Датчики и системы, № 12, 2011 г.
С О Д Е Р Ж А
Н И Е И
А Н Н О Т А Ц И И
Представляет Нижегородский редакционный
совет
Никифоров И. А., Афанасьев А. В.,
Орлов И. Я. Активно-пассивная ИК-радиометрия для измерения физической
поверхностной температуры … 2
Описана методика реализации активно-пассивной локации в ИК-радиометрии для измерения физической поверхностной температуры объектов. Рассмотрен разработанный ИК-радиометр, реализующий предложенную методику. Показано, что предложенная методика позволяет уменьшить ошибку радиометрических измерений, вызванную неконтролируемым изменением излучательной способности объекта.
Ключевые слова: радиометр,
пирометр, активно-пассивная локация, излучательная
способность.
Nikiforov I. A., Afanas’ev
A. V.,
Technique of
active-passive infrared radiometry for measurement of physical surface
temperature was described. Developed infrared radiometer based of the
active-passive radiometry technique was described. Shown
that this proposed technique allows to reduce the
measurement errors which are caused by uncontrolled changes of object
emissivity.
Keywords: radiometer, pyrometer, active-passive location, emission.
Мельников В. И. Волноводные акустоимпедансные
уровнемеры и сигнализаторы жидкости … 6
Рассмотрены физические закономерности, лежащие в основе волноводных акустоимпедансных уровнемеров и сигнализаторов жидкости. Описаны конструктивные особенности волноводных чувствительных элементов на основе продольных, изгибных и крутильных нормальных волн. Приведены основные технические, конструктивные и рабочие характеристики акустоимпедансного уровнемера с волноводом продольных волн и многоточечных сигнализаторов уровня жидкости с одиночным чувствительным элементом.
Ключевые слова: уровнемер,
сигнализатор уровня жидкости, акустический волновод, пьзопреобразователь.
Melnikov V. I. The acoustic impedance waveguide
level meter and signaling devices for liquid
The action principle of
acoustic impedance waveguide meter and signaling devices for measuring of
liquids level was shown. The construction of waveguide sensitive the elements
of based longitudinal, bending and torsional normal waves were
description. The basic technical and constructive characteristics of acoustic
impedance level meter of based longitudinal the waves and the signaling devices
for control of level liquid were given.
Keywords: level meter, signaling devices for liquid acoustic waveguide,
piezoelectric transducer.
Двоешерстов М. Ю., Босов С.
И., Орлов И. Я. Акселерометр на
поверхностных акустических волнах … 10
Рассмотрен принцип работы сверхчувствительного акселерометра на поверхностных акустических волнах (ПАВ), основанный на эффекте искажения электрического поля, сопровождающего ПАВ, металлической мембранной, находящейся над поверхностью пьезозвукопровода. Проведен численный анализ его основных характеристик.
Ключевые слова: акустоэлектроника,
сенсор, поверхностные акустические волны, акселерометр, пьезокристалл.
Dvoesherstov M. Yu., Bosov
S. I.,
In this paper the
principle of the ultrasensitive accelerometer based on surface acoustic waves
based on the effect of distortion of electric field, accompanying surface
waves, metallic membrane which is above the surface piezoelectric acoustic line
was described. Numerical analysis of the main accelerometer features is
presented.
Keywords: acoustoelectronics, sensor, surface acoustic waves,
accelerometer, piezocrystal.
Шкелев Е. И., Земнюков
Н. Е. Система обработки данных для вибродиагностики подвижных объектов … 15
Рассмотрена система цифровой частотно-временной обработки сигналов s(t) от мобильных источников, находящихся под механическим воздействием внутреннего или внешнего происхождения. Описан метод обработки, основанный на взаимном преобразовании Вигнера-Виля с опорным сигналом, структура которого соответствует структуре излученного (или переизлученного) сигнала s(t). Представлен функциональный состав системы обработки и рассмотрены аппаратно-программные средства ее реализации с учетом возможности работы в реальном масштабе времени. Показано, что предлагаемая система обработки данных, позволяет значительно повысить точность измерения параметров мелкомасштабных движений мобильных объектов, как посредством активного дистанционного зондирования, так и по сигналам от исследуемого объекта.
