ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ № 12, 2012

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

 

Артамонов Е. И., Балабанов А. Б., Касаткин С. И. и др. Система магнитной локации на примере капсулы эндоскопа … 2

Представлены результаты исследований по разработке теории и макета магнитной локации на примере магнитной капсулы эндоскопа. Показана работоспособность разработанных алгоритмов и программного обеспечения для расчета пространственных и угловых координат магнитного диполя, электронной части макета магнитной капсулы, программного обеспечения по обработке данных и их визуализации.

Ключевые слова: магнитная локация, анизотропный магниторезистивный датчик магнитного поля, ферромагнитная металлическая наноструктура.

Artamonov E. I., Balabanov A. B., Kasatkin C. I., et al. System of magnetic location on an example of endoscope capsule

Results of studies on the development of magnetic location theory and prototype on example of magnetic endoscope capsule are presented. The functioning of the developed algorithms and software for the calculation of spatial and angular coordinates of magnetic dipole, the electronics part of magnetic capsule prototype, and the software for data processing and their visualization is shown.

Keywords: magnetic location, anisotropic magnetoresistance magnetic field sensor, ferromagnetic metallic nanostructure.

 

Афонин С. М. Исследование и расчет характеристик многослойных пьезоактюаторов нано- и микроперемещений с параллельным и кодовым управлением … 6

Получены механические и регулировочные характеристики многослойного пьезоактюатора нано- и микроперемещений с параллельным и кодовым управлением. Рассчитаны статические характеристики простых и многослойных пьезоактюаторов нано- и микроперемещений при продольном и поперечном пьезоэффектах с параллельным и кодовым управлением.

Ключевые слова: простые и многослойные пьезоактюаторы, нано- и микроперемещения, деформация, механические и регулировочные характеристики, параллельное и кодовое управление.

Afonin S. M. Investigation and calculation of characteristics for multilayered piezoactuators of nano- and micrometric movements for parallel and coded control

Mechanical and control characteristics for a multilayered piezoactuators of nano- and micrometric movements for parallel and coded control are proposed. Transfer functions of a multilayered piezoactuators for parallel and coded control are obtained.

Keywords: simple and multilayer piezoelectric activators, nano- and micro-displacements, deformation, mechanical and adjusting characteristics, parallel and encoded control.

 

Виноградов А. Н., Матвеев Е. В. Моделирование трубчатого пьезосканера для зондовой микроскопии … 12

Приведены результаты исследования напряженно-деформированного состояния трубчатых пьезосканеров с применением метода конечных элементов и аналитических методов теории упругости. Оценено влияние геометрических параметров активных элементов на коэффициент преобразования пьезосканера. Представлена аналитическая методика моделирования трубчатых сканеров с многослойной структурой и с произвольным количеством секторов металлизации. Разработана математическая модель пьезосканера с пятью степенями свободы, осуществляющего плоскопараллельное перемещение зонда вдоль поверхности образца, и предложены ее оптимальные параметры.

Ключевые слова: пьезоэлектрический сканер, моделирование, метод конечных элементов, сканирующий туннельный микроскоп.

Vinogradov A. N., Matveev E. V. Simulation of a tubular piezoelectric scanner for probe microscopy

The paper presents the results of a study of the stress-strain state of tubular piezoelectric scanner using the finite element method and analytical methods of the theory of elasticity. We evaluated the effect of geometrical parameters of active elements on the scale factor of the piezo scanner. We present an analytical technique for modeling the tube scanner with a multilayer structure with an arbitrary number of sectors of the metallization. A mathematical model of the piezo scanner with five degrees of freedom, carrying a plane-parallel movement of the probe along the surface of the sample was developed and we are chosen its optimal parameters.

Keywords: piezoelectric scanner, simulation, finite element method, scanning tunneling microscope.

 

Пикина Г. А., Пащенко Ф. Ф. Приближенные методы оценки моментов случайных процессов … 18

Рассмотрены методы оценки статистических характеристик случайных процессов, использующие измерения числа пересечений случайным процессом некоторого уровня и длительности выбросов. Приведены приближенные формулы для вычисления математического ожидания и дисперсии.

Ключевые слова: случайный процесс, измерения, число пересечений, длительность выбросов, моменты случайных процессов, статистические оценки, косвенные методы.

