Датчики и системы, № 3,2015 г.

Sensors and Systems, N 3,2015

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

Скалон А. И., Аман Е. Э.

АВТОКОЛЕБАНИЯ В ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ: ФИЛОСОФСКИЕ АСПЕКТЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ … 3

Аннотация: Изложены философские аспекты и предпосылки применения режима автоколебаний в измерительной технике, показана корреляция между циклической особенностью механизма природных явлений и сущностью автоколебательных систем. Приведены практические результаты.

Ключевые слова: автоколебания, философия, измерительная техника, цикл, нелинейность, оптимизация, время

Skalon A. I., Aman E. E.

SELF-OSCILLATIONS IN MEASURING DEVICES: PHILOSOPHICAL ASPECTS AND PRACTICAL RESULTS … 3

Abstract: There are philosophical aspects and preconditions of using self-oscillations mode in measuring devices described in this article. The correlation between cyclical features of nature and essence of oscillating systems is shown. Practical results are shown.

Keywords: self-oscillation, philosophy, measuring devices, cycle, nonlinear, optimization, time.

Даев Ж. А.

ОЦЕНКА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ РАСХОДА ГАЗА, ОБУСЛОВЛЕННЫХ КОЭФФИЦИЕНТОМ РАСШИРЕНИЯ … 9

Аннотация: Во время движения газа в преобразователе расхода происходит его дросселированные и неизбежное изменение плотности за преобразователем, которое учитывается поправочным коэффициентом на расширение газа. В данной работе сделан сравнительный анализ уравнений для коэффициента расширения с учетом последних достижений в этой области.

Ключевые слова: расходомеры, измерительная система, расход, газ, расширение.

Dayev Zh. A.

ESTIMATION OF ADDITIONAL ERRORS IN THE MEASUREMENT OF GAS FLOW RATE CAUSED BY EXPANSION FACTOR … 9

Abstract: During the movement of gas through the flow transducers it throttling and its density is changing after the transducer. These changes accounted with a correction factor for the expansion of the gas. In this paper made a comparative analysis of the equations for the coefficient of expansion, taking into account recent progress in that area.

Keywords: flow meters, measuring systems, invariance, gas, expansion.

Абакумов А. А., Авдеева О. В., Астахова Т. В., Семенов А. Д.

ОЦЕНКА КОЭФФИЦИЕНТА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ НА ОСНОВЕ РЕКУРРЕНТНОЙ ПРОЦЕДУРЫ МЕТОДА НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ … 11

Аннотация: Предлагается проводить оценку коэффициента преобразования датчиков по текущим измеренным значениям его входного и выходного сигналов с последующим использованием рекуррентной процедуры метода наименьших квадратов.

Ключевые слова: коэффициент передачи, измерение, датчик, нелинейное звено, алгоритм, метод наименьщих квадратов.

Abakumov A. A., Avdeyeva O. V., Astahova T. V., Semenov A. D.

ESTIMATION COEFFICIENT CONVERSION OF DEVICE MEASUREMENTS BASED ON RECURSIVE METHOD OF LEAST SQUARES … 11

Abstract: Proposed to estimate the conversion factor of the sensor current measured values of its input and output signals with the subsequent use of recurrent procedures of the method of least squares.

Keywords: transfer coefficient, measurement, sensors, non-linear components, algorithms, least-squares method.

Спиридонова А. С., Силушкин С. В.

СРАВНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ЦВЕТА ДЛЯ ЦИФРОВОГО ЦВЕТОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА С ПОМОЩЬЮ ОПТИЧЕСКИХ СЕНСОРОВ … 15

Аннотация: Обсуждаются возможности применения цветовых моделей для количественного цифрового цветометрического анализа. Приведены экспериментальные данные по определению концентраций серебра Ag с использованием моделей цвета RGB, CIELab. Для анализа использованы прозрачные оптоды и программная реализация способа определения концентраций веществ.

Ключевые слова: полимерный оптод, цветометрическая шкала, цифровой цветометрический анализ, анализ состава веществ

Spiridonova A. S., Silushkin S. V.

COMPARISON OF COLOR MODELS FOR DIGITAL COLORIMETRIC ANALYSIS WITH OPTICAL SENSORS … 15

Abstract: Possibilities of color models usage for quantitative digital colorimetric analysis are discussed. Experimental data on the determination of silver (Ag) concentrations with color models RGB and CIELab are presented. Transparent optods and software realization of the method of the determination of substances concentration were used in the analysis.

Keywords: рolymeric optode, colorimetric scale, digital color analysis, compositional analysis.

Алиева Г. В.

МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦВЕТА МОРСКОЙ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ RGB-КОЛОРИМЕТРОВ … 19

Аннотация: Предложен метод повышения точности определения цвета морской воды с помощью RGB-колориметров. Показано, что неучет фактора различной степени взволнованности морской поверхности из-за изменчивости скорости ветра может привести к искажению измеренной цветности исследуемого объекта. Рассмотрен метод адаптивных измерений компонентов цветности, позволяющий устранить искажающее влияние непостоянства скорости ветра. Разработан алгоритм предлагаемого метода.