Ключевые слова:
спектрально-временной анализ, цифровая обработка сигналов, мобильные объекты,
контроль параметров движения, дистанционное зондирование.
Shkelev E. I Zemnyukov., N. E. Data processing system for vibrodiagnostics of moving objects
We consider a system of
digital time-frequency signal s(t) processing
from mobile sources under the mechanical action of internal or external origin.
It is described a method of processing, based on mutual transformation of the
Wigner-Ville with a reference signal, whose structure follows the structure of
the radiated (or reradiated) signal s(t). The
functional structure of processing systems and software for its implementation
are presented, taking into account the possibility of working in real time. It
is shown that the proposed system of data processing can significantly improve
the accuracy of measurements of small-scale mobile objects movement’s
parameters as through an active remote sensing, and on the signals from the
object.
Keywords: spectral-temporal analysis, digital signal processing, mobile
objects, control of movement’s parameters, remote sensing.
Вавилов В. Д. Защита микросистемных чувствительных
элементов от вибрационной и ударной нагрузки … 20
Рассмотрен вопрос виброзащиты микросистемных чувствительных элементов, установленных в корпусе прибора. Получена математическая модель системы виброзащиты в виде передаточной функции четвертого порядка и ее реализация в виде компьютерной программы.
Ключевые слова: микросистема, виброзащита, консоль, гистерезисное демпфирование, точка
резонанса, спад АЧХ.
Vavilov V. D. Protection microseisms instrument
remedies for vibratory and striking load
Question vibration
microseisms of the instrument facilities is considered in article on example
three-dementional-go block, installed on shock
absorber housed. Mathematical system model vibrо-protection
is Received in the manner of transmission function of
the sixth order and her realization in the manner of computer program.
Keywords: microseism, vibration, shock absorbers, point of the
resonance, decline ACHH.
Гурбатов С. Н., Клемина
А. В., Демин И. Ю., Клемин В. А. Акустический безреагентный анализатор "БИОМ"
для клинико-диагностических лабораторий … 23
Представлен акустический анализатор “БИОМ”, который позволяет проводить исследования крови человека и получать результаты общего анализа крови, определять белковые фракции сыворотки крови и липидный спектр.
Ключевые слова: акустический
анализатор, кровь.
Gurbatov S. N., Klemina A. V., Demin
I. Yu., Klemin V. A. Acoustic no-reagent analyzer “BIOM” for Acoustic for clinical -
diagnostic laboratories
Acoustic analyzer
"BIOM" which allows to spend blood tests of the person and to receive
results of the general analysis of blood, to define albuminous
fractions of whey of blood and spectrum of l
Keywords: acoustic analyzer, blood.
Гурбатов С. Н., Демин И. Ю., Прончатов-Рубцов
Н. В. Диагностика нелинейных акустических
сред и эволюция интенсивных шумов (реализация виртуального прибора в LabVIEW) … 27
Рассмотрены вопросы численного моделирования эволюции интенсивных регулярных и случайных акустических волн в средах LabVIEW и MATLab. Решена задача о восстановлении начального спектра сигнала по измеренным спектральным и биспектральным характеристика принятого сигнала на коротких трассах (до образования разрывов в волне).
Ключевые слова: уравнение Бюргерса, виртуальный прибор, спектральный и биспектральный анализ, LabVIEW.
Gurbatov S. N.,
The object of the
present study is a numerical analysis of the spectral and bispectral
functions of the intense random signals propagating in nondispersive
nonlinear media. LabVIEW environment is extremely
simple in use, and provides good results as compared to traditional programming
techniques. For example, internal libraries make it easy to take direct and
inverse Fourier transform, as well as regular and random signals. The
possibility of recovering the input spectrum from the measured spectrum and bispectrum at the output of the nonlinear medium is
discusses.
Keywords: Burgers equation, virtual instrument in LabVIEW,
spectral and bispectral analysis.
