводах малого діаметру на базі вдосконаленого

ультразвукового методу контролю із застосуванням частотної модуляції на

явищі інтерференції ультразвукових хвиль в ближній зоні випромінювача.

Оформлення дисертації в цілому відповідає темі досліджень і вимогам пунктів

9, 11, 12 «Порядку присудження наукових ступенів», щодо кандидатських

дисертаційних робіт, затвердженого Постановою Кабінету Міністрів України

від 24.07.2013 №567 та діючим пунктам Наказів Міністерства освіти і науки

України «Про опублікування результатів дисертацій та здобуття наукових

ступенів доктора і кандидата наук» від 17.10.2012 р. №1112, від 03.12.2012 р.

№1380 та Листа МОН України від 04.12.2015 р. №1/9-586 «Про опублікування

результатів дисертацій у періодичних виданнях», а також паспорту

5

спеціальності 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу

речовин.

Відповідність автореферату змісту дисертації. Автореферат в

загальному написаний відповідно до вимог МОН України до авторефератів. Він

містить всі необхідні складові структурної побудови і в ньому викладена

основна суть виконаних наукових досліджень, а також наведені висновки та

список основних публікацій. В цілому зміст автореферату дисертації адекватно

відображає основну суть виконаної роботи.

Зауваження до дисертаційної роботи і автореферату.

1. У другому розділі розроблена математична модель проходження

ультразвукового сигналу в плинному середовищі містить коефіцієнт

стисливості, густину середовища, температурний коефіцієнт, а в математичній

моделі вимірювального перетворювача ці складові відсутні.

2. В роботі не здійснена оцінка вимог щодо розроблення

ультразвукових витратомірів і лічильників газу у відповідності до чинного

національного стандарту України.

3. В роботі відсутнє обгрунтування вибраного частотного діапазону

196-205 кГц при імітаційному моделюванні (розд. 2.2).

4. З роботи незрозумілим є наявність фукціонального зв’язку розмірів

ближньої зони п’єзоперетворювача з діаметром трубопроводу витратоміра.

5. Чи залежить резонансна частота ультразвукових коливань

перетворювача від діаметра трубопроводу витратоміра?

6. Відсутнє обгрунтування застосованої еквівалентної схеми на рис.3.6,

а наведена схема моделювання на рис.3.7 їй не відповідає.

7. Відсутнє обгрунтування вибору фільтра Баттерворта саме 6-го

порядку (розд. 3.1.2). При проектуванні витратоміра відсутні критерії, за якими

був вибраний відповідний тип мікропроцесора, який наведений в розд.3.1.

8. При оцінці похибки витратоміра не врахована випадкова складова

згідно формули (3.10). Чому при оцінці похибки витратоміра не врахована

похибка АЦП, як розрахована в розд.3.4?

9. Відсутня чисельна конкретизація складових в алгоритмах (4.13) і

(4.14) при розрахунку помилок 1-го і 2-го роду.

10. В роботі відсутні обгрунтування можливості застосування

розробленого витратоміра для трубопроводів великого діаметру і не наведена

методологія розрахунку верхньої границі вимірювання виратоміра.

11. Дисертаційна робота містить ряд неточностей у її оформленні:

11.1 У формулюванні мети роботи необхідно було доповнити складовою

щодо необхідності вдосконалення ультразвукового методу вимірювання

витрати.

11.2 При аналізі в першому розділі ротаційних витратомірів, під якими

автор розуміє роторні лічильники, на с.32 неправильно вказаний їх

максимальний діапазон робочої витрати 200 м3/год, в той час як ще з 60-тих

років в м. Івано-Франківськ на заводі «Промприлад» випускалися роторні

лічильники на максимальну витрату 1000 м3/год і до теперішнього часу

випускаються цього типу лічильники до 1600 м3/год. В переліку виробників цих

приладів відсутні сучасні підприємства-виробники України.

1 1.3 Bиснoвки Дo tисеpTaцll Hе MlсTЯTЬ TpЬoХкoМПoнrI{TIIoГo

фopмyлroвaння скJIaДoBих.I1.4 Poбoтa мiстить pяД ГpaМaTИчI{o-Tеpмiнoлoгiчних ПoмиJioк, нaПpИкЛa.ц'

<rшapoвi BиTpaToMipи>> c.27, <<лi.tильник iз кpилЬчaTкoto)) c.28'11.5 Biдсyтне Пoсилaння LIa aBTopиTетнlтiт дoвiдник пaтpiapiapxa

BиTpaToМетpiТ Пpoф. КpемльoBcЬкoГo П.П.' хoчa pисyнoк З цЬoГo дoвiдникaпoдaний c.42 ДиcepтaцiТ.

