Датчики и системы, № 5, 2010 г.
С О Д Е Р Ж А Н И Е и А Н Н О Т А Ц И И
Представляет
Центральный аэрогидродинамический институт им
Н. Е. Жуковского
Петроневич В. В. Принципы организации и функциональные
возможности программного комплекса “ПОТОК“ для автоматизации
аэродинамического эксперимента … 3
Рассмотрены принципы организации, функциональные возможности, примеры применения многофункционального программного комплекса, разработанного в ЦАГИ и предназначенного для автоматизации экспериментальных исследований в аэродинамических установках. Комплекс обеспечивает работу в реальном времени измерительных и управляющих подсистем, объединенных в локальную сеть, полную обработку и представление данных. Внедрение комплекса на реальных объектах повышает информативность и экономичность испытаний.
Ключевые слова: программный
комплекс, автоматизация аэродинамического эксперимента, режимы реального
времени, сетевой коммуникатор.
Petronevich V. V. Organization Principles and Functional Abilities of “POTOK” Software Package
for Aerodynamic Experiment Automation
Organization principles,
functional abilities and applications of a multifunctional software package
developed in TsAGI for automation of aerodynamic experiment in wind tunnels are
presented. The package provides real time operation of measuring and control
subsystems integrated in a local network, complete data procession and
presentation. Application of a package on real objects increases information
amount and cost efficiency of tests.
Key words: software package, automation of aerodynamic experiment, real
time modes, network communicator.
Чумаченко Е. К. Информационное взаимодействие программ
комплекса “ПОТОК” в реальном времени … 7
Рассмотрена структура взаимодействия программ, синхронно работающих на нескольких компьютерах локальной сети в процессе проведения эксперимента в аэродинамической трубе. Показано, что при наличии описания в базе данных эксперимента всех работающих программ и сетевых узлов, на которых выполняется их запуск, можно реализовать выполнение процесса реального времени и его технологических подпроцессов при взаимодействии программ только по управляющим, входным и выходным данным. При этом устраняется зависимость любой программы от того, на каком узле и какими другими программами сформированы или получены необходимые для нее данные. Это достигается добавлением в программный комплекс двух служебных программ, одна из которых обеспечивает локальный и сетевой обмен данными, а другая служит диспетчером сообщений между программами.
Ключевые слова: аэродинамический
эксперимент, процесс реального времени, структура взаимодействия программ.
Chumachenko E. K. Real Time Informational Interaction of “POTOK” Software Package Programs
Structure of interaction
of programs that synchronously operate on several local network computers
during the wind tunnel experiment is presented. It is shown that it is possible
to realize the real-time process and its technological subprocesses fulfillment
using the method of program interaction by control, input and output data only
in the case of presence of executed programs and net nodes description on which
launching is executed in the experiment database. In this case dependence of
each program from the fact to which node it is connected and by what other
programs data is formed and where from data is got, is eliminated. It is
achieved by adding two service programs to the software package. One of the
programs provides local and network data exchange and the other serves as a a message dispatcher between programs.
Keywords: aerodynamic experiment, real-time process, structure of
programs interaction.
Блокин-Мечталин Ю. К. Многофункциональный
измерительно-вычислительный и управляющий комплекс для экспериментальной
аэродинамики … 10
Многофункциональный измерительно-вычислительный и управляющий комплекс магистрально-модульной архитектуры разработан в международном стандарте VME и применяется для экспериментальной аэродинамики. Описаны принципы построения, функциональные возможности и технические характеристики основных измерительных модулей комплекса. Приведены характеристики комплекса в целом и его достоинства.
Ключевые слова:
магистрально-модульные системы; измерительно-вычислительный и управляющий
комплекс в стандарте VME; измерительные модули.
Blokin-Mechtalin Yu. K. Multifunctional data
acquisition and control software package for experimental aerodynamics
Multifunctional data
acquisition and control software package of mainline-module architecture in
international VME standard is presented. It is used in experimental
aerodynamics. Structure principles, functional abilities and technical
performances of the main data acquisition modules of the software package are
described. Performances of the software package on the whole and its’
peculiarities and advantages are presented.
