Датчики и системы, № 12, 2015

 

Sensors and Systems, N 12, 2015

 

 

С О Д Е Р Ж А Н И Е  и  А Н Н О Т А Ц И И

 

C O N T E N T S  AND  A B S T R A C T S

 

ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

 

THEORY AND CONSTRUCTION PRINCIPLES OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

 

 

Бобылев Д. А.

ОЦЕНКА БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПАРАМЕТРОВ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ RC-ДВУХПОЛЮСНИКОВ … 3

Аннотация: Проведена оценка максимального быстродействия помехозащищенных преобразователей параметров многоэлементных RC-двухполюсников. Рассмотрены возможности повышения быстродействия и помехозащищенности преобразователей, построенных на основе частотного метода.

Ключевые слова: экспоненциальная помеха, линейные преобразования, импульсная характеристика, дискретное преобразование Фурье.

 

Bobylev D. A.

THE EVALUATION SPEED NOISEPROOF CONVERTERS OF MULTIELEMENT RC ONE-PORTS PARAMETERS … 3

Abstract: The assessment of the maximum speed the noiseproof of converters of parameters of multielement RC one-ports is carried out. Possibilities of increase of speed and noise immunity of the converters constructed on the basis of a frequency method are considered.

Keywords: exponential disturbance, linear transformations, impulse response, discrete Fourier transform.

 

 

Крылов В. В., Кравцов К. Н., Соколова Э. С., Ляхманов Д. А.

ЗАЩИТА СЕТЕЙ IoT (ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ) ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ДОСТУПА МЕТОДОМ РАНДОМИЗАЦИИ АДРЕСНОГО ПРОСТРАНСТВА … 8

Аннотация: Предложен новый принцип построения архитектуры Интернета вещей (IoT) с повышенной устойчивостью к распределенным атакам типа «отказ в обслуживании» (DDoS) и перехвату трафика, обеспечиваемой разделением всего множества устройств доступа на отдельные группы со специальными шлюзами, изолирующими объекты IoT от трафика нелегитимных терминалов сети Интернет. Разработана модель передачи трафика, позволяющая определить и реализовать политики безопасности, приводящие к низкой эффективности DDoS атак. Описаны методы защиты IoT на уровне облака и уровне вещей. Разработан новый механизм фильтрации, реализуемый с помощью рандомизации адресного пространства, предложена модель генерации псевдослучайной последовательности IP-адресов защищаемых ресурсов. Приведен пример имплементации прототипа и результаты его тестирования.

Ключевые слова: Интернет, безопасность, Интернет вещей, атака типа «отказ в обслуживании», несанкционированный доступ, прыгающая адресация.

 

Krylov V. V., Kravcov K. N., Sokolova Je. S., Lyahmanov D. A.

DEFENSE OF IoT NETWORKS AGAINST UNAUTHORIZED ACCESS USING ADDRESS SPACE RANDOMIZATION … 8

Abstract: In this paper, we propose Distributed Denial of Service attacks resistant architecture of Internet of Things. Information security is achieved by splitting all set of things on independent subsets with specific security gateways. The main propose of these gateways is filtering of malicious traffic from illegitimate terminals in the Internet. This work describes model of network traffic transmission which provides way to create new security policies for DDoS attacks prevention. This paper defines new principle of filtering of malicious traffic by randomizing of address space. Examples of implementation and evaluation results are provided.

Keywords: Internet of Things, network security, DDoS, unauthorized access, IP hopping.

 

 

Бачевский С. В., Борисов Е. Г., Машков Г. М.

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ОЦЕНИВАНИЯ НЕИЗВЕСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПУТЕМ СОВМЕСТНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В СИСТЕМЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-РАЗНЕСЕННЫХ ДАТЧИКОВ … 16

Аннотация: Рассмотрены варианты совместной обработки дальномерных измерений в многодатчиковой многопозиционной системе. Приведены расчеты, показывающие выигрыш по точности оценивания незвестных параметров за счет совместной обработки при различной организации измерений в системе.

Ключевые слова: многодатчиковая система, многопозиционная система, совместная обработка измерений, среднеквадратическая ошибка, точность измерений.

 

Bachevsky S. V., Borisov E. G., Mashkov G. M.

