Датчики и системы, № 7, 2011 г.
С О Д Е Р Ж А Н И Е и А Н Н О Т А Ц И И
ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ,
ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Ашанин В. Н. Проблемы
теории анализа и синтеза средств измерений гетерогенной структуры… 2
Рассмотрены основные теоретические проблемы анализа и синтеза средств измерений гетерогенной структуры, относящихся к нелинейным импульсным замкнутым системам. Анализируется возможность применения теории непрерывно-дискретных систем для синтеза измерительных преобразователей неоднородной структуры.
Ключевые слова: средство измерения,
измерительный преобразователь, непрерывно-дискретная система, гетерогенная
структура, эмерджентность, фрактальность.
Ashanin V. N. Analysis and synthesis theoretical
problems of the measurement on heterogeneous structure
The analysis and
synthesis basic theoretical problems of the measurement on heterogeneous
structure, which relate to the nonlinear pulse closed systems was description
on this works. The analog-digital systems theory applying possibility for the
synthesis of the measuring converters on the
heterogeneous structure is analyzed olso.
Keywords: the means of measurement, measuring converter, analog-digital
system, heterogeneous structure, emergence, fractal.
Блокин-Мечталин Ю. К. Методы
и средства повышения точности измерительных преобразователей и систем для
экспериментальной аэродинамики… 8
Методы и средства повышения точности
измерительных преобразователей и систем для экспериментальной аэродинамики
Рассмотрены структурные и алгоритмические методы повышения точности измерений в системах для экспериментальной аэродинамики: способы преобразования сигналов тензорезисторных датчиков в кодовый эквивалент; структурное построение тензометрических схем измерения и их погрешности; алгоритмические методы, основанные на принципах коррекции погрешностей и параметрической идентификации функций преобразования измерительных каналов. Приводятся примеры использования рассмотренных методов и средств для уменьшения аддитивных и мультипликативных составляющих погрешностей в разработанных измерительных преобразователях и системах.
Ключевые слова: экспериментальная
аэродинамика, точность измерений, преобразование измерительных сигналов,
тензометрические схемы измерений, алгоритмические методы, аддитивные и
мультипликационные погрешности.
Blokin-Mechtalin Yu. K. Methods and means of measuring transducers and systems for experimental
aerodynamics precision increase
Following structural and
algorithmic methods of measurement precision increase in systems for
experimental aerodynamics are considered: methods of transformation of signals
of strain gauges into code equivalent, structural construction of strain gauge
measurement schemes and their errors, algorithmic methods based on principles
of errors correction and parametric identification of transformation functions
of measurement channels. Examples of application of considered methods and
means for reduction of additive and multiplicative components of errors in
developed measuring transducers and systems are presented.
Keywords: experimental aerodynamics, measurement precision,
transformation of measurement signals, strain gauge measurement schemes,
algorithmic methods, additive and multiplicative errors,
Семкин Н. Д., Телегин А. М., Воронов К. Е. Конденсаторный детектор для анализа
параметров микрометеороидов на основе органических
пленок … 18
Рассмотрена технология изготовления конденсаторных детекторов микрометеороидов на основе органических пленок (полиметилметакрилата). Приведены физические характеристики разработанных детекторов и виды их реализации, показана возможность их использования в натурных условиях.
Ключевые слова: детектор микрометеороидов,
технология органических пленок, физико-математическая модель.
Semkin N. D., Telegin A. M., Voronov
K. E. Capacitor detector to analyze the parameters of
micrometeoroids based on organic films
The technology of
manufacturing capacitor micrometeoroids detectors based on organic films
(PMMA). Physical characteristics of the developed detectors
and their views of implementation, the possibility of their use in field
conditions.
Keywords: detector micrometeoroids, the technology of organic films,
physical and mathematical model.
Умарханов Р. У., Кучменко
Т. А. Применение наноразмерных
покрытий для улучшения эксплуатационных характеристик пьезодетектора
… 25
Изучены углеродные сорбенты в качестве модификатора чувствительного элемента пьезодетектора при эксплуатации его в потоке с различным расходом газа-носителя (10¼2500 см3/мин). В качестве детектируемых выбраны пары некоторых органических веществ, аммиака и воды. Установлены особенности функционирования пьезодетектора с чувствительным элементом с углеродными нанотрубками (УНТ), фуллеренами, активированным углем и для сравнения с полиэтиленгликоль адипинатом. В качестве оптимального модификатора рабочего элемента при использовании пьезодетектора в широком диапазоне расхода газа-носителя рекомендованы УНТ.