Белков И. Г., Малышев И. Н.,
Никулин С. М. Применение аппарата
нейронных сетей для создания моделей пассивных электронных компонентов … 30
Обсуждаются способы построения параметрических моделей пассивных компонентов с помощью искусственных нейронных сетей. Рассмотрены основные типы нейронных сетей, наиболее подходящие для задач многомерной аппроксимации. Приведены способы построения параметрических моделей пассивных компонентов и результаты, демонстрирующие их эффективность.
Ключевые слова: нейронная сеть,
параметрическая модель, электронный компонент, система автоматизированного
проектирования.
Belkov I. G., Malyshev I. N., Nikulin
S. M. Using neural networks to create models of
passive electronic components
The new approach of
building passive components parametric models using neural networks is proposed
in this article. The main types of neural networks are best suited for
multivariate approximation problems. Given the necessary ways
and means to solve the problems of constructing a parametric model of passive
components. Given the necessary ways and means to
solve the problems of constructing a parametric model of passive components.
The high efficiency of this approach is obtained.
Keywords: Neural networks, parametric model, electronic components,
computer-aided design.
Пихтелев А. И., Пихтелев
Н. А. Исследование процессов в системе
частотной стабилизации рубидиевого стандарта частоты при наличии нелинейности
вблизи атомного резонанса … 34
Рассмотрены процессы в электронной системе частотной автоподстройки рубидиевого стандарта частоты. Получены уравнения, описывающие процессы в реальной системе стабилизации частоты с учетом ее нелинейности в области малых частотных расстроек, которые позволили провести моделирование системы. Приведены результаты моделирования и анализа системы стабилизации частоты, оценено ее влияние на погрешности и предельные возможности рубидиевого стандарта частоты.
Ключевые слова: рубидиевый стандарт
частоты, рубидиевый дискриминатор, система частотной автоподстройки,
дискриминационная характеристика, нелинейность дискриминационной
характеристики, остаточная частотная расстройка,
погрешность частоты, коэффициент регулирования.
Pikhtelev A. I., Pikhtelev N. A. Investigation of processes in frequency stabilizing system of rubidium
frequency standard in the presence of nonlinearity nearby atomic resonance
The processes in
electronic automatic frequency control system of rubidium frequency standard are
investigated in this article. The equations, which allowed to
describe processes in the real frequency stabilizing system taking into
account the nonlinearity of this system in area of small detunes, are deduced. This equations are allowed to realize simulation of
frequency stabilizing system. The results of simulation and analysis of
frequency stabilizing system are placed in this article. The influence
of frequency stabilizing system on mistakes of rubidium frequency standard are
estimated.
Keywords: rubidium frequency standard, automatic frequency control
system, discriminating characteristic, nonlinearity of discriminating
characteristic, residual frequency detunes, frequency mistake, control
coefficient
Кукушкин А. В., Зотов А. В. Системы радионаблюдения на псевдоповерхностных электромагнитных волнах над сферической
поверхностью земли (моря) … 39
Анализируется общая историко-методологическая ситуация в теории волн, направляемых поверхностью Земли. Показана контрпродуктивность (c электродинамической точки зрения) локальной аппроксимации выпуклой сферической поверхности Земли плоской. Формулируется и решается краевая задача для “псевдоповерхностных” волн открытого сферического волновода. Показано, что максимум амплитуды поля и соответствующих компонент вектора Пойнтинга у этих волн отжат от поверхности Земли, а не прижат, как это необходимо в теории поверхностных волн. В связи с этим отмечается, что решение практической задачи возбуждения этих волн наземными антеннами представляется малоэффективным. Поэтому для создания систем радионаблюдения с побережий за морской поверхностью на расстояниях за линией горизонта предлагается использовать тот факт, что поле этих волн в подводной (подземной) части наоборот всегда прижато к вогнутой сферической поверхности.
Ключевые слова: системы
радионаблюдения, открытый сферический волновод, поверхностные волны, вытекающие
волны, псевдоповерхностные волны, волна Ценнека, волна Зоммерфельда.
