ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ № 7, 2013

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

 

Представляет Нижегородский редакционный совет

Кукушкин А. В. Системы радионаблюдения на кабельной моде экранированного сферического волновода: поверхность Земли (моря)–ионосфера … 2

Анализируются последние достижения теории в области распространения поверхностных и псевдоповерхностных волн соответственно над локально плоской и сферической поверхностью Земли без учета влияния ионосферы. Анализ показывает научную несостоятельность инженерных проектов по созданию радара поверхностной волны, если в них роль несущей волны отводится так называемой волне Ценнека. Показано, что научную поддержку эти проекты могут получить, если роль несущей волны в них передать основной, кабельной моде сферического экранированного волновода, который является естественным окружением Земли на частотах, меньших 10 МГц. Показано, что, по крайней мере, на частотах, больших нескольких десятков килогерц, поле кабельной моды вблизи выпуклой поверхности Земли можно считать имеющим характер поверхностной волны.

Ключевые слова: системы радионаблюдения, экранированный сферический волновод, поверхностные волны, псевдоповерхностные волны, волна Ценнека, кабельная мода сферического волновода, радар поверхностной волны.

Kukushkin A. V. Radio-surveillance systems based on the cable mode of the shielded spherical waveguide enclosed between the Earth (sea) surface and the ionosphere

The latest achievements in the theory of surface and pseudo surface wave propagating along respectively the locally flat and spherical Earth surface without allowing for the ionospheric impact are being analyzed. The analysis demonstrates that the engineering projects for the surface wave radar are scientifically implausible if what is known as the Zenneck wave is supposed to be the carrier wave. It is being demonstrated that these projects can be made scientifically plausible if the bulk (‘cable’) mode of the shielded spherical waveguide which is a natural Earth-enveloping guide of lower than 10 MHz frequency waves is considered to be the carrier wave. It is being demonstrated that the ‘cable’ mode field can be considered in the proximity to the earth surface a surface wave field at least for the case of frequencies higher than some tens of KHz.

Keywords: radio-surveillance systems, shielded spherical waveguide, surface wave, pseudo-surface wave, Zenneck wave, cable mode of the spherical waveguide, surface wave radar.

 

Рындык А. Г., Рябков А. П., Ястребов В. Д. Многоканальная система режекции пассивных помех с неизвестными характеристиками на основе оценки мощности … 10

Рассмотрена режекция пассивных помех с неизвестными характеристиками путем многоканальной обработки с последующим выбором канала с наименьшей оценкой мощности остатка помехи на выходе. Проанализированы коэффициент подавления помехи и характеристики обнаружения.

Ключевые слова: радиолокация, селекция движущихся целей, пассивные помехи, режекторный фильтр, оценка мощности помехи.

Ryndyk A. G., Ryabkov A. P., Yastrebov V. D. Multichannel rejection system of clutter with unknown characteristics based on power estimation

An approach to reject clutter with unknown characteristics by means of multichannel processing and following channel selection with minimum power estimation is considered. The analysis of clutter rejection ratio and detection characteristics is carried out.

Keywords: radiolocation, moving target indication, passive clutters, rejection filter, power estimation.

 

Андриянов А. В., Икрамов Г. С. Приборы для обнаружения живых людей и контроля физиологической активности … 15

Описаны разработанные авторами радиоволновые приборы для обнаружения живых людей и контроля физиологической активности. Приведены структурные схемы, технические характеристики и примеры использования.

Ключевые слова: видеоимульсный локатор, радар, наносекундный импульс, корреляционный приемник, лайф-сенсор.

Andriyanov A. V., Ikramov G. S. Devices for live detection and monitoring physiological activity

Radio-wave devices for the detection and monitoring of the biological activity are described. Block diagrams, specification and example are shown.

Keywords: videoimpulse radar, nanosecond pulse, correlation receiver, life sensor.

 

Болмусов Ю. Д., Поляков В. Е., Кожеватов Д. К., Чернов Д. Ю. Высокоточные измерения ослабления  аттенюаторов в диапазоне частот 20 Гц…100 МГц … 19

Обсуждаются современные подходы к построению эталонных средств измерения ослабления в диапазоне частот 20 Гц¼100 МГц и диапазоне ослаблений 0¼120 дБ.

Рассмотрены вопросы независимой метрологической аттестации точных средств измерения ослаблений. Описаны особенности функциональных схем составных частей и программного обеспечения разработанной серийной установки ЭО-01. Приводятся ее метрологические характеристики и результаты экспериментальных исследований.

Ключевые слова: измерение ослабления, индуктивный делитель напряжения, приемник, генератор сигнала, эталон.

Bolmusov Yu. D., Polyakov V. E., Kozhevatov D. K., Chernov D. Y. Accurate attenuation measurement in the frequency range of 20 Hz…100 MHz

The modern approaches to creation of standard systems attenuation measurement in the frequency range of 20 Hz – 100 MHz and the attenuation range of 0 – 120 dB are discussed.

The questions of independent metrological certification of accurate attenuation measurement system are considered. The features of functional schemes component parts and software of developed serial attenuation measurement system are described. The metrological performances and results of experimental investigation are provided.