Ключевые слова: точность; морская вода; цвет; ветер; искажение, адаптивное измерение.

Aliyeva G. V.

THE METHOD FOR INCREASING THE ACCURACY OF DETERMINATION OF SEA WATER COLOUR USING RGB COLORIMETER … 19

Abstract: The method for increasing the accuracy of determination of sea water colour using RGB colorimeter has been suggested. It is shown, that the accounting of different level of sea surface roughness due to changeability of wind’s speed studied object. The method of adaptive measurements of colour components making it possible to remove the distortion effect of non-stability of wind speed is suggested. The operational algorithm of suggested method has been developed.

Keywords: accuracy; sea water; colour; wind; distortion; adaptive measurements.

Васюков С. А., Остапенко Д. Г.

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ УДАРА, НАКЛОНА И ДВИЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТРЕХОСЕВОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА … 22

Аннотация: Приведены результаты экспериментальных исследований ускорений, действующих при ударе по кузову, наклоне и движении автомобиля, с использованием тестовой платы STM32F3DISCOVERY с акселерометрическим чувствительным элементом на основе МЭМС-технологий LSM303DLHS. Проведен анализ уровня шумов и вибраций при креплении платы на пластиковой панели автомобиля и работе двигателя в диапазоне от 700 до 4000 об/мин. Показаны реализации ускорений при: слабых ударах в разных частях кузова; сильном ударе; медленном и быстром разгоне до скорости 20 км/ч с последующим торможением и проездом препятствий в виде “лежачих полицейских”.

Обоснован выбор диапазона работы акселерометра, точности измерения ускорения, частоты опроса сигнала и алгоритма фильтрации. Приведены рекомендации по выбору акселерометрических чувствительных элементов для многофункциональных датчиков удара, наклона и движения современных автосигнализаций.

Ключевые слова: автомобильная сигнализация, датчик удара, наклона и движения, акселерометр

Vasyukov S. A., Ostapenko D. G.

MULTIFUNCTIONAL SENSOR OF SHOCK, INCLINATION AND MOVEMENT PARAMETERS BASED ON TRIAXIAL ACCELEROMETER … 22

Abstract: Results of experimental studies accelerations acting in body shock, inclination and movement of a car using STM32F3DISCOVERY test board with LSM303DLHS accelerometric sensing element based on MEMS-technologies. The analysis of noise and vibrations levels with board mounting on car plastic panel and motor work in 700–4000 rpm range was carried out. Realizations of accelerations were shown at: weak shocks in various places on car body; strong shock; slow and fast acceleration up to 20 km per hour velocity with subsequent deceleration and passing of obstacles in the form of "speed bumps".

The choice of accelerometer's working range, an accuracy of acceleration measurement, signal sample rate and filtration algorithm were substantiated. Recommendations for the choice of accelerometric sensing elements of multifunctional sensors of shock, inclination and movement for modern antitheft car alarms.

Keywords: antitheft car alarm, sensor of shock, inclination and movement, accelerometer

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

Рубцов И. С., Мурашкина Т. И., Серебряков Д. И. и др.

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК АТТЕНЮАТОРНОГО ТИПА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ … 30

Аннотация: Рассмотрены конструктивно-технологические особенности волоконно-оптического датчика разности давления аттенюаторного типа, реализующего дифференциальное преобразование оптических сигналов, предназначенного для применения в зоне радиации и повышенных температур

Ключевые слова: волоконно-оптический датчик, разность давления, микроперемещениея, искро-взрыво-пожароопасность, радиация, аттенюатор

Rubtsov I. S., Murashkina T. I., Serebryakov D. I., et al.

STRUCTURAL AND TECHNOLOGICAL FEATURES OF FIBER-OPTIC DIFFERENTIAL PRESSURE SENSOR WITH ATTENUATOR … 30

Abstract: A new structural and technological solutions for fiber optic differential pressure sensor (FODPS) with attenuator. It implements differential conversion of optical signals in the perceptual information measuring zone and can be used destined for application in the area of radiation and high temperatures.

Keywords: fiber-optic sensor, pressure differential, micromovings, spark-explosion-fire hazard, radiation, attenuator.

Дмитриев А. В., Юрин А. И., Злодеев Г. Ю.

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР … 33

Аннотация: Рассмотрен пример построения акселерометра на основе волоконно-оптических преобразователей перемещения прямого типа с внешней модуляцией. Приведено описание опытного образца волоконно-оптического акселерометра и результаты его экспериментального исследования.

Ключевые слова: волоконно-оптический датчик, акселерометр, световод

Dmitriev A.V., Yurin A.I., Zlodeev G.Yu.

FIBER-OPTICAL ACCELEROMETER … 33

Abstract: An example of the construction of acceleration sensors based on fiber-optical displacement transducers with external modulation. Designed the prototype of fiber-optical accelerometer and tested according to the elaborated methodology.

Keywords: fiber optic sensor, accelerometer, optical fiber.

Калашников А. А.