Kukushkin A. V., Zotov A. V. Radio-surveillance systems based on pseudo-surface electromagnetic waves
on the spherical surface of the earth (sea)
General analysis of
history and methodology of theory for wave propagation on the Earth surface is
presented. Inconsistency, from the point of view of electrodynamics,
of a local approximation of the spherical earth as a plane is shown. A
boundary-value problem for an open spherical waveguide pseudo-surface waves is
formulated and solved. These waves’ field amplitude maximum and the
corresponding Poynting vector components maximums are
shown to be directed away from the Earth surface rather than towards it as is
necessary for the surface wave theory. In this connection, it is noted that the
generation of such waves by land-based antennas seems impractical; and it is
suggested that the fact that the underground or underwater part of fields of
such waves, quite the opposite, is always directed towards the concave
spherical surface, should be used for creation of shore-based
radio-surveillance systems for monitoring the sea surface beyond the horizon.
Keywords: radio-surveillance systems, an open spherical waveguide,
surface waves, leaky waves, pseudo-surface wave, Zenneck
wave, Sommerfeld wave.
Тюгин Д. Ю., Куркина О. Е., Куркин А. А. Электронный атлас кинематических и
нелинейных параметров внутренних гравитационных волн в Мировом океане … 49
Приведено описание программного обеспечения – электронного атласа по океанографии. Данный продукт содержит набор океанологических данных, рассчитанных на основе международных гидрологических источников (GDEM и WOA) и программу визуализации, извлечения и доступа к этим данным. Настоящий атлас востребован и является полезным инструментом как при экспресс-оценках предельных параметров длинных внутренних гравитационных волн в любой акватории Мирового океана, так и при подготовке входных данных для численных моделей. Приведено описание пользовательского интерфейса, предоставляемой функциональности и рассмотрены основные режимы работы.
Ключевые слова: визуализация
данных, средства доступа к данным, электронный атлас, разработка программного
обеспечения.
Tyugin D. Yu., Kurkina O.
Ye., Kurkin A. A. The digital atlas of
cinematic and non-linear parameters of internal gravity waves in the World ocean
The software digital
oceanography atlas is described in this paper. This product consists of a set
of oceanographic data calculated using international hydrology sources (GDEM
and WOA) and a software for the data set
visualization, extracting and access. The atlas is a very useful tool for
express-estimations of limit parameters of internal gravity waves in any area
in the World ocean and also for preprocessing of input
data for numerical models. Description of user interface, existing
functionality and main working modes of the software are presented.
Keywords: data visualization, data access tools, digital atlas, software developing.
Абашин А. Е., Большаков О. С., Вдовин В. Ф. и
др. Болометры
на холодных электронах: высокоэффективные датчики предельно слабых терагерцовых сигналов … 53
Рассмотрены некоторые подходы к проблемам создания, изучения характеристик и применения приемных комплексов терагерцового и субмиллиметрового диапазонов. Описаны возможные конструкции детекторов. Рассмотрены преимущества болометра на холодных электронах. Проведена серия измерений характеристик детекторов, дано описание оборудования, необходимого для проведения экспериментов.
Ключевые слова:
болометр, детектор, криогенная техника, приемник, тепловые шумы, криорефрижератор, радиоастрономия, космические миссии, иммерсионные
линзы.
Abashin A. E., Bolshakov O. S., Vdovin
V. F., et al. Cold-electron bolometers:
high-performance sensors for detecting extremely small THz
signals.
The features
of development receiving complexes of THz and submillimeter ranges are considered. The
possible designs of detectors are described. The advantages
of cold-electron bolometers are considered. A
series of measurements on the detectors is lead; description
of the equipment necessary to conduct experiments is given.
Keywords: bolometer, detector, cryogenic equipment,
receiver, thermal noise, cryorefrigerator, radio
astronomy, space missions, immersion lenses.
Еремеев Ю. В., Никулин С. М., Хилов В. П. Измерительные
преобразователи для анализа электромагнитных характеристик объектов в диапазоне
миллиметровых и субмиллиметровых длин волн … 57
Рассмотрены способы создания волноводных конструкций измерительных преобразователей зондового типа. Приведены результаты численного анализа частотных характеристик элементов конструкций и обсуждаются перспективы построения сравнительно недорогих средств измерений в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых длин волн.