Keywords: attenuation measurement, inductive voltage divider, receiver, signal generator, standard.

 

Щитов А. М., Михайловский В. Л. Генератор гармоник 4…50 ГГц … 25

Приведено описание портативного генератора гармоник, формирующего сканирующую сетку частот в диапазоне от 4 ГГц до 50 ГГц, для проверки работоспособности радиоконтрольного оборудования.

Ключевые слова: генератор гармоник, спектр, анализатор спектра, антенна.

Schitov A. М., Mikhailovsky V. L. Comb generator 4…50 GHz

Developed a comb frequency generator, forming a frequency scanning grid in the range from 4 GHz to 50 GHz used for the operability testing of a radio monitoring equipment.

Keywords: comb frequency generator, spectrum, spectrum analyzer, aerial.

 

Раевская Ю. В., Раевский А. С. Особенности расчета чувствительных элементов датчиков на основе прямоугольных открытых диэлектрических волноводов … 29

Рассмотрены два варианта использования отрезков прямоугольного открытого диэлектрического волновода: в задаче определения комплексной диэлектрической проницаемости материала неразрушающим методом, что актуально, например, в случае, если данный материал является взрывоопапсным, и в качестве чувствительного элемента датчика температуры точки росы. Основное внимание уделено особенностям расчета характеристик передачи волноводов, граничащих с диссипативными средами.

Ключевые слова: прямоугольный открытый диэлектрический волновод, диссипативная подложка, комплексная диэлектрическая проницаемость, чувствительный элемент датчика температуры точки росы.

Raevskaya Yu. V., Raevsky A. S. Features of the calculation of the sensor through rectangular dielectric waveguide

Two variants of the segments rectangular open dielectric waveguide to the problem of determining the complex dielectric constant of the material non-destructive method, which is important, for example, if the material is explosive and as the sensor dew point temperature. Focuses on the characteristics of the calculation of the transmission characteristics of waveguides adjacent to a dissipative medium.

Keywords: rectangular open dielectric waveguide substrate dissipation, complex dielectric constant, the sensor dew point temperature.

 

Утробин В. А. Введение в теорию активного восприятия … 34

Излагаются основные положения теории активного восприятия как информационной модели врожденных механизмов системы зрительного восприятия этапа предварительной обработки изображений в условиях априорной неопределенности.

Ключевые слова: модели, обработка, анализ, распознавание изображений, восприятие.

Utrobin V. A. Introduction into the active perception theory

The master theses of the active perception theory as the information model for the innate mechanisms of visual perception on the preliminary image processing stage for the case of a priory uncertain conditions are presented.

Keywords: models, processing, analysis, image recognition, perception.

 

Гай В. Е. Идентификация диктора по спектральным характеристикам речевого сигнала … 40

Описан метод текстонезависимой идентификации диктора и вся последовательность этапов решения задачи идентификации. Разработанный алгоритм основан на использовании теории активного восприятия, адаптированной к анализу речевых сигналов. Приводятся результаты экспериментов.

Ключевые слова: цифровая обработка сигналов, теория активного восприятия, идентификация диктора.

Gai V. E. Speaker identification based on spectral characteristics of speech signal

Describes the method of identification of the speaker. Is the entire sequence of steps in solving a problem of identification, starting with the construction of the signature of the speaker. The algorithm is based on the theory of active perception adapted to the analysis of speech signals. The results of these experiments demonstrate the ability to use the proposed algorithm for the solution of this problem.

Keywords: digital signal processing, theory of active perception, speaker identification.

 

Кольцов В. А., Милов В. Р., Шиберт Р. Л. Формирование целевых профилей движения для управления транспортно-технологическим оборудованием … 45

Предложена процедура выбора целевых профилей движения для механизмов перегрузки изделий специального назначения в робототехнических комплексах. Для отдельного механизма проведен анализ влияния темпа разгона/торможения на время перегрузочных операций и параметры целевого профиля движения.

Ключевые слова: транспортно-технологическое оборудование, робототехнический комплекс, перегрузка, целевой профиль движения, управление.

Kolcov V. A., Milov V. R., Shibert R. L. Movement target profile formation for transport-technological equipment management

The movement target profile choice procedure for special-purpose manufacture overload mechanism is offering in the paper. The analysis of influence acceleration and slowdown rate on the transfer operation time and movement target profile characteristics was carried out for separate mechanism.

Keywords: transport- technological equipment, robotic system, transfer, movement target profile, management.

 

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

 

Арнаутов Г. П., Вьюхин В. Н. Аналого-цифровой интерференционный метод измерения ускорения свободного падения … 48

Представлен анализ возможностей альтернативного классического метода определения ускорения свободного падения g, которое вычисляется не по результатам интерферометрического измерения изменения частоты интерференционного сигнала во время свободного падения оптического уголкового отражателя, а по результатам аналого-цифровой регистрации изменения во времени значения выходного сигнала интерферометра. Получена формула для вычисления g и требования к аналого-цифровому преобразователю.

Ключевые слова: лазерный баллистический гравиметр, аналого-цифровой преобразователь, метод многих отсчетов.