Ключевые слова: пьезодетекторы,
дрейф, чувствительность, повышение устойчивости, углеродные сорбенты.
Umarhanov R. U., Kuchmenko T. A. Use of nano-sized coatings for an improvement
of operational characteristics of piezodetektor
The carbon sorbents are
investigated as a modifier of the piezodetektor
sensitive element at the its operation in the flow
with different flow rate of gas-carrier (10…600 cm3/min). The vapors
of some organic substances, ammonia and water are selected as detected
compounds. The main functioning features of piezodetektor
with sensitive element covered by carbon nanotubes (CNTs), fullerenes, char coal have been established and in
comparison with ones for polyethylene glycol adipinate.
The optimal modifiers of work element of piezodetektor
at operation in the wide range of gas-carrier flow rate are recommended CNTs.
Keywords: piezodetektor, drift, sensitivity,
increase resistibility, carbon sorbents.
Миловзоров Г. В., Миловзоров
Д. Г., Зигангиров Л. Р. Векторно-матричный аппарат в моделировании трехкомпонентных инклинометрических систем … 30
Представлена обобщенная математическая модель инклинометрической системы с трехкомпонентными преобразователями, включающая в себя малые углы отклонения осей чувствительности феррозондов и акселерометров от осей ортонормированного базиса корпуса скважинного прибора.
Ключевые слова: инклинометрия,
трехкомпонентный преобразователь с феррозондовыми датчиками, трехкомпонентный
преобразователь с акселерометрическими датчиками,
векторно-матричный математический аппарат.
Milovzorov G. V., Milovzorov D. G., Zigangirov
L. R. Vector-matrix technique for a simulation of
three-component inclinometer systems
Generalized
mathematical model of inclinometer system with three-component transducers,
including small inclination angles of sensitive axis of flux gates and
accelerometers from axis of orthonormalized basis of downhole instrument body.
Keywords: inclinometry, three-component
transducer with flux gate sensors, three-component transducer with
accelerometer sensors, vector-matrix mathematical technique.
Катков А. Н. Вопросы развития интеллектуальных датчиков и беспроводных сенсорных
сетей … 35
Проанализированы термины “интеллектуальный датчик”, “беспроводная сенсорная сеть”. Рассмотрены назначение и развитие интеллектуальных датчиков и беспроводных сенсорных сетей, изложены проблемы их проектирования, выделена потребность в инструментальном средстве их разработки.
Ключевые слова: интеллектуальный датчик,
беспроводная сенсорная сеть.
Katkov A. N. Development issues of intellectual
sensors and wireless sensor networks
Terms “intelligent
sensor”, “wireless sensor network” are analyzed. Progress and dedication of
intelligent sensors and wireless sensor networks are described. Problems of IS
and WSN design are marked out. Requirement in IS and WSN development tool is
singled out.
Keywords: intelligent sensor, wireless sensor network.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ,
ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Веселов Д. С., Воронов С. А.,
Воронов Ю. А. и др. Технология получения диэлектрических
мембранных структур для интегральных газочувствительных
датчиков … 38
Приведены результаты разработки новой технологии получения диэлектрических мембранных структур для интегральных газочувствительных датчиков с пониженной потребляемой мощностью. Разработанная технология, основанная на разделении операции травления колодцев под мембраны на два этапа, позволяет все операции проводить групповым образом, что может повысить производительность при серийном производстве датчиков.
Ключевые слова: газочувствительный
датчик, чувствительный слой, мембрана, полупроводниковая подложка, тонкая
пленка, нагревательный элемент.
Veselov D. S., Voronov
S. A., Voronov Yu. A., et al. Technology for the production of dielectric membrane structures
for integrated gas sensitive sensors
Results of the
development of new technology for the production of dielectric membrane
structures for integrated gas sensitive sensors with reduced power consumption
are presented. Developed technology, based on a division of etching operation
of wells for membranes on two stages, allows to carry
out all operations by group method, that may increase a productivity of serial
production of sensors.