Keywords: mainline-module systems; data acquisition and control software
package in VME standard; data acquisition modules of the software package.
Петроневич В. В., Блокин-Мечталин
Ю. К., Савин П. В. и др. Комплексная автоматизация аэродинамического
эксперимента в трансзвуковой аэродинамической трубе АДТ Т-106 … 16
Описана система комплексной автоматизации проведения аэродинамического эксперимента в трансзвуковой аэродинамической трубе ЦАГИ АДТ Т-106. На базе новой информационно-измерительной и управляющей системы, включающей измерительно-вычислительный комплекс ИВК М2 и управляющий комплекс VMIC, автоматизированы процессы измерений, управления числом Маха и углом a атаки модели. Представлены результаты весовых и дренажных испытаний моделей, в том числе совмещенных. Описаны этапы обработки результатов испытаний.
Ключевые слова: аэродинамический эксперимент, комплексная автоматизация, измерительная система, система управления числом Маха и углом атаки в аэродинамической трубе, программное обеспечение обработки экспериментальных данных.
Petronevich V. Blokin-Mechtalin V., Yu. K., Savin P. V., et al. Aerodynamic experiment complex automation in transonic wind
tunnel ADT T-106
System of aerodynamic
experiment complex automation in TsAGI transonic wind tunnel ADT T-106 is
described. Data acquisition processes, Mach number and model a-angle of attack control is
automated on the base of a new data acquisition and control system containing
data acquisition software package IVK M2 and control software package VMIC.
Results of model weight, drainage and combined experiments are presented. Stages
of result processing are described.
Keywords: Aerodynamic experiment. Complex automation.
Data acquisition system. Mach number and model angle
of attack control system in a wind tunnel. Experimental data processing
software.
Буров В. В., Волобуев В. С., Глазков
С. А. и др. Измерительно-вычислительный комплекс трансзвуковой аэродинамической
трубы Т-128 ЦАГИ … 20
Рассмотрен разработанный в ЦАГИ измерительно-вычислительный комплекс трансзвуковой аэродинамической трубы Т-128. Показана структура комплекса, основные характеристики систем для измерения аэродинамических нагрузок, распределения давления и параметров потока. Представлены особенности программного обеспечения комплекса в данной трубе. Внедрение комплекса позволило на порядок повысить точность определения аэродинамических характеристик моделей летательных аппаратов.
Ключевые слова:
трансзвуковая аэродинамическая труба, механизмы углов атаки и скольжения,
аэродинамические нагрузки, тензометрические весы, усилители–нормализаторы,
цифровые усилители, поле давлений, параметры потока, аэродинамический
эксперимент, сервер, визуализация, языки программирования, барометрическая
высота, аэродинамические коэффициенты.
Burov V. V., Volobuyev
V. S., Glazkov S. A., et.al. Measuring and
Computational System of TsAGI T-128 Transonic Wind Tunnel
Developed in TsAGI
measuring and computational system of T-128 transonic wind tunnel is presented.
Structure of a system, main performances of subsystems for measurements of
aerodynamic loads, pressure distribution and flow parameters are shown.
Features of a software applied in a given wind tunnel
are described. Application of a system allowed increasing of aircraft models
aerodynamic performances measurement precision in dozen of times.
Key words: transonic wind tunnel, angle of attack and sideslip angle
mechanisms, compressor, aerodynamic loads, digital amplifiers, pressure field,
flow parameters, aerodynamic experiment, server, visualization, barometric
altitude, aerodynamic coefficients.
Богданов В. В., Веселов Н. В., Панченко
И. Н. и др. Стенд для измерения массы,
координат центра масс и тензора инерции изделия … 24
Получены уравнения измерения массы, координат центра масс (ЦМ) и моментов инерции изделия. Дано описание стенда, реализующего уравнения измерения.
Ключевые слова: стенд,
колебательная система, тензор инерции, масса, координаты центра масс.
