ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ, №11, 2014
СОДЕРЖАНИЕ И АННОТАЦИИ
CONTENTS AND ABSTRACTS
Представляет
Нижегородский редакционный совет
Кукушкин А. В. Скорость
распространения энергии поверхностных электромагнитных волн … 2
Для случая
поверхностных волн разработан метод определения скорости энергии волны,
основанный на преобразованиях Лоренца. Показано, что волна Ценнека
не является физической волной, так как ее существование противоречило бы
основам специальной теории относительности.
Ключевые слова: скорость движения энергии
волны, бегущая волна, поверхностная волна Ценнека,
преобразования Лоренца, вектор Пойнтинга.
Kukushkin A. V. Energy speed of electromagnetic surface waves
For the case of surface waves, a
method for energy transfer velocity definition is devised basing on the Lorentz transformations. The
Zenneck wave is shown to
contradict the fundamentals of the special relativity
theory, and thus proved to
be not a
physical wave.
Keywords: wave transfer energy speed, driving wave, Zenneck
surface wave, Lorentz transformation, Pointing vector.
Мякиньков А. В., Огурцов А. Г., Рындык
А. Г. Пространственное разрешение целей в
просветной РЛС с непрерывным зондирующим сигналом … 11
Анализируется
пространственное разрешение в просветных РЛС с
непрерывным зондирующим сигналом. Предложен упрощенный метод оценки разрешающей
способности. Исследована зависимость разрешающей способности от положения цели
в зоне видимости.
Ключевые слова: просветная РЛС, пространственное разрешение, разрешение по частоте Допплера.
Myakin'kov A. V., Ogurtsov
A. G., Ryndyk A. G. Spatial resolution of targets in continuous wave forward scattering
radar
The paper deals with the analysis of
the spatial resolution of the continuous wave forward scattering radar. The simplified approximate technique of the spatial
resolution estimation is proposed. The
dependence of the spatial resolution
upon the target position inside of the
radar coverage is investigated.
Keywords: forward scattering radar,
spatial resolution, Doppler resolution.
Мякиньков А. В., Смирнова Д. М. Алгоритм квазиоптимальной обработки сигнала в
сверхширокополосном радиолокаторе …16
Предложен
алгоритм квазиоптимальной обработки
сверхширокополосного сигнала, рассеянного многоточечной целью. Рассмотрена
модель сигнала, отраженного от пространственно-распределенной цели. Приведены
основные соотношения, позволяющие реализовать алгоритм накопления сигнала,
отраженного от многоточечной цели. Эффективность предложенного алгоритма
подтверждается результатами математического моделирования.
Ключевые слова: сверхширокополосный
радиолокатор, распределенная цель, локальный центр рассеяния, накопление
сигнала, квазиоптимальная обработка.
Myakin'kov A. V., Smirnova
D. M. Algorithm of quasioptimal
signal processing in ultrabroadband radiolocator
An algorithm of quasioptimal
processing of ultrabroadband signal scattered by
multipoint target is proposed. The model of signal reflected from spatially
distributed target was considered. Principal relationships which allow to realize accumulation algorithm of signal reflected from
multipoint target are presented. The efficiency of proposed algorithm is
confirmed by results of mathematical simulation.
Keywords: ultrabroadband radiolocator,
distributed target, local scattering center, signal accumalation, quasioptimal processing.
Букварев Е. А., Букварева
Т. В., Кузин А. А. Конструктивное
исполнение интегрированного модуля цифровой обработки сигналов … 23
Предложено
конструктивное исполнение микропроцессорного цифрового модуля с использованием
теплопроводящих пластин. Рассмотрено три альтернативных способа компоновки
модуля. Приведены результаты теплового моделирования, расчеты допусков на
установку компонентов модуля.
Ключевые слова: модуль цифровой обработки
сигналов, сигнальный процессор, компоновка, конструктивное исполнение,
тепловыделяющий элемент.
Bukvarev E. A., Bukvareva
T. V., Kuzin A. А. Development of
constructive implementation of integrated digital signal processing module
The constructive implementation of
integrated digital signal processing module using heat-conducting plates is
proposed. Three alternative approaches of module assembly are considered. The
results of thermal modeling and calculations of holding tolerances are
presented.
Keywords: digital signal processing module, signal processor, layout,
constructive implementation, heat-radiating component.