Pikina G. A., Pashchenko F. F. Approximate methods of an estimation of stochastic processes moments

Methods of an estimation of statistical characteristics of stochastic processes using measurements of a number of crossings by stochastic process of some level and overshoot durations are considered. Approximate expressions for a calculation of expectation value and a dispersion are presented.

Keywords: stochastic process, measurements, number of crossings, overshoot durations, stochastic processes moments, statistical estimations, non-direct methods.

 

Арбузов В. П., Мишина М. А., Ларкин С. Е. Временное разделение каналов измерительных цепей датчиков … 22

Рассмотрены условия временнóго разделения каналов преобразования отношения пассивных величин в активные. Выполнение сформулированных необходимых и достаточных условий обеспечивает временное разделение каналов преобразования отношения пассивных электрических величин, позволяющее исключить погрешность от неидеальности тракта преобразования.

Ключевые слова: временное разделение каналов, параметрический преобразователь, система базисных функций, условия временного разделения каналов.

Arbuzov V.P., Mishina M.A., Larkin S.E. Time division of channels of measuring circuits of sensors

Conditions of time division of channels of a transformation of passive values ratio to active one are considered. A satisfaction of formulated necessary and sufficient conditions ensures a time division of channels of a transformation of passive electrical values allowing to exclude an inaccuracy of from a non-perfection of transformation path.

Keywords: time division of channels, parametric transducer, system of basis functions, conditions of time division of channels.

 

Белков И. Г., Еремеев Ю. В., Малышев И. Н. Особенности контроля и построения параметрических моделей серийной продукции (резистивных компонентов) … 25

Рассмотрены основные факторы, оказывающие влияние на разброс частотных параметров резистивных компонентов при серийном выпуске. Исследованы принципы измерения и учета параметров технологического разброса, его влияние на выходные параметры резистивных компонентов. Выявлены зависимости волновых параметров рассеяния резисторов от свойств материалов, технологических допусков и особенностей монтажа. Рассмотрены особенности построения параметрических моделей резистивных компонентов.

Ключевые слова: резистивные датчики, параметрические модели, СВЧ-чип резисторы, искусственные нейронные сети, технологические погрешности.

Belkov I. G., Eremeev Yu. V., Malyshev I. N. Features of the test and creation of parametric models for series-produced resistive components

The paper discusses the main factors that influence the dispersion of the frequency characteristics of the series-produced resistive components. The principles of measurement and recording of the technological deviation, its effect on the output parameters of the resistive components. The dependences of wave scattering parameters of resistors on the properties of materials, manufacturing tolerances and assembly features. The features of the construction of parametric models of resistive components.

Keywords: resistive sensors, parametric models of microwave chip resistors, artificial neural networks, technological errors.

 

Николаев Ю. Н., Павловский И. В., Дубов В. М., Пинигин М. А. Исследование перекрестной чувствительности в бинарной системе фенол–формальдегид … 31

Рассмотрены экспериментальные результаты воздействия бинарной смеси фенола и формальдегида на ФИД-детектор и электрохимический датчик. Исследованы области перекрестной чувствительности датчиков к обоим компонентам смеси. На основе результатов работы предложена схема учета влияния перекрестной чувствительности в бинарной смеси фенол–формальдегид для калибровочных кривых датчиков.

Ключевые слова: фенол, формальдегид, перекрестная чувствительность, датчики ФИД и электрохимический, газоанализатор ГАНК-4РБН.

Nikolaev Yu.N., Pavlovsky I.V., Dubov V.M., Pinigin M.A. Study of cross sensitivity in phenol-formaldehyde binary system

Experimental results of phenol-formaldehyde binary system influence to photoionization detector and electrochemical sensor are considered. Regions of of cross sensitivity of sensors to both mixture components were studied. The scheme of an accounting of an influence of cross sensitivity to phenol-formaldehyde binary system for calibration curves of sensors.

Keywords: phenol, formaldehyde, cross sensitivity, photoionization sensors, electrochemical gas analyzer GANK-4RBN.