1 1.6 Пo TексTy дисеpтaцiТ в бaгaтьox BиПaДкaХ вiдсyтнi ПoсиЛaннЯ Haпyблiкaцir здoбyвaЧa,B T.ч. Пpи BиBеДrннi мaтемaтичниx мoделей.

II'7 Haявнi теxнiчнi ПoМиЛкИ в poзмipнoсTЯХ oДиниЦЬ вимipтовaнь нac.7З,74, Hr Пoясненi пoзнaченнЯ кpиBиx нapис.2.8.

11.8 У спискy лiтеpaтypниx ДжеpеЛ неДoсTaTнЬo кoнкpеTизoвaнi нayкoвiпyблiкaцii yкpaТнсЬких BчениХ y сфеpi yЛЬTpaЗByкoвoТ BиTpaToМетpiТ.

11.9 Hезpoзyмiлoro с неoбxiДнiсть Bиклa.цrння B ДисеpтaцiТ пiдpoздiлУ 4.2,який сToсyrTЬся вимiproвaЛЬHoГo кoHTpoЛЮ I\4aсoBиХ чaсToк кoмшoнентiвскpaПЛrнoгo нaфтoBoГo ГaЗy.

Bиснoвoк пpo вiДповiДнiсть ДисepтaцiТ вимoгaм tAК Miнiстeрстваoсвiти i нayки Укpaiни

!исеpтaцiйнa poбoтa ГлaДишеBcькoГo М.B. с ЗaBершениM нayкoBиМ.цoслiДlкенняМ, B якoмy oтpимaнi сyттевi нoвi нayкoвi i пpaктичнi prЗyЛьTaTИ, ЩoДoЗBoЛяIoTЬ poзв'язaти нayкoBo-IipикЛa.цнr ЗaBДaHI{я BДoскoнaЛенняyЛЬTpaЗByкoBиХ зaсoбiв вимiproвaння BиTpaTи IIЛиннИx сеpеДoвищ.

Mетa poбoти, пoстaвленi Ta poзв,язaнi в нiil зaBДaнHя дoслiдя<ень,BИкЛa.ценi оснoвнi нayкoвi pеЗуЛЬTaТИ ДaIoTЬ мoя<дивiсть зpoбиTи Bиcнoвoк ПpoT€, щo ДисеpTaцiйнa poбoтa вiдпoвiдaс спецiaльнoстi 05.11.13 ПpИЛaДИ iМеToДи кoнТpoлЮ Ta BиЗI{aчеHHя скЛaДy pеЧoBиH.

BiДзнaченi недoлiки i зayвalкення нr сToсyIoTЬся oснoBI{иХ нayкoвиХГIoЛo)кr!{Ь ДисrpTaцiТ i не BIIЛиBaIoTЬ нa ЗaГaЛЬнy ПoЗиTиBнy oцiнкy poбoти Ta TIa

iТ нayкoвy цiннiсть.Ha пiДстaвi пpoвеДенoГo aнaлiзy диоеpтaцiТ, BBa)i{aIo' щo Дисrpтaцiйнa

poбoтa <MетoД i yльтpaзвyковий зaciб вимiproвaЛЬнoГo кol{TpoЛЮ BиTpaTПЛИHIIиX cеpе.цoBищ) Зa aкTyaЛЬнiстrо, нayкoBolo нoBиЗнolo, ПpaкTичHo}o

Цiннiстlo oTpиМaнИx в нiй pеЗyЛЬTaтiв ДoслiДх{енЬ i piвнем BикoнaI{Hя вiДпoвiДaсBИМoГaМ Мiнiстеpствa oсвiти i нayки УкpaiЪи, щo сTaBЛЯTЬсЯ Дo poбiт нaздoбyття нayкoBoГo сTyПеня КaНДИДaTa технiчниx нayк' a ii aBToр

ГлaДишевський Mикoлa BoлoДимиpoBич ЗaсЛyГoByс ПpисyДяtення йoмyI{ayкoвoГo сTyПеня кaн.ци.цaTa теxнiчниx нayк зa спецiaльнiстrо 05.11.13ПpИЛaДИ i метo.ци кol{TpoЛЮ Te BиЗнaченнЯ скЛaДy pечoBиI{.

oфiцiйний oпoнент:B.o. зaвiДУBaчqiнфopмaцi

Д

g.<Метpoлoгiя тaBa,шь.нa TеxHlкa))',.q,.j.s ti.

o.e. CеprДЮк