Bogdanov V. V., Veselov
N. V., Panchenko I. N., et. al. Test rig for measuring object mass,
center of gravity coordinates and moment of inertia
Equations for measuring
mass, center of gravity coordinates and moment of inertia of the object are
presented. Test rig realizing presented measurement equations is described.
Keywords: test rig, oscillating system, inertia tensor, mass, center of
gravity coordinates.
Богданов В. В., Панченко И. Н.,
Чумаченко Е. К. Цифровая обработка
сигналов и результаты тестирования стенда … 29
Рассмотрен способ цифровой обработки угла поворота колебательной системы стенда, позволяющий определить собственную частоту, амплитуду и фазу сигнала. Приведены результаты измерения массы, координат центра масс и моментов инерции эталонных объектов. Определены погрешности измерения.
Ключевые слова: режекторный фильтр,
масса, координаты центра масс и моменты инерции.
Bogdanov V. V.,
Digital method of test
rig oscillating system rotation angle processing is discussed. It allows signal
amplitude, phase and natural frequency determination. Reference objects’ mass,
center of gravity coordinates and moment of inertia measurement results are
presented. Measurement errors are found.
Keywords: rejection filter, mass, center of
gravity coordinates and moment of inertia.
Блокин-Мечталин Ю. К., Богданов В.
В., Панченко И. Н. и др. Измерительно-вычислительная и управляющая
система стенда для определения координат центра масс и тензора инерции
космических аппаратов … 33
Рассмотрена измерительно-вычислительная и управляющая система стенда для определения координат центра масс и тензора инерции космического аппарата. Приведена структура системы, описаны технические и метрологические характеристики модуля для измерения статических и динамических сигналов тензодинамометров и модуля для измерения сигналов датчиков угловых колебаний измерительной платформы стенда, возбуждаемых с помощью электродвигателей и специальной аппаратуры управления. Описано программное обеспечение сбора, обработки и представления результатов измерений.
Ключевые слова: измерительный
стенд, центр масс, тензор инерции, информационно-измерительная и управляющая
система, программное обеспечение.
Blokin-Mechtalin Yu. K., Bogdanov V. V., Panchenko I. N., et al. Data Acquisition and
Control System of the Test Rig used for Determination of the Center of Gravity
and Inertia Tensor of Space Vehicles
Data acquisition and
control system of the test rig for determination of the center of gravity and
inertia tensor of a space vehicle is presented. Structure of
the system, technical and metrological performances of two modules are
described. The first module is used for measuring static and dynamic signals of
strain dynamometers. The second module is used for measuring angular
oscillations sensors’ signals of the test rig measuring platform from electric
motors and special control apparatus. Software used for acquisition, processing
and presenting results of measurement is described.
Keywords: test rig for measuring the center of gravity and inertia
tensor of the object, data acquisition and control system, software for
determination of the center of gravity and inertia tensor of the object.
Беклемищев А. И., Родзевич Г. В.,
Сабреков В. А. Стенд (специальный эталон)
СТА-1 для метрологических исследований и паспортизации тензоаппаратуры … 36
Представлен стенд для метрологических исследований и паспортизации тензометрической аппаратуры различных типов.
Ключевые слова: стенд – специальный
эталон, метрология, тензометрическая аппаратура, обработка.
Beklemistchev A. I.,
Rodzevitch G. V., Sabrekov V. A. Test Rig (Special
Standard) STA-1 for Metrological Studies and Strain Gauge Equipment
Certification
Test Rig for
metrological studies and certification of various strain
gauge equipment is developped.
Keywords: test rig, metrology, strain gauge equipment, procession.
Самойленко А. И., Маскаев В. К. Рабочий эталон единицы скорости воздушного
потока "ЭМС-0,1/60" … 38
Приведены описание и характеристики рабочего эталона единицы скорости воздушного потока в диапазоне от 0,1 до 60 м/с. Эталон предназначен для метрологических исследований, поверки и калибровки средств измерения скорости воздушного потока.