 

Ильясов И. Р., Мухамадиев А. А., Ураксеев М. А. Математическая модель акустооптического преобразователя для информационно-измерительной системы анализа водной среды … 35

Разработана математическая модель акустооптического преобразователя для информационно-измерительной системы анализа водной среды. Предложено считать математической моделью акустооптического преобразователя аналитическую зависимость выходного напряжения многоэлементного фотоприемника от количественной и качественной составляющих исследуемой водной среды и элементов структуры. Приведены результаты моделирования с использованием программного продукта MATLAB.

Ключевые слова: математическая модель, акустооптический преобразователь, информационно-измерительная система, анализ водной среды, фотоприемник.

Ilyasov I. R., Mukhamadiev A. A., Urakseev M. A. The mathematical model of the acoustooptic transducer for information-measuring system of water environment analysis

The mathematical model of the acoustooptic transducer for information-measuring system of water environment analysis was designed. Analytical relationship of multi-component photodetector’s output voltage and quantitative, qualitative composition of the examining water environment and structural elements was considered to be the mathematical model of the acoustooptic transducer. The results were simulated by using MATLAB software.

Keywords: mathematical model, acoustooptic transducer, information-measuring system, analysis of the water environment, photodetector.

 

Эминов Р. А., Магеррамов Э. И. Принцип энергоспектральной оптимизации дистанционных измерений атмосферных газов … 38

Обоснована необходимость использования поточно-спектральных и энергоспектральных характеристик для исследования многоканальных систем атмосферных спектральных измерений. Предложен принцип энергоспектральной оптимизации измерений атмосферных газов. Дано математическое обоснование предложенного принципа.

Ключевые слова: Спектральный анализ, атмосферные газы, дистанционные измерения.

Eminov R. A., Maharramov E. I. The principle of energy-spectral optimization of remote measurements of atmospheric gases

The necessity of using of flux-spectral and energy-spectral characteristics for research of multi-channel systems of atmospheric spectral measurements is grounded. The principle of energy-spectral optimization of atmospheric gases measurements is suggested. The mathematical grounding of suggested principle is given.

Keywords: spectroscopic analysis, atmospheric gases, remote measurements.

 

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

 

Совлуков А. С., Терешин В. И. Радиочастотные измерения массы сжиженного углеводородного газа в резервуаре … 41

Описана разработанная система с радиочастотным датчиком для измерения массы сжиженного углеводородного газа (СУГ) в резервуаре, обеспечивающая текущий учет СУГ по массе с погрешностью не более ±0,5 % при реальных условиях хранения СУГ в резервуарах. Рассмотрен процесс измерения.

Ключевые слова: сжиженный углеводородный газ, масса, резервуар, измерение, датчик, радиочастотный.

Sovlukov A. S., Tereshin V. I. Radiofrequency measurement of liquefied petroleum gas mass in a reservoir

Design principles and operation of radiofrequency sensor for liquefied petroleum mass (LPG) in a reservoir are considered. Designed measurement system contained radiofrequency sensor is described. It provides on-line counting of LPG by mass with error not more than ±0,5 % under real LPG storage conditions in reservoirs.

Keywords: liquefied hydrocarbon gas, mass, reservoir, measurement, sensor, radiofrequency.

 

Лобанов П. Ю., Мануйлович И. С., Сидорюк О. Е. Анализатор поля лазерного излучения для измерения величин максимальной локальной плотности мощности (энергии) в сечении световых пучков … 46

Решение задачи контроля распределения интенсивности в поперечном сечении лазерного пучка путем создания специального оптического фотоприемного блока на базе матричного датчика, программного обеспечения для анализа экспериментальных данных, методики проведения измерений. Измерительная система предназначена для определения максимальной интенсивности излучения на торцах активных элементов твердотельного генератора или усилителя, работающих в многомодовом режиме на длинах волн неодимовых лазеров.

Ключевые слова: лазерный пучок, анализатор поля, пространственное распределение интенсивности излучения, CCD-видеокамера.

Lobanov P. Yu., Manuilovich I. S., Cidoryuk O. E. Analyzer of laser radiation field for a measurement of maximum values of local power (energy) density in light beams cross section

The solution of intensity distribution control in laser beam cross section by the development of the special optical photodetection block based on array sensor, the software for experimental data analysis and the method of measurement realization. Measuring system is intended for a determination of maximum radiation intensity at the ends of solid state generator or amplifier working in multimode regime on wavelengths of neodymium lasers.