ТЕРМОИНЕРЦИОННЫЙ ДАТЧИК ДЛЯ ОЦЕНКИ ДОСТОВЕРНОСТИ ПОКАЗАНИЙ ГИДРСТАТИЧЕСКИХ УРОВНЕМЕРОВ НА АЭС … 35

Аннотация: Статья посвящена проблеме оценки достоверности показаний традиционно применяемых на АЭС гидростатических уровнемеров без их демонтажа. Предлагается способ на основе встраиваемого внутрь резервуара термоинерционного уровнемера, который обладает высокой точностью и может быть использован в качестве эталонного средства.

Ключевые слова: АЭС, АСУТП, измерение уровня в сосудах под давлением, термоинерционный принцип измерения уровня

Kalashnikov A. А.

THERMAL-INERTIAL DETECTOR TO READINGS VERIFICATION OF HYDROSTATIC LEVEL SENSORS … 35

Abstract: This paper is devoted to the readings verification of hydrostatic level sensors are used traditionally in nuclear power plants. Method is proposed here based on high accuracy thermal-inertial detectors are embedded into the technological vessel to obtain reference means.

Keywords: NPP, APCS, level measurement into pressure vessel, thermal-inertial method of level measurement.

Ваганов К. А., Бульбович Р. В.

МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЙ, ОБРАБОТКИ ПАРАМЕТРОВ И УПРАВЛЕНИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНЫМ СТЕНДОМ НА ПЛАТФОРМЕ COMPACTRIO … 41

Аннотация: Рассмотрены вопросы информативности огневых стендовых испытаний зарядов из твердого топлива, в частности, разработки и использования надежных и точных средств измерения. Дано описание этапов разработки системы измерений. Разработана удовлетворяющая всем предъявленным современным требованиям мобильная и гибкая система измерений, обеспечивающая проведение огневых стендовых испытаний зарядов твердого топлива в условиях, приближенных к реальным.

Ключевые слова: автоматизированная система измерения и управления, огневые стендовые испытания, испытания заряда твердого топлива

Vaganov K. A., Bulbovich R. V.

MULTICHANNEL MEASURING SYSTEM, PROCESSING OPTIONS AND CONTROL TEST STAND ON THE PLATFORM COMPACTRIO … 41

Abstract: The article is devoted to informative firing bench testing charges from the solid fuel, in particular the development and use of reliable and accurate means of measurement. Consistently described the stages of development of system of measurement: comparison of the products of National Instruments Corporation from other companies; selection and justification of all components of the system; software development fire test bench.

As a result of the work developed meets all presented modern requirements, mobile and flexible measurement system that provides hot bench testing charges of solid fuel in conditions close to real.

Keywords: automatic test systems, bench tests of the rocket engine, testing of solid-fuel charge

Евланов Е. Н., Завьялов М. А., Подколзин С. Н. и др.

ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ АНЕМОМЕТР … 47

Аннотация: Рассмотрены газоразрядный анемометр, предназначенный для исследования динамики газовых потоков в экспериментальной и космической метеорологии и, в частности, для проведения измерений давления, модуля и направления вектора скорости потоков газа в пограничном слое атмосферы планеты Марс.

Ключевые слова: метеорология, разреженный газ, анемометр, скорость газа, давление.

Evlanov E. N., Zavjalov M. A., Podkolzin S. N.

GAS DISCHARGE ANEMOMETER … 47

Abstract: Gas discharge anemometer is designed to study the dynamics of the gas flow in the experimental and space meteorology and in particular for the measurement of pressure, the magnitude and direction of the velocity vector of gas flows in the boundary layer of the atmosphere of Mars.

Keywords: meteorology, rarefied gas, anemometer, gas velocity, pressure.

ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)

MEASUREMENT, CONTROL, AUTOMATION (Journal in journal)

Морозов В. П., Бабаян Р. Р.

АНАЛОГОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ – АППАРАТНАЯ ПОДДЕРЖКА ОБРАБОТКИ НЕПРЕРЫВНЫХ СИГНАЛОВ … 51

Аннотация: Рассмотрены свойства, характеристики, применения и направления развития аналоговых интегральных схем для обработки непрерывных сигналов в управляющих и измерительных системах.

Ключевые слова: интегральные схемы, датчики, аналоговый интерфейс, программируемость, реконфигурация.

Morozov V. P., Babayan R. R.

ANALOG MICROCIRCUITS – HARDWARE SUPPORT TO THE CONTINUOUS SIGNALS TREATMENT … 51

Abstract: The properties, performances, applications and development trends of analog microcircuits for continuous signals in digital control and measuring systems are discussed.

Keywords: microcircuits, sensors, analog interface, programmability, reconfiguration.

Библиография+ … 62

Bibliography+ … 62

ХРОНИКА

CHRONICLE

ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НА НОВОМ ВИТКЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СПИРАЛИ. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СЕМИНАР В ГПНТБ СО РАН … 65

BREAKTHROUGH TECHNOLOGIES AT NEW ECONOMIC SPIRAL. EDUCATIONAL WORKSHOP IN SPSTL SB RAS. … 65

ПОЗДРАВЛЯЕМ А.И. САВИНА … 67

CONGRATULATIONS A.I. SAVIN … 67