Датчики и системы, № 4,2015 г.
Sensors and
Systems, N 4,2015
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
Лурье М. С., Фролов
А. С., Лурье О. М.
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВЫХОДНЫХ
СИГНАЛОВ ВИХРЕВЫХ РАСХОДОМЕРОВ … 3
Аннотация: Рассмотрен вопрос выбора
периода усреднения в процессе аналого-цифрового преобразования выходных
сигналов вихревых расходомеров. Информация о расходе потока измеряемой среды
заключена в частоте вихреобразования таких расходомеров. Но, поскольку частота
вихреобразования подвержена флуктуациям, то, необходим анализ диапазона этих
флуктуаций, который позволяет правильно выбрать объем усреднения сигнала.
Предложена методика оценки дополнительной погрешности, вызванной влиянием
реальных условий эксплуатации в месте монтажа вихревого расходомера, основанная
на изучении изменения текущего периода частоты вихреобразования.
Ключевые слова: вихревой расходомер, выходной сигнал, диапазон усреднения,
погрешность измерения, погрешность монтажа, снижение погрешности.
Lurje M. S., Frolov A. S., Lurje
O. M.
SELECTION
OF THE PARAMETERS OF ANALOG-TO-DIGITAL CONVERSION OUTPUT VORTEX FLOWMETERS
Abstract: The paper discusses the choice of the averaging period in
the analog-to-digital conversion of the output signals of vortex flowmeters. Information about the flow rate of the medium
lies in the frequency of vortex shedding flowmeters
such. But, since the frequency of vortex shedding is subject to fluctuations,
it is necessary to analyze the range of these fluctuations, which allows you to
correctly choose the amount of signal averaging. In addition, the method of
estimation of additional error caused by the influence of the actual operating
conditions at the installation site of a vortex flowmeter,
based on the study of changes in the current period shedding frequency.
Keywords: vortex flowmeter,
output signal, range averaging, measurement error: error mounting; reduce
uncertainty.
Спиридонов И. Б., Степанянц А. С.
МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КОНТРОЛЕПРИГОДНОСТИ
… 8
Аннотация: Предложены модели деревьев отказов для анализа
достоверности систем встроенного контроля, учитывающие функциональные
особенности и надежность устройств контроля. Приведены расчетные соотношения
для вычисления показателей полноты, глубины, достоверности контроля, показана
взаимосвязь этих показателей. Применено марковское
моделирование для определения вероятности возникновения
несовместных событий отказа контроля типа “несрабатывание” и “ложное
срабатывание”.
Ключевые
слова: надежность,
контролепригодность, показатели контролепригодности,
полнота контроля, глубина контроля, достоверность контроля, модели оценки
показателей контролепригодности, анализ деревьев
отказов, марковские модели надежности контроля.
Spiridonov
TESTABILITY
INDICES EVALUATION MODELS
Abstract: The paper proposes
fault tree models for analysis of built-in-test, taking into account the
features and reliability of test equipment. We present calculation ratios of
consistency measure, fault detection index, fault isolation index and describe
relationship of these indices. Markov modeling is applied to determine the
probability of two disjoint events of test failure, such as nonoperation
and false alarm
Keywords: reliability, testability, testability indices, fault
detection percentage, fault isolation percentage, built-in test consistency,
testability indices evaluation models, fault tree analysis, Markov reliability
models of automatic diagnostic systems.
Представляет Нижегородский
государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева
Никулин С. М., Торгованов А. И.
ИЗМЕРЕНИЕ S-ПАРАМЕТРОВ СВЧ-ТРАНЗИСТОРА ПРИ ВЫСОКИХ УРОВНЯХ МОЩНОСТИ МЕТОДОМ ПРОСТРАНСТВЕННО УДАЛЕННОЙ НАГРУЗКИ … 14
Аннотация: На основе данных, полученных при измерении S-параметров СВЧ транзистора
в контактном устройстве методом пространственно удаленной нагрузки, определены
входной и выходной импедансы в режиме
комплексно-сопряженного согласования. В САПР Microwave Office
построена модель усилителя в виде каскадного соединения транзистора с входным и
выходным тюнерами импеданса. Результаты моделирования сравниваются с
экспериментальными данными, полученными на натурном макете усилителя.