Никулин С. М., Торгованов
А. И. Измерение S-параметров нелинейных СВЧ-цепей методом пространственно удаленной переменной
нагрузки … 27
Рассмотрен
метод пространственно удаленной переменной нагрузки для измерения S-параметров
нелинейных СВЧ-цепей. Обсуждается вариант
практической реализации метода. Эффективность предлагаемого решения
демонстрируется на примере линейных цепей: полосно-пропускающего фильтра и
малошумящего усилителя. Приведены результаты измерений S-параметров усилителя в
режиме большого сигнала предлагаемым методом и методом “горячего S22”.
Обсуждаются различные варианты обработки данных для восстановления искомых
величин и перспективы применения метода пространственно удаленной переменной
нагрузки в практике СВЧ-измерений.
Ключевые слова: нелинейная цепь,
S-параметры, измерения, метод пространственно переменной удаленной нагрузки,
векторный анализатор цепей, тюнер импеданса.
Nikulin S. M., Torgovanov
A. I. Measurement large signal nonlinear microwave
circuit S-parameters using spatially remote load
The article considers method of
spatially remote load for S-parameters measurements of nonlinear microwave
circuits. The practical implementation of method based
on vector network analyzer Rohde & Schwarz ZVA24 and mechanical impedance tuner will show. Efficiency
of the proposed
solutions is demonstrated by the example of
linear chains: band pass filter
and a low
noise amplifier (Mini-Circuits ZRL-2400LN).The article contains measurements of large-signal S-parameters of the amplifier
by proposed method and hot-S22 method. Also the
different variants of data processing
for recovering of unknown quantities
and future prospects of the
spatially remote load method in
the practical microwave measurements will discuss.
Keywords: nonlinear circuit, large signal S-parameters, measurement,
identification, spatially remote load, vector network analyzer, impedance
tuner.
Крылов А. А., Лавричев
О. В., Никулин С. М. Измерение
S-параметров электронных компонентов в полосковых линиях передачи … 34
Рассмотрены задачи, возникающие при измерении S-параметров
микроэлектронных компонентов: определение параметров полосковой линии передачи,
идентификация моделей полосковых калибровочных мер методом частотного окна и
исключение влияния контактных устройств на результаты измерений в стандартном
коаксиальном канале. Эффективность восстановления S-параметров
электронных компонентов в широком диапазоне частот с помощью известных методов SOM, SOMT и TRL,
используемых в практике СВЧ измерений, сравнивается
на примере чип-резистора.
Ключевые слова: Полосковая линия передачи,
волновое сопротивление, эффективная диэлектрическая проницаемость, постоянная
затухания, S-параметры, векторный анализатор цепей, чип-резистор, калибровочные
меры, методы калибровки.
Krylov A. A., Lavrichev
O. V., Nikulin S. M. Measurement of S-parameters of electronic components in microstrip transmission lines
The measurement of S-parameters
of microelectronic components involves the solution of three tasks: determination
of
parameters of microstrip
transmission line,
identification of models of microstrip
calibration standards by a frequency window method
and de-embedding of influence of contact devices on the
measurement results in the standard coaxial channel.
On an example the
chip resistor is discussed efficiency of determination of S-parameters of electronic components in a wide
frequency range by means of
the known SOM, SOMT and
TRL calibration methods used in practice of
microwave measurements.
Keywords: Microstrip transmission line,
characteristic impedance, measurement effective dielectric constant, damping
constant, S-parameters, vector network analyzer, chip resistor, microstrip calibration standards, calibration methods.
Гуськов А. А., Норинская
И. В. Исследование корпусной девиации
угла начальной азимутальной ориентации гироинклинометра
ИГН73-100/80 … 41
Проведены
теоретические и экспериментальные исследования корпусной девиации
гироскопического инклинометра ИГН73-100/80, проявляющейся в зависимости
точности определения угла начальной азимутальной ориентации гироинклинометра
от исходного положения корпуса инклинометра относительно его продольной оси.
Установлено, что причиной корпусной девиации является зависимость ошибки стабилизации
одноосного стабилизатора от положения платформы относительно корпуса
инклинометра.
Разработан метод компенсации
погрешности корпусной девиации, основанный на измерении величины ошибки
стабилизации платформы непосредственно в процессе начальной азимутальной
ориентации и коррекции измеренных значений угловой скорости канала ДУС. Проведена апробация разработанного метода.