Keywords: laser beam, field analyzer, spatial distribution of radiation intensity, CCD video camera.

 

Алешечкин А. М., Макаренко Г. К. Использование тепловизионных датчиков для построения комплекса диагностики технического состояния воздушных линий электропередачи … 50

Рассмотрены особенности использования тепловизионных датчиков для диагностики технического состояния воздушных линий электропередачи (ВЛ). Предложена структура автоматизированного комплекса диагностики состояния ВЛ, основанного на использовании тепловизионных датчиков, беспилотных летательных аппаратов и аппаратуры спутниковых радионавигационных систем.

Ключевые слова: радионавигация, местоопределение, электроэнергетика, линии электропередачи, беспилотные летательные аппараты, тепловизионные датчики, аэрофотосъемка.

Aleshechkin A. M., Makarenko G. K. Use thermovision sensors and for building complex diagnostics technical condition of overhead power lines

The features of the use of thermovision sensors for solving technical condition diagnostics of overhead power lines. The structure of complex automated diagnostics of overhead power lines based on the use unmanned aircraft, satellite navigation systems equipment and thermovision sensors. Using the complex will increase the safety of the work to identify areas of pre-emergency state of overhead power lines, to realize automatic documentation of diagnostic results, significantly reducing the cost of diagnostic work.

Keywords: radionavigation, position determination, power, power lines, unmanned aerial vehicles, thermovision sensors, aerial photography.

 

Дмитриев В. Ф. Беспроводной пассивный датчик микроперемещений на поверхностных акустических волнах … 55

Представлены результаты реализации беспроводного пассивного датчика микроперемещений на поверхностных акустических волнах. Чувствительный элемент датчика выполнен на основе резонаторов, изготовленных с использованием нанотехнологий. Описана физико-математическая модель датчика и алгоритм обработки данных. Приведены результаты исследований. Достигнута относительная приведенная погрешность измерения микроперемещения 0,4 % при расстоянии между датчиком и антенной до 5 м.

Ключевые слова: пассивный датчик микроперемещений, беспроводные технологии, поверхностные акустические волны.

Dmitriev V. F. Wireless surface acoustic wave deformation sensor

Results of realization of wireless SAW deformation sensor are presented. Sensitive element of the sensor includes two resonators and fabricated with the using of nanotechnologies. Physicist-mathematical sensor model are described and results of experimental investigations are presented.

Keywords: deformation sensor, wireless technologies, surface acoustic waves.

 

Белов А. А., Егоров В. В., Калинин А. П. и др. Монофотонный сенсор ультрафиолетового диапазона "Корона" … 58

Приводится описание универсального монофотонного прибора “Корона” УФ-С-диапазона, снабженного видеокамерой, позволяющей осуществлять привязку данных ультрафиолетового датчика к реальной картине местности. Усовершенствование блоков прибора дало возможность получить существенно улучшенные тактико-технические характеристики: увеличить на два порядка динамический диапазон, на порядок повысить точность определения угловых координат УФ-источников, существенно увеличить отношение сигнал/шум.

Ключевые слова: монофотонный, УФ-С-диапазон, видеокамера, динамический диапазон, отношение сигнал/шум, коронный и частичный разряд, солнечно-слепой диапазон.

Belov A. A., Egorov V. V., Kalinin A. P., et al. Ultraviolet monophoton sensor “Korona”

Universal monophoton sensor “Korona” in the UV-C is described. It is provided with the video camera, that permits to perform binding of UV data to real territory. The modification of functional device units enables to receive essentially improved characteristics: to increase dynamic range on the two order of magnitude and angle detection UV source accuracy more than ten times, essentially to increase signal to noise ratio.

Keywords: monophoton, UV-C range, video camera, dynamic range, signal to noise ratio, crown and the partial discharge, solar-blind range.

 

Ким В. Л., Овчинников А. В., Меркулов С. В., Иванов М. Л. Аппаратно-программный комплекс для исследования масштабных измерительных преобразователей … 61

Рассмотрена структура аппаратно-программного комплекса, предназначенного для определения метрологических характеристик делителей напряжения, аттенюаторов и магазинов затухания в диапазоне частот 20…100000 Гц. Приведены технические характеристики генератора, индуктивных делителей напряжения и дифференциального указателя, входящих в состав комплекса.