Keywords: gas sensitive sensor,
sensitive layer, membrane, semiconductor substrate, thin film, heating element.
Кузьмин И. Л., Хузяшев
Р. Г., Хакимов Ш. З. и др. Информационно-измерительное устройство для
определения участка повреждения линий электропередач … 43
Представлено автономное устройство, позволяющее измерять нормальные и аварийные параметры режима ЛЭП любого класса напряжений.
Ключевые слова: определение зоны
повреждения ЛЭП, автоматизация контроля параметров, беспроводная линия связи.
Kuz'min I. L., Khuzyashev R. G., Khakimov
Sh. Z., et al. Data
measuring device for the determination of damaged spot of power line
Autonomous
device, which allows to measure normal and abnormal parameters of power line
mode with any voltage class/ is presented.
Keywords: gas sensitive sensor,
sensitive layer, membrane, semiconductor substrate, thin film, heating element.
Самотаев Н. Н., Подлепецкий
Б. И., Васильев А. А. и др. Металлооксидный газочувствительный
датчик с повышенной селективностью к аммиаку … 47
Представлены метрологические и эксплуатационные характеристики металлооксидного датчика, обладающего повышенной селективностью к аммиаку в присутствии метана, монооксида углерода и паров воды. Особенностью разработки является использование импульсного режима нагрева чувствительного элемента датчика в качестве основного фактора в достижении повышенной селективности к аммиаку. Порог чувствительности к аммиаку, достигнутый в режиме импульсной модуляции температуры, составил 5 10–4 % об.
Ключевые слова: чувствительный
элемент, аммиак, термоциклирование, селективность.
Samotaev N. N., Podlepetsky B. I., Vasiliev
A. A., et al. Metal oxide sensor with improved selectivity to ammonia
The measurement regime
and the design of the sensor enabling very selective detection of ammonia gas
in presence of CH4, CO and humidity were developed. The detection
limit of about 5 ppm was achieved by the application
of pulsing heating mode of gas sensor.
Keywords: ammonia, selective sensor, gas sensor.
Шагурин И. И., Тарнавский
В. М. Интерфейсный SPI-модуль для
устройств первичной обработки в виде “систем на кристалле” … 50
Описана структура и функционирование интерфейсного модуля, обеспечивающего в контрольно-измерительных системах связь датчиков и первичных преобразователей с управляющим микроконтроллером или микропроцессором. Разработанный модуль реализует широко распространенный интерфейс SPI и представляет собой синтезируемый сложно-функциональный блок, который может быть использован в составе контрольно-измерительных устройств, разрабатываемых в виде “систем на кристалле”.
Ключевые слова: датчик,
контрольно-измерительная система, система на кристалле, интерфейсный модуль,
последовательный периферийный интерфейс, SPI
A structure and a
functioning of interface module, providing a communication of sensors and
primary transducers with controlling microcontroller or microprocessor in
control measuring systems is described. Developed module realizes widespread
interface SPI and it represents synthesized complex functional block, which may
be used in control measuring systems developed in a "system-on-chip"
form.
Keywords: sensor, control-measuring system, system on chip, interface
module, serial peripheral interface, SPI.
Ершов М. Н. Разработка математических моделей измерения уровня жидкости поплавковым
рычажным уровнемером … 53
Рассмотрена методика расчета уровня жидкости при использовании поплавкового рычажного уровнемера и узла измерения наклона резервуара. Показаны ограничения и особенности практического использования разработанных математических моделей.
Ключевые слова: измерение уровня,
математическая модель, поверхность жидкости, поплавок, инклинометр.
Ershov M. N. Lever float gage: development of
mathematical models of liquid level measurement
The article describes a
way to calculate liquid level then lever float gage and tank inclinometer
devices are used. Also, limitations and features of practical usage the
mathematical models are considered.
Keywords: level measurement, fluid surface, float, inclinometer.
Нестерук И. Н. Индуктивный
измерительный преобразователь углового перемещения … 57
Описана конструкция и исследованы основные параметры индуктивного измерительного преобразователя, предназначенного для измерения угловых перемещений ротора гальванометрического сканатора, выполненного в виде подвижной катушки.
Ключевые слова: измерительные
преобразователи, датчики, измерения.