IMPROVING THE ACCURACY OF ESTIMATION OF UNKNOWN PARAMETERS BY JOINT PROCESSING OF REDUNDANT MEASUREMENTS IN THE SPACE-SEPARATED SENSORS … 16

Abstract: The article describes the options for of joint processing the ranging measurements in multi-sensor multi-position system. The calculations showing a prize on the accuracy of estimation of unknown parameters due to joint processing at various organization of measurements in system are given.

Keywords: multi-sensor system, multi-system joint processing of measurements, mean square error, measurement accuracy.

 

 

Куропятник И. Н.

АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕНТРА МАСС ПРОТЯЖЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ … 20

Аннотация: Описан алгоритм определения трех координат центра масс изделий, основанный на измерении веса в трех точках с помощью высокоточных электронных весов и одновременном определении координат этих точек с применением лазерного радара.

Ключевые слова: центр масс, весовой метод, измерение координат, лазерный радар, лазерный сканер.

 

Kuropyatnik I. N.

ALGORITHM FOR DETERMINATION OF THE MASS CENTER COORDINATES OF EXTENDED PRODUCTS … 20

Abstract: Algorithm for determination of all three mass center coordinates of products has been described. Algorithm is based on measurements in three points by high accuracy electronic balance and on simultaneous coordinates measurements of these points by laser radar.

Keywords: mass center, balance method, coordinate measurements, laser radar, laser scanner

 

 

Фархадов М. П., Блинова О. В., Васьковский С. В., Воронцов Ю. А.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА С ПОДВИЖНЫМИ УЗЛАМИ СВЯЗИ … 24

Аннотация: Рассмотрена модель беспроводной информационной сети с подвижными узлами для обеспечения связи во время поисково-спасательных работ на примере работы в горных районах. Сеть оперативно разворачивается на местности при обнаружении чрезвычайного происшествия. При разработке модели информационной сети использованы положения сетецентрического подхода. Предложена методика расчета доступности сети для пользователя.

Ключевые слова: информационные системы, сетецентрический принцип, доступность связи, динамическое развертывание сети.

 

Farkhadov M. P., Blinova O. V., Vaskovsky S. V., Vorontsov Yu. A.

INFORMATION SYSTEM WITH MOBILE NODES … 24

Abstract: In this paper we present the model of the wireless information networks with mobile nodes for communication providing during search and rescue operations in mountain areas. The network quickly unfolding on the ground upon detection of the emergency incident. In the model development of informational networks used the provisions of the network-centric approach. The methods of calculating network availability for the user.

Keywords: information systems, network-centric principle, the availability of the service, dynamic deployment network.

 

 

 

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

 

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

 

 

Виноградов А. Н., Егоров В. В., Калинин А. П., Родионов А. И.,  Родионов И. Д., Родионова И. П.

ВОЗМОЖНОСТИ МУЛЬТИСЕНСОРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ РАСПОЗНАВАНИЯ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ … 29

Аннотация: Рассмотрены возможности совместной обработки данных дистанционного зондирования, полученных различными сенсорами оптического диапазона. Предлагаемый подход является развитием метода многоспектральной съемки. Результаты натурных экспериментов продемонстрировали перспективность многосенсорной съемки и метода совместной обработки получаемых с ее помощью данных для различения слабоконтрастных объектов и идентификации точечных источников излучения по их спектральным сигнатурам.

Ключевые слова: видеокамера, гиперспектрометр, тепловизор, УФ-С-сенсор, дистанционное зондирование, изображение, морфинг, совмещение.

 

Vinogradov A. N., Egorov V. V., Kalinin A. P., Rodionov A. I., Rodionov I. D., Rodionova I. P.

THE INVESTIGATION OF MULTISENSOR SENSING POSSIBILITIES IN THE TASKS OF NATURAL AND ANTHROPOGENOUS OBJECTS RECOGNITION … 29

Abstract: The possibilities of joint remote sensing data processing received by different optical sensors are studied. The proposed approach is the evolution of multispectral survey. Field study results showed a prospectivity of multispectral survey and joint data processing method for distinction of soft image and point radiation sources identification on the base of their spectral signature.