Ключевые слова: аппаратно-программный комплекс, индуктивный делитель напряжения, аттенюатор.

Kim V. L., Ovhinnikov A. V., Merkulov S. V., Ivanov M. L. Hardware and software complex for measuring performances of scale transducers

The structure of hardware and software complex for measuring metrological performance of voltage dividers and attenuators in the 20 Hz to 100 kHz frequency range were considered. There are the characteristics of generator, inductive voltage dividers and difference indicator, being part of this system.

Keyword: hardware and software complex, inductive voltage divider, attenuator.

 

Безменов В. С., Ефремов В. А., Дударь А. С. Пневматический датчик перепада давлений для систем дозирования вязких жидкостей … 64

Рассмотрены два типа пневматических датчиков-преобразователей перепада давлений для комплектации универсальных систем автоматизированного дозирования (САД) жидкостей. Даются рекомендации по выбору типа датчика в зависимости от физико-химических свойств дозируемых составов. Показано, что использование датчика манометрического типа на основе глухой измерительной трубки, позволяет расширить функциональные возможности и область применения САД для работы на вязких жидких средах. Дано описание принципиальной схемы порционной САД с датчиком-преобразователем манометрического типа.

Ключевые слова: измерительные преобразователи перепада давлений, системы автоматизированного дозирования жидкостей, барботажная трубка, измерительная трубка, пневмоавтоматика.

Bezmenov V. S., Efremov V. A., Dudar' A. S. Pneumatic sensor of pressure difference for dosage systems of viscous liquids

Two types of pneumatic pressure difference sensor-transducers for an integration of universal automated liquid dosage systems (SAD) are considered. Recommendations for the choice of sensor type depending of physical and chemical properties of dosed compositions are given. It is shown that the use of manometer type sensor with blind-end measuring type allows to broaden functional possibilities of SAD to work with viscous liquids environments. The description of functional diagram of batching SAD with sensor transducer of manometer type.

Keywords: measuring pressure difference transducers, automatic liquid dosage systems, bubbling tube, pneumatic automation.

 

Шпилев А. М., Попеско А. И., Ступин А. В., Анцыгин О. И. Согласование физического, функционального и экономического износов при оценке рыночной стоимости технологических машин и оборудования … 698

Приведены результаты аналитических исследований по определению коэффициента суммарного износа технологического оборудования при оценке его рыночной стоимости на основе трех подходов: аддитивного, мультипликативного и комбинированного. Рассмотрены конкретные примеры учета различных видов износа в суммарном коэффициенте.

Ключевые слова: рыночная стоимость, первоначальная или восстановительная стоимость оборудования, коэффициент суммарного износа, суммарные потери стоимости оборудования, аддитивный подход, мультипликативный подход.

Shpilev A.M., Popesko A.I., Stupin A.V., Antsygin O.I. Matching of physical, functional and economical depreciation in an assessment of marketing value of technological machines and equipment

Results of analytical studies on a determination of a coefficient of accumulative wear of technological equipment in an assessment of its marketing value based on three approaches: additive, multiplicative and combined ones. Concrete examples of an accounting of different deprecation types in aggregate coefficient are considered.

Keywords: marketing value, initial or replacement equipment value, coefficient of accumulative wear, aggregate losses in equipment value, additive approach, multiplicative approach.

 

Андреев М. Я, Рубанов И. Л., Рубанова И. М. Роль маркетинга в выборе предмета перспективной разработки приборов и систем … 71

Рассмотрены возможности и условия проведения новых разработок в рамках основной деятельности приборостроительной фирмы.

Ключевые слова: разработка приборов и систем, роль маркетинга, технология разработки.

Andreev M. Ya., Rubanov I. L., Rubanova I. M Marketing role in a choice of a subject of perspective development of instruments and systems

Possibilities and conditions of a carrying out of new developments in a framework of main activity of instrument-making company.

Key words: development of instruments and systems, marketing role, development technology.

 

ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)

 

Новости … 75

Библиография + … 77

Выставки (январь – июнь 2013 г.) … 78

 

*  *  *

Указатель статей, опубликованных в журнале «Датчики и системы» в 2012 г. … 79

*  *  *

Contents and abstracts … 83