The paper describes the
design and study of the basic parameters of the inductive transducer designed
to measure the angular displacement of the rotor of the moving coil
galvanometric scanner.
Keywords: measuring transducers, sensors, measurements.
Вострухин А. В. Микроконтроллерный
преобразователь для резистивного датчика … 60
Рассматривается микроконтроллерный преобразователь сопротивления резистивного датчика в двоичный код. В преобразователе реализован процесс управления током датчика.
Ключевые слова:
микроконтроллер, преобразователь, сопротивление, резистивный датчик,
широтно-импульсный модулятор, счетчик, ШИМ-сигнал,
аналоговый компаратор, двоичный код.
Vostrukhin A. V. The microcontroller converter for
the resistive sensor
The microcontroller
converter of the resistive sensor into the binary code is considered. The
process of control by a sensor current is realized in the converter.
Keywords: microcontroller, converter, resistor, resistive sensor, pulse-width
modulator, counter, PWM-signal,
analog comparator, binary code.
Горюнов В. А., Дьячков Е. А.,
Бурков Ю. Г. Энергосбережение в системах
позиционирования пневмоцилиндров … 62
Рассмотрены некоторые схемы управляющих устройств позиционирования пневмоцилиндров в системах автоматического управления, позволяющие сократить непроизводительные потери сжатого воздуха.
Ключевые слова: энергосбережение,
пневмоавтоматика, программное устройство.
Goryunov V. A., D'yachkov E. A., Burkov
Yu. G. Energy saving in pneumatic cylinder positioning
systems
Some schemes of control
devices for positioning of pneumatic cylinders in automatic control systems,
which allow to decrease wasteful losses of compressed
air.
Keywords: energy saving, pneumatic automation, programmed device.
Семейкин В. Д., Скупченко
А. В. Система управления корпоративной
сетью передачи данных …
Показано применение нейросетевых моделей для решения задач контроля и управления сетью передачи данных. В процессе выполнения работы рассматриваются нейросетевые модели, построенные на основе обучаемых искусственных нейронных сетей (ИНС) для эффективного решения задач контроля, прогнозирования и управления трафиком сетей передачи данных. Основные технические особенности – разработан алгоритм, реализующий прогноз на базе ИНС и принятие решений для контроля и управления сетью передачи данных.
Ключевые слова: нейросетевая
модель, контроль и управление сетью передачи данных, прогноз на базе
искусственных нейронных сетей.
Semeykin V. D., Skupchenko A. V. Control system for corporate data transfer systems
Application of neural
networks models for problem solution in data transfer network control and
management is described. Neural networks models built on a base of educable
artificial neural networks (ANN) for effective solution of problems of traffic
control, prognosis and management in data transfer networks were considered in
a process of work implementation. Main technical feature is: algorithm was
developed, which realizes a prognosis based on ANN and decision making for
control and management of data transfer network.
Keywords: neural networks model, data transfer network control and
management, prognosis based on artificial neural networks.
ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)
Беседина К. Н., Власов А. И.,
Токарев С. В. и др. Перспективы создания средств восприятия и
преобразования на основе фотонных кристаллов … 69
Дана систематизация и проведено обобщение научных и технологических основ формирования опаловых нанокомпозитов, обладающих свойствами фотонных кристаллов. Основное внимание уделено анализу областей возможного применения данных разработок при создании современных сенсорных систем, в наноэлектронике, оптоэлектронике, волоконной и интегральной оптике, радиоэлектронике и ряде других отраслей при создании новой перспективной элементной базы.
Ключевые слова: микроэлектроника,
фотонные кристаллы, опаловые нанокомпозиты,
Besedina K. N., Vlasov A. I., Tokarev
S. V., et al. Perspective of a creation of
perception and processing tools based on photon crystals
Systematization and
generalization of scientific and technological properties of a formation of
opal nano-composites with properties of photon
crystals were presented. Main attention was given to an analysis of areas of
possible application of development results in modern sensor systems creation,
in nanoelectronics, optoelectronics and number of
other fields for a creation of new perspective elemental base.
Keywords: microelectronics, photon crystals, opal nano-composites.
Новости … 78
ХРОНИКА
Успешный дебют выставки “Новая электроника
2011” … 80
* * *
Contents and abstracts … 83