Ключевые слова: скорость воздушного
потока, метрология, эталон.
Samoilenko A. I.,
Maskayev V. K. Airflow Velocity Unit Operational
Standard “EMS-0. 1/60”
Description and
performances of an operational standard of airflow velocity unit within
velocities range from 0. 1 up to 60 m/sec are
presented. The standard is destined for metrological studies, calibration and
verification of airflow velocity measurement means.
Keywords: airflow velocity, metrology, standard.
Беклемищев А. И., Бирюков Г. В.,
Блокин-Мечталин Ю. К. и др. Стенд СГД-4 для метрологических исследований
и паспортизации многоканальных модулей давления … 43
Описан стенд СГД-4 для метрологических исследований, градуировок и поверок многоточечных модулей давления. Рассмотрена структура и состав стенда. Приведены метрологические характеристики стенда. Описаны функции программного обеспечения стенда, базирующегося на унифицированном программном комплексе УПК "ПОТОК".
Ключевые слова: градуировочный
стенд средств давления, многоточечные модули давления, автоматический задатчик
давления, температурная компенсация, измерительно-вычислительный комплекс,
управляющий программный комплекс.
Beklemischev A. I.,
Chekrigin V. N., Blokin-Mechtalin Yu. K., Vlasenko V. M.,
Biryukov G. V., Shanigin Yu. A. SGD-4 test rig for
metrological research and multipoint pressure module certification
SGD-4 test rig for
metrological research, calibration and multipoint pressure module verification
is described. Test rig structure, composition and metrological performances are
presented. Functions of a unified software package UPK POTOK test rig is based
on are described.
Key words: calibration test rig of pressure means, multipoint pressure
modules, automatic pressure drive, temperature compensation, data acquisition
software package, control software package.
Карташев Ю. В. Метод нелинейной фильтрации высокочастотных
возмущений в системах регулирования … 46
Рассмотрен метод нелинейной фильтрации высокочастотных возмущений в системах регулирования, основанный на использовании информации о детерминированном сигнале задания для ограничения скорости изменения сигнала обратной связи.
Ключевые слова:
электрогидравлический привод, программный задатчик, нормирующий
преобразователь, дифференциатор, управляемый ограничитель сигнала, интегратор.
Kartashev Yu. V. Method of HF disturbances nonlinear filtration in control systems
Method of HF disturbances
nonlinear filtration in control systems based on information about the
determined task signal for feedback signal variation rate limitation is
described
Keywords: hydroelectric drive, program drive, normalizing converter,
differentiator, controlled signal stop, integrator.
Мошаров В. Е., Радченко В. Н. Новый метод визуализации течений на
поверхности аэродинамических моделей … 48
Предложен новый метод визуализации течения газа на поверхности аэродинамических моделей, смысл которого состоит в том, что регистрируются небольшие смещения масляной пленки, нанесенной на поверхность исследуемого тела, и численно воспроизводится картина течения. Приводятся результаты применения метода в различных аэродинамических экспериментах.
Ключевые слова: визуализация
поверхностных течений, метод масляной пленки, кросскорреляционный анализ,
анемометрия изображения частиц.
Mosharov V. E.,
Radchenko V. N. New method of surface flow
visualization on the aerodynamic models
New method of surface
flow visualization is suggested. The idea of new method is to register some
small shift of oil film applied on investigated object surface and to restore
the complete pattern of surface flow numerically. The results of method
application for different flow investigations are presented.
Keywords: surface flow visualization, oil film method, cross-correlation
analysis, particle image velocimetry.
Гарибальди А. В., Кулеш В. П. Измерения формы поверхности с высокой
плотностью точек и создание числовых моделей нетехнических объектов … 54
Кратко описана структура и работа видеограмметрической системы с секущей световой плоскостью (3D-сканера), обеспечивающей измерения формы поверхности объекта с высокой плотностью точек. Рассмотрены процедура и результаты калибровки измерительной системы. Приведены оценки характерных погрешностей измерений. Представлены алгоритмы обработки результатов измерения и построения по ним числовых моделей объекта исследования. Дано краткое описание применения изложенной методики для создания банка числовых моделей фрагментов археологической находки и результатов реконструкции по ним формы античной ванны IV–V в. до н. э.