Ключевые слова: гироскопический непрерывный
инклинометр, начальная азимутальная ориентация, ошибка стабилизации, гиростабилизированная платформа.
Gus'kov А. А., Norinskaya
I. V. The research of body deviation of the initial
azimuth orientation angle of the gyroscopic inclinometer IGC73-100/80
The theoretical and experimental
researches of body deviation inherent in gyroscopic inclinometer have been
estimated. The body deviation is that
the quality of the initial
azimuth orientation depends on reference
position of inclinometer body relative to the
inclinometer longitudinal axis. The reason
for the appearance
of body deviation
is that the
stabilization error of single gimbals
platform depends on position of
the platform relative to the
inclinometer body.
The method allowing reduce the influence
of body deviation
has been developed. The method is that
the stabilization error is measured
during the initial azimuth orientation. Then the stabilization error is used
to compensate for error of
the angular rate about gyro
input axis.
The results of investigations
on estimation of effectiveness of the proposed
method have been presented.
Keywords: gyroscopic continuous inclinometer, initial azimuth
orientation, stabilization error, single gimbals platform.
Вавилов В. Д., Грязев
А. А., Гайнов С. И. Емкостный преобразователь перемещений … 48
Предложена
схема микросистемного емкостного преобразователя
перемещений. Полученное математическое соотношение между параметрами микросистемного преобразователя доказывает наличие
логометрического свойства.
Ключевые слова: первичный преобразователь,
электронный блок, логометрическая характеристика, ключевой преобразователь,
синхронный детектор.
Vavilov V. D., Gryazev
A. A., Gajnov S. I. Capacitive converter of the displacement
Аrticle is
considered question of the development and optimization the micro system
capacitive converter of the displacement. Got mathematical correlation between parameter of the micro
system converter renders that converter
possesses logometric characteristic.
Keywords: primary sensor, electronic block, logometric
characteristic, key converter, synchronous detector.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Бестугин А. Р., Киршина И. А., Окин
П. А., Филонов О. М. Метод повышения прочности
конструкций микромеханических датчиков на поверхностных акустических волнах с
гальванически осажденными чувствительными элементами … 53
Рассмотрен
метод повышения прочности адгезионного соединения
дополнительной инерционной массы, гальванически осаждаемой на поверхность пьезокристалла для повышения чувствительности
микромеханического датчика угловой скорости на поверхностных акустических
волнах. Проанализировано влияние водородного охрупчивания
титановых пленок на разрушение адгезионной связи и
предложены технологические способы минимизации этого негативного явления.
Ключевые слова: микромеханические инерциальные
датчики на поверхностных акустических волнах, прочность адгезионной
связи, гальваническое осаждение, сила Ван-дер-Ваальса.
Bestugin A. P., Kirshina
I. A., Okin P. A., Filonov
O. M. Methods of increase of durability of designs of
micromechanical sensors on surface acoustic waves with galvanic besieged
sensitive elements
The problem of increase of
durability of adhesive connection of the additional inertial weight which is
galvanic besieged on a surface of a piezocrystal for
increase of sensitivity of the micromechanical sensor of angular speed on
surface acoustic waves is considered. Influence
of hydrogen embrittlement of titanic films on
destruction of adhesive communication is analysed. The technological methods, allowing to minimize these negative processes are offered.
Keywords: micromechanical inertial sensors on surface acoustic waves,
durability of adhesive communication, galvanic sedimentation, Van-der-Waalsa force.
Фрунзе А. В. Алгоритм определения действительной температуры объекта с учетом
температурной зависимости его излучательной
способности … 59
Предложен
новый алгоритм определения действительной температуры объекта по измеренной
пирометром его яркостной или радиационной температуре с учетом температурной
зависимости его излучательной способности. Связь,
полученная между действительной температурой и яркостной (или радиационной), и
скорректированная по излучательной способности
объекта, используется далее для нахождения действительной температуры объекта,
при этом температурная зависимость излучательной
способности оказывается учтенной.
Ключевые слова: пирометры, температура, излучательная способность, коэффициент излучения,
зависимость излучательной способности от температуры,
зависимость коэффициента излучения от температуры, яркостная температура,
радиационная температура.