Arnautov G. P., Vyukhin V. N. Analog-to-digital interference method measurement of acceleration of free fall

The analysis of possible alternative classical method of determining the gravitational acceleration of free fall g is submitted: not according to the results of interferometric measurements of change of frequency interferometric signal during free-fall optical corner reflector, and the results of analog-to-digital recording of changes in time value of the interferometric signal. The formula for calculation g is received and the requirements to the analog-digital converter are formulated.

Keywords: laser ballistic gravimeter, analog-digital converter, method many counts.

 

Хаблов Д. В. Повышение точности ЧМ-уровнемера при помощи вейвлет-преобразования … 52

Представлен новый метод обработки сигнала биений, основанный на непрерывном вейвлет-преобразовании сигнала, которое в отличие от преобразования Фурье, является удобным инструментом для анализа сигналов несущих в себе частотную и временную локализацию. Результаты моделирования демонстрируют преимущества данного метода перед методом, основанным на спектральном анализе, по точности и требованиям по ширине полосы частот.

Ключевые слова: СВЧ-волны, радарный датчик, вейвлет, непрерывное вейвлет-преобразование, непрерывное излучение с частотной модуляцией, частота биений.

Khablov D. V. Increasing of FMCW radar level gauge accuracy by CWT of the beat signal

Continuous Wavelet Transform (CWT) is a powerful tool for time-frequency representation of a signal that offers very good time and frequency localization, unlike fast Fourier Transform (FFT). Accuracy of FMCW radar depends from accuracy of the measurement of beat signal frequency and sweep bandwidth or deviation. A novel method of data processing, based on CWT of beat signal is presented. The simulation results indicated that this procedure owned high accuracy of level measurement as compared with the FFT method and required much less bandwidht.

Keywords: electromagnetic system, radar sensor, wavelet, continuous wavelet-transformation, continuous radiation with frequency modulation, beat frequency.

 

Ким В. Л., Чебуренко Д. С., Меркулов С. В. и др. Программно-управляемый индуктивный делитель напряжения … 56

Рассмотрена структура четырехкаскадного семидекадного индуктивного делителя напряжения с программным управлением и коммутацией отводов делительных обмоток я электромагнитными реле. Погрешность коэффициента передачи на частоте 1000 Гц не превышает ± 5∙10^–7 для первой декады. Делитель используется в качестве меры ослабления в автоматизированных установках для определения метрологических характеристик аттенюаторов, магазинов затухания, делителей напряжения, ЦАП, АЦП и других пассивных и активных четырехполюсников в диапазоне частот 400…2000 Гц.

Ключевые слова: программно-управляемый индуктивный делитель напряжения, двухступенчатая технология, симметрирующая обмотка, аттенюатор

Kim V. L., Cheburenko D. S., Merkulov S. V., et al. Programmable inductive voltage divider

The structure of programmable four cascades seven decade inductive voltage divider is considered. The taps of dividing winding are switched using electromagnetic relay contacts. The relays are controlled by a microcontroller through opto-couplers. The gain error for the first decade is less than ± 5∙10^–7 at a frequency of 1000 Hz. Divider uses as ratio standard in automated systems for measuring metrological performance of voltage dividers, attenuators, DAC, ADC, and other active and passive devices in the 400…2000 Hz frequency range.

Keywords: programmable inductive voltage divider, two-stage technology, balancing winding, attenuator

 

Паранин В. Д., Матюнин С. А. Одноканальный вторичный преобразователь для спектральных волоконно-оптических датчиков … 59

Предложен одноканальный вторичный преобразователь для спектральных волоконно-оптических датчиков (ВОД). Разработана математическая модель и получены инженерные расчетные формулы. Приведены результаты экспериментальных исследований макета преобразователя.

Ключевые слова: волоконно-оптический датчик, вторичный преобразователь, двулучепреломляющий кристалл, математическая модель.

 

Paranin V. D., Matyunin S. A. Single-channel converter unit for spectral fiber-optic sensors

The single-channel converter unit for spectral fiber-optical sensors is offered. The mathematical model and engineering calculation formulas are developed. Experimental studying of the converter breadboard model is realized.

Keywords: fiber-optical sensor, converter unit, birefringence crystal, mathematical model.

 

ИЗМЕРЕНИЯ. КОНТРОЛЬ. АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)

 

Муравьев С. В. XX всемирный Конгресс ИМЕКО в Пусане … 63

Дана общая характеристика XX Всемирного Конгресса Международной конфедерации по измерениям (ИМЕКО), проходившего с 9 по 14 сентября 2012 г. в г. Пусане, Республика Корея.

Ключевые слова: ИМЕКО, XX Всемирный конгресс ИМЕКО, вызовы XXI века в метрологии, глобальный мониторинг, измерения в нанотехнологии.

Murav'ev S. V. XX World IMECO Congress in Pusan

General characteristic of XX International Measurement Confederation (IMECO) world congress held in Pusan, Republic of Korea, September 9-14, 2012, is presented.

Keywords: IMECO, XX World IMECO Congress, metrology challenges of XXI century, global monitoring, nanotechnology measurements.

 

*   *   *

Contents and abstracts … 72