Ключевые слова: измерение
геометрических параметров, измерение с высокой плотностью точек, оптические
методы, видеограмметрия, числовая модель
Garibaldy A. V.,
Kulesh V. P. Measurements of the surface shape
with high density of points and creation of the digital models of the
non-technical objects
The design and operation
of the videogrammetry system with light sheet (3D scanner) is described. Such the
system provides measurements of the surface shape with high density of points.
The technique and the results of measurement system calibration are considered.
The estimations of typical accuracy are presented. The algorithms of
measurement results processing and of the reconstruction of investigated object
numerical model are described. The application of this technique to the
creation of numerical models of the archeological finds fragments bank, and the
results of the reconstruction of the ancient IV-V B. C. Greek bath view are
presented.
Keywords: geometric parameters measurement, measurement with high
density of points, optical methods, videogrammetry, numerical model
ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ
ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Джашитов В. Э., Панкратов В. М., Барулина М. А., Голиков А. В. Волновой
твердотельный датчик инерциальной информации в условиях температурных
возмущений … 57
Построены и
исследованы связанные иерархические математические модели тепловых процессов и
конечно-элементные модели термоупругого напряженно-деформированного состояния
волновых твердотельных датчиков инерциальной информации. Проведен анализ
влияния внешних и внутренних нестационарных температурных воздействий на температурные
поля датчика, показана возможность управления этими полями. Проведен анализ
термоупругого напряженно-деформированного состояния как отдельного резонатора
датчика, так и прибора в целом. Получены количественные оценки и выработаны рекомендации
по обеспечению эффективного функционирования датчика.
Ключевые слова: волновой твердотельный датчик инерциальной информации, тепловые
процессы, температурные поля, напряженно-деформированное состояние, конечно-элементная
модель, температурные возмущения.
Jashitov V. E.,
Panhratov V. M., Barulina M. A., Golikov A. V. Harmonic solid-state inertial information sensor in temperature
disturbances conditions
Coupled hierarchical mathematical models of thermal
processes and finite elements models of thermoelastic mode of deformation of
harmonic solid-state inertial information sensors are constructed and explored.
Analysis of external and internal temperature disturbances influence on sensor
temperature fields was carried out, and a possibility of control of these
fields was shown. Analysis of thermoelastic mode of deformation was carried out
both for separate sensor's resonator and device as a whole. Quantitative
estimates were obtained and recommendations for ensuring of effective sensor
functioning were worked out.
Keywords: harmonic
solid-state inertial information sensor, thermal processes, temperature fields,
modes of deformation, finite elements model, temperature disturbances.
Симонов В. Н. Пьезорезонансные датчики параметров наноразмерных пленок … 62
Рассмотрены возможности применения известного класса пьезорезонансных измерительных преобразователей в задачах исследования и технологического контроля параметров таких наноразмерных объектов, как тонкие и сверхтонкие пленки. Обсуждаются основные технические параметры и возможности пьезорезонансных датчиков для нанотехнологии. Приводится обзор наиболее известных примеров использования этих датчиков в мировой и отечественной практике.
Ключевые слова: кварцевый
резонатор, нановесы, пиковесы, наноразмерные пленки.
Simonov V. N. Piezo-resonant sensors of nanosize films parameters
We consider the use of a
known class piezo-resonant sensors in the problems of research and process
control parameters of such nanoscale objects such as thin and ultrathin films.
The basic technical parameters and possibilities of piezo-resonant sensors for
nanotechnology. A review of the most famous examples of piezo-resonant sensors
in the world and domestic practice.
Keywords: quartz resonator, nanobalance, picobalance, nanoscale films
Гришин В. А. Двухканальные алгоритмы установления соответствия в системах
технического зрения … 65
Предложена обработка изображений в двух каналах с существенно разным разрешением как способ сокращения вычислительных затрат в системах технического зрения. Рассмотрены особенности такого решения и их анализ.