New algorithm of the determination
of object's actual temperature on measured by pyrometer its radiance or
brightness temperature with allowance made for temperature dependence of its
emissive capacity was proposed. The relationship between actual temperature and
brightness (or radiance) temperature corrected for object's emissive capacity
further was used for the determination of actual object's temperature and in so
doing temperature dependence of emissive capacity becomes taken into
consideration.
Keywords: pyrometers, temperature, emissive capacity, emissivity coefficient, temperature dependence of emissive
capacity, temperature dependence of emissivity
coefficient, brightness temperature, radiance temperature.
Сысоев Е. В., Выхристюк
И. А., Куликов Р. В. Коррекция шага
сканирования в интерферометре продольного сдвига при наличии вибраций и
нелинейности сканирующей системы … 63
Предложен
способ уменьшения погрешности измерения нанорельефа
поверхности интерферометром продольного сдвига путем снижения влияния
синхронной помехи (вибраций интерферометра, турбулентности воздуха в области
измерения и др.) и нелинейности сканирующей системы. Способ основан на расчете
шагов сканирования и линеаризации фазового сдвига между интерферограммами.
Приведены результаты численных и натурных экспериментов.
Ключевые слова: измерение нанорельефа, фазосдвигающая интерферометрия, погрешность
измерений нанорельефа.
Sysoev E. V., Vykhristyuk
The method for reducing a
measurement error using the longitudinal shift interferometer due to
synchronous phase uncertainty, caused by interferometer vibration, air
turbulence in measuring area etc., as well as nonlinearity of a scanning system
is proposed. The method
is based on real scanning
steps calculation and linearization of measurement data. The results
of numerical and full scale
experiments are presented.
Keywords: phase shifting interferometry, nanorelief measurement, measurement error.
Антропов Д. А., Якутов И. Н. Повышение эффективности систем передачи
информации от датчиков различного назначения на основе метеорных радиоканалов
связи … 67
Рассмотрены
актуальные проблемы повышения устойчивости систем управления объектами в
удаленных районах со сложными климатическими условиями. Подготовлен проект
системы метеорной связи объектов на суше и море, а также основные технические
требования к ней. Проведена оценка повышения эффективности использования
радиочастотного ресурса. Предложены основные направления развития средств и
комплексов метеорной радиосвязи.
Ключевые слова: метеорный радиоканал,
система метеорной радиосвязи, информационные датчики, электромагнитная
совместимость, радиочастотный ресурс.
Antropov D. A,
The actual problems of improving the
stability of facility management systems in remote areas with difficult
climatic conditions are shown. The project of meteoric
communication facilities on land and
sea, as well
as the basic
technical requirements for it is
prepared. The efficiency of radio
frequency resource is assessed. The
main directions of development of tools and
systems meteor radio are proposed.
Keywords: radio meteor, meteor radio system, information sensors,
electromagnetic compatibility, radio frequency resource.
Егоров Ф. А., Неугодников
А. П., Быковский В. А. и др. Автоматизированная
система мониторинга инженерных конструкций. Практика применения … 71
С помощью
современных технологий волоконной оптики, оптоэлектроники, обработки и передачи
сигналов разработана автоматизированная система мониторинга инженерных
конструкций (СМИК), предназначенная для контроля
напряженно-деформированного состояния (НДС) несущих конструкций строительных
сооружений. Представлены результаты, полученные в ходе длительной (более 5 лет)
эксплуатации СМИК – мониторинга НДС несущих
конструкций уникального спортивного объекта – Ледового
Дворца “Уральская Молния” в г. Челябинск. Показано, что данные СМИК играют важную роль при планировании профилактических и
оптимизации ремонтно-восстановительных работ, способствуя как более точному
определению их фактического объема, так и объективному контролю их качества.
Ключевые слова: строительные сооружения,
безопасность, несущие конструкции, системы мониторинга,
напряженно-деформированное состояние, волоконно-оптические датчики деформаций.
Egorov F. A., Neugodnikov
A. P., Bykovskiy V. A., et al. Automated system of engineering structures monitoring. Application practice
Automated system of engineering
structures monitoring (SESM) intended for the control
of stress-deformed condition (SDS) of building's
load-carrying structures was developed with the use of modern technologies of
fiber optics, optoelectronics, signal processing and transmission. Results
obtained during long (more than five years) SESM
operation – SDS monitoring of load-carrying
structures of unique sporting object –
Keywords: building structures, safety, load-carrying structures,
monitoring systems, stress-deformed condition, fiber-optic
deformation sensors.