Keywords: videocamera, hyperspectrometer, thermal imager, UV-C sensor, remote sensing, image, morfing, overlay.

 

 

Соколовский А. А., Отчерцов А. В., Моисеев В. В.

ОПТОЭЛЕКТРОННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УДАЛЕННЫХ АНАЛОГОВЫХ ДАТЧИКОВ … 34

Аннотация: Предложен способ кодирования цифровой информации для передачи по оптическим каналам связи без обязательной синхронизации передающего и приемного терминалов, реализованный в прототипе измерительной системы.

Ключевые слова: волоконно-оптические датчики с оптическим питанием, широтно-импульсная модуляция.

 

Sokolovsky A. A., Otchertcov A. V., Moiseev V. V.

OPTOELECTRONIC MEASURING SYSTEM FOR REMOTE ANALOG SENSORS … 34

Abstract: A technique of PWM digital information encoding is proposed, which allows transmission on optical communication channels without synchronization the transmitting and receiving terminals. It is implemented in the prototype of the measuring system whit the full galvanic separation of the measuring and processing system module, achieved by optically powered measurement module.

Keywords: optically powered optoelectronic sensors, pulse width modulation.

 

 

Виноградова Е. П., Касаткин С. И., Муравьев А. М., Плотникова Н. В.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СЕНСОРОВ ДЛЯ ЗАДАЧ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ … 38

Аннотация: Обсуждаются возможности использования полупроводниковых магниточувствительных сенсоров в системах контроля и управления. Приводится методика и результаты исследования характеристик сенсоров.

Ключевые слова: исследование, методика, магниточувствительный сенсор, p+-n-структура.

 

Vinogradova E. P., Kasatkin S. I., Murav'ev A. M., Plotnikova N. V.

STUDY OF SEMICONDUCTOR MAGNETOSENSITIVE SENSORS FOR PROBLEMS OF CONTROL AND MANAGEMENT … 38

Abstract: The opportunities of use semiconductor magnetosensitive sensors for control and management purposes are discussed. The results on of sensors performances investigations are given.

Keywords: research, technique, magnetosensitive sensor, p+-n structure.

 

 

Совлуков А. С.

РЕЗОНАТОРНОЕ МИКРОВОЛНОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА … 43

Аннотация: Представлено микроволновое устройство для бесконтактных измерений физических параметров (влажности, плотности, массы, толщины и др.) листового диэлектрического материала при его возможных поперечных смещениях, в том числе в процессе движения. Устройство содержит прямоугольный волноводный резонатор в виде совокупности двух расщепленных в поперечной плоскости идентичных частей, в щели между которыми параллельно ей помещен листовой материал. В полости каждой из частей резонатора c колебаниями типа H10n, n = 1, 2,…, у ее короткозамкнутого торца установлена диэлектрическая вставка с тем же поперечным размером, что и у резонатора.

Ключевые слова: устройство, датчик, резонаторное, листовой материал, диэлектрический, физический параметр, толщина, влажность.

 

Sovlukov A. S.

RESONATOR MICROWAVE DEVICE FOR MEASUREMENTS OF PHYSICAL PARAMETERS OF A DIELECTRIC SHEET-LIKE MATERIAL … 43

Abstract: Microwave device applicable for contactless measurement of physical parameters (moisture, density, mass, thickness, etc.) of sheet-like dielectric material under possibility of its transverse displacements including those at movement, is considered. The device contains rectangular waveguide resonator that is a set of two identical parts splitted in transverse planes, sheet-like material located in the slot between these parts parallel to it. In the cavity of each part of the resonator with oscillations H10n-type, n = 1, 2, …, at its short-circuited end dielectric slab is set. It has transverse dimensions similar to those of the resonator.

Keywords: device, sensor, resonator, material, sheet-like, dielectric, physical parameter, thickness, moisture.

 

 

Осипов А. Б.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ДАТЧИКОВ С ОДИНАКОВЫМИ АДРЕСАМИ К ШИНЕ I2C … 47

Аннотация: Предложен способ подключения нескольких датчиков с одинаковыми собственными адресами к шине I2C. Число подключенных датчиков не ограничивается 128-адресным пространством шины. Описан вариант схемной реализации с применением аналогового коммутатора линий тактового сигнала датчиков.