Ключевые слова: системы
технического зрения, алгоритмы установления соответствия, вычислительные
затраты, бортовые системы реального времени, обработка изображений с разным
разрешением
Grishin V. A. Two-channel algorithms of match
making in computer vision systems
Image processing in two
channels with substantially different resolution is proposed as a method of
computational costs reduction in computer vision systems. Specifics of such solution and their analysis are
considered.
Keywords: computer vision system, match making algorithms, computational
costs, real time onboard systems, image processing with different resolution.
Лобанов П. Ю., Мануйлович И. С.,
Сидорюк О. Е. Электрооптические
модуляторы в быстродействующих фильтрах для оптических датчиков … 68
Рассморены особенности конструирования быстродействующих фильтров широкого спектрального диапазона на базе электрооптических модуляторов из кристаллов DKDP. Результаты компьютерного моделирования устройств различных конструкций сопоставлены с экспериментальными результатами использования опытных образцов модуляторов для управления световыми потоками на входе матричных оптических датчиков.
Ключевые слова: электрооптический
модулятор, спектральный фильтр, кристаллы DKDP
Lobanov P. Yu.,
Manuailovich I. S., Sidoryuk O. E. Electrooptical
modulators in fast filters for optical sensors
References and further
reading may be available for this article. To view references and further
reading you must purchase this article.
Keywords: electrooptical modulator, spectral filter, DKDP crystals.
Бочаров Ю. И., Бутузов В. А.,
Гуменюк А. С. и др. Новый способ автокалибровки для конвейерных
КМОП АЦП … 71
Предлагаемый способ цифровой обеспечивает коррекцию погрешностей рассогласования емкостей конденсаторов, коэффициентов передачи операционных усилителей и погрешностей, обусловленных инжекцией заряда в ключах на МОП-транзисторах. Определение коэффициентов коррекции погрешностей каждого из каскадов конвейера осуществляется следующими за ним каскадами. Метод эффективен для коррекции погрешностей рассогласования характеристик каналов в АЦП с несколькими конвейерами, работающими в режиме с перекрытием циклов преобразования.
Ключевые слова: конвейерный АЦП,
КМОП АЦП, цифровая автокалибровка, коррекция, снижение потребляемой мощности,
энергоэффективность
Bocharov Y. I.,
Butuzov V. A., Gumenyuk A. S., et al. Autocalibration system
improves the accuracy and power efficiency of pipelined CMOS ADC
The paper describes
novel digital autocalibration technique of pipelined ADC. It provides
correction of capacitors mismatching errors, operational amplifiers gain errors
and MOS
switches charge injection errors.
The estimation of correction coefficients for each of pipeline stages is
provided by succeeding stages. The method is effective for correcting of
channel's mismatching errors in multi-channel time interleaving ADC, because it
requires no extra measurements. Calibration makes it possible to reduce
capacitors of stages without their linearity degradation. It leads to reduction
of ADC power dissipation.
Keywords: conveyor ADC, CMOS ADC, digital automatic calibration,
correction, poer consumption decrease, energy efficiency
ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)
Волик Б. Г. Работоспособность управляющих систем … 75
Обсуждается совокупность свойств систем, управляющих объектами сложной структуры, которые определяют работоспособность таких систем и требуют оценивания на стадии их проектирования.
Ключевые слова: функциональная
работоспособность, эксплуатационная работоспособность, надежность, живучесть,
техногенная безопасность, эффективность.
Volik B. G. Operability of control systems
Parameter’s set of
systems, controlling objects with complex structure, which determine
operability of such systems and require an evaluation on its design stage, is
discussed.
Keywords: functional operability, exploitation operability, reliability,
survivability, anthropogenic safety, efficiency.
Встроенные решения
промышленной автоматизации – объединение лучшего из двух миров. Реферат … 78
Новости … 79
Contents and abstracts … 83