Ключевые слова: зондовый
измерительный преобразователь, рефлектометр, прямоугольный волновод, полиимидная пленка, векторный анализатор цепей.
Eremeev Yu. V., Nikulin S. M., Hilov V. P. The measurement
converter for analysis electromagnetic characteristics of the tested object in
the millimeter and submillimeter range
The development methods of waveguide measurement converter is considered in
the article. The numerical analysis results for the structural elements
frequency characteristics are presented. The prospects of a relatively cheap
measurement instruments design in the millimeter and submillimeter
range are discussed.
Keywords: measurement converter, reflectometer,
rectangular waveguide, polyimide film, network analyzer.
Никулин С. М., Белова Ю. В. Измерение и идентификация большесигнальных S-параметров нелинейных СВЧ-цепей … 62
Рассмотрено математическое моделирование нелинейных СВЧ-цепей с помощью большесигнальных S-параметров как аналитических функций частоты, амплитуды падающей волны и импеданса нагрузки. Решены задачи измерения и идентификации параметров модели методами пространственно удаленной нагрузки и частотного окна. Обсуждаются перспективы автоматизированного проектирования, основанного на идентификации большесигнальных S-параметров методом гармонического баланса и линейном анализе нелинейных СВЧ-цепей.
Ключевые слова: нелинейная цепь, большесигнальные S-параметры, измерения, идентификация,
автоматизированное проектирование, метод пространственно удаленной нагрузки,
векторный анализатор цепей.
Nikulin S. M., Belova Y. V. Measurement and identification of large signal nonlinear microwave
circuit S-parameters
The article considers
mathematical simulation of nonlinear microwave circuits using large signal
S-parameters as analytic functions of frequency, the incident wave amplitude
and the load impedance. The authors solve the problem of the model parameters
measuring and identification using the method of spatially remote load and the
frequency window method. The article discusses the prospects of computer-aided
design, based on identification of large signal S-parameters by means of
harmonic balance and linear analysis of nonlinear microwave circuits.
Keywords: nonlinear circuit, large signal S-parameters, measurement,
identification, computer-aided design, spatially remote load, vector network
analyzer.
Баранов А. В., Моругин
С. Л. Соотношения мощностей гармоник
ключевых устройств Е класса … 66
Получены соотношения мощностей гармоник для обобщенных устройств класса Е (усилители и генераторы) с ключевым элементом, активное сопротивление которого изменяется от нуля во включенном состоянии до бесконечности в выключенном состоянии. Установлено, что в обобщенных режимах работы ключевых устройств, включая дуальные, генерация и преобразование высших гармоник в ключевых элементах является необходимым условием получения в них КПД, стремящемуся к 100 %, когда минимизируется рассеиваемая в ключе энергия. Соотношения, аналогичные соотношениям Мэнли-Роу, выполняются не только в цепи с реактивной нелинейностью, но и в ключевых цепях, работающих в режимах без рассеивания энергии на ключе.
Ключевые слова: мощности гармоник,
соотношения Мэнли-Роу, ключевые усилители, усилители
класса Е, ключевые режимы.
Baranov A. V., Morugin C. L. Ratio of harmonic
powers of the E class key devices
Relations of harmonic
energies for the generalized devices of class Е (amplifiers and generators) with the key element
which active resistance changes from zero in the included condition to infinity
in the switched off condition are received. As it is established in the
generalized operating modes of key devices, including dual, generation and
transformation of the higher harmonics in keys is a necessary condition to
reach in them efficiency which aspires to 100 % when lost energy in a key is
minimized. The relations similar to relations of Menli-Rowe, are carried out not only in a chain with jet
nonlinearity, but also in the chains of keys working in modes without energy
lost on a key.
Keywords: capacities of harmonics, Manley-Rowe relations, key
amplifiers, amplifiers of class Е, key modes.
ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)
Новости. Новое в обнаружении радиоактивных
излучений … 69
Библиография+ … 71
Выставки (январь–июнь
* * *
Указатель статей, опубликованных в журнале
"Датчики и Системы" в 2011 г. … 73
* * *
Contents and abstracts … 79