Ключевые слова: датчики на шине I2C, адрес, синхронизация, коммутатор.

 

Osipov A. B.

CONNECTION OF SOME SENSORS WITH IDENTICAL ADDRESSES TO THE I2C BUS … 47

Abstract: The paper describes one way of connection some sensors with the same address to the I2C bus. The number of sensors is not limited by address array of 128 points.

Keywords: universal bus I2C, sensor as a bus device, address, synchronization, analog switch.

 

 

Морозов В. П.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ ИНДУКТИВНЫХ ДАТЧИКОВ ПРИБЛИЖЕНИЯ … 51

Аннотация: Обсуждается проблема генерации электромагнитных помех, создаваемых индуктивными датчиками приближения.

Ключевые слова: индуктивный датчик, электромагнитная помеха.

 

Morozov V. P.

ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY OF THE INDUCTIVE PROXIMITY SENSORS … 51

Abstract: The problem of disturbances generated by inductive proximity sensors is discussed.

Keywords: inductivity sensor, electromagnetic disturbances.

 

 

Щавлев В. Е., Трушников Д. Н., Южаков А. А.

КОНТРОЛЬ ПОЛОЖЕНИЯ ФОКАЛЬНОГО ПЯТНА ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА С ПРИМЕНЕНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДАТЧИКА ВТОРИЧНОГО ТОКА В ПЛАЗМЕ … 53

Аннотация: Представлены результаты спектрального анализа датчика-коллектора вторичного излучения в плазме, образующейся в зоне контакта электронного луча с изделием во время процесса электронно-лучевой сварки. Разработана и проанализирована математическая модель датчика, оценена адекватность модели посредством сравнения с результатами эксперимента.

Ключевые слова: электронно-лучевая сварка, математическая модель, вторично-эмиссионный ток в плазме, активное планирование эксперимента, аппроксимационный полином, критерий Фишера.

 

Shchavlev V. E., Trushnikov D. N., Yuzhakov A. A.

THE ELECTRON BEAM FOCAL SPOT CONTROL USING THE MATHEMATICAL MODEL OF SENSOR OF SECONDARY CURRENT IN PLASMA … 53

Abstract: The results of spectral analysis of the collector of secondary radiation in a plasma generated in the contact zone of the electron beam with the metal during the electron beam welding are presented in this article, the mathematical model of the sensor is developed and analyzed, the adequacy of the model is assessed by comparing with experimental results.

Keywords: electron-beam welding, mathematical model, secondary-emission signal current in the plasma, active experimental design, polynomial approximation, Fisher's exact test.

 

 

Шаповалов Д. С., Пащенко Ф. Ф.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА СВОЙСТВА ЖИДКОЙ СРЕДЫ … 59

Аннотация: Представлены результаты исследований влияния электромагнитного пола на изменения свойств воды и водных растворов.

Ключевые слова: электромагнитное поле, структура воды, биоактивность, свойства растворов.

 

Shapovalov D. S., Pashchenko F. F.

RESEARCH OF ELECTROMAGNETIC RADIATION INFLUENCE ON THE LIQUID MEDIUM PROPERTIES … 59

Abstract: The paper presents the researches results of the electromagnetic radiation influence on changing the water and aqueous solutions properties.

Keywords: electromagnetic field, water structure, bioactivity, solutions properties.

 

 

 

ХРОНИКА

 

CHRONICLE

 

 

ИТОГИ XV МЕЖДУНАРОДНОЙ ВЫСТАВКИ "NDT-RUSSIA" … 64

 

RESULTS OF XV INTERNATIONAL EXHIBITION "NDT-RUSSIA" … 64

 

 

МЕЖДУНАРОДНАЯ ВЫСТАВКА TESTING & CONTROL 2015 … 66

 

INTERNATIONAL EXHIBITION TESTING & CONTROL 2015 … 66

 

 

***

 

УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ, ОПУБЛИКОВАННЫХ В ЖУРНАЛЕ “ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ” В 2015 г. … 68

 

INDEX OF ARTICLES PUBLISHED IN THE JOURNAL "SENSORS AND SYSTEMS" IN 2015 … 68