Ключевые слова: нелинейная цепь, S-параметры,
измерения, метод пространственно переменной удаленной нагрузки, векторный
анализатор цепей, тюнер импеданса, усилитель СВЧ.
Nikulin S. M., Torgovanov A. I.
LARGE
SIGNAL MICROWAVE TRANSISTOR S-PARAMETERS MEASUREMENTS USING SPATIALLY REMOTE
LOAD
Abstract: The article deals with S-parameters measurements of
microwave transistor in test fixture using spatially remote load method.
The microwave amplifier was designed in Microwave Office using this data.
Practical realization of amplifier was made on manual impedance tuners. In
conclusion comparison of design and practical results were given.
Keywords: nonlinear circuit, large
signal S-parameters, measurement, identification, spatially remote load, vector
network analyzer, impedance tuner.
Моругин С. Л., Скрипкин Н. И., Шмелев А. В.
МАГНЕТРОН С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ … 18
Аннотация: Представлены результаты теоретического анализа
конструкции магнетрона с воздушным охлаждением, использующего теплопроводящие
стержни для передачи тепла сквозь магнитопровод.
Проведен расчет конструкции при разных диаметрах стержней. Сравнение рассчитанных значений температуры нагрева
магнетрона с экспериментальными данными показало их хорошую сходимость.
Ключевые слова: магнетрон, принудительное
охлаждение, теплоотвод, датчик температуры.
Morugin S. L., Skripkin N. I., Shmelev
A. V.
MAGNETRON
WITH FORCED AIR COOLING
Abstract: The results of theoretical analysis of the
design of the magnetron air cooling using the heat pipe to transfer heat
through the magnetic circuit. The calculation of the design
at different diameters of the rods. Comparison of the calculated values
of the heating temperature of the magnetron with the experimental data shows a
good convergence.
Keywords: magnetron, forced cooling,
heat sink, temperature sensor.
Садков В. Д.,
Лопаткин А. В.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДАТЧИКОВ ТОКА НА ОСНОВЕ НИЗКООМНЫХ ПЛЕНОЧНЫХ ЧИП-РЕЗИСТОРОВ … 23
Аннотация: Построены аналитические модели датчиков тока на основе низкоомных пленочных чип-резисторов гребенчатой (встречно-штыревой) структуры. Получена схема замещения и проведен анализ частотных характеристик низкоомного гребенчатого резистора габарита 0805.
Ключевые слова: сопротивление низкоомного пленочного резистора прямоугольной и гребенчатой структуры, контактное сопротивление, схема замещения пленочного резистора.
Sadkov V. D., Lopatkin A. V.
SIMULATION
OF CURRENT SENSORS BASED ON LOW-RESISTANCE FILM CHIP-RESISTORS
Abstract: Analytic models
of current sensors based on low-resistance film chip-resistors with comb-shaped
(interdigital) structure were constructed. Equivalent
circuit of low-resistance comb-shaped resistor with 0805 size was obtained and
its frequency characteristics were analyzed.
Keywords: resistance of low-resistance film resistor of
rectangular and comb-shaped structure, contact resistance, equivalent circuit
of film resistor.
Шишанов С. В., Мякиньков
А. В., Рындык А. Г.
ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ОБЪЕКТОВ АВТОМОБИЛЬНЫМ
РАДАРОМ С АНТЕННОЙ РЕШЕТКОЙ И ЧАСТОТНЫМ КАЧАНИЕМ ЛУЧА … 28
Аннотация: Получены оценки потенциальной точности измерения
координат целей в автомобильном радаре дальнего действия с антенной решеткой и
частотным качанием луча. Приведены результаты математического моделирования.
Ключевые слова: антенная решетка, частотное
качание луча, уравнение измерения, потенциальная точность, информационная
матрица Фишера.
Shishanov S. V., Myakinkov A. V., Ryndyk
A. G.
THE
ACCURACY OF DETERMINATION OF COORDINATES OF MOVING TARGETS IN AN AUTOMOTIVE
RADAR USING ANTENNA ARRAY WITH FREQUENCY BEAM SCANNING
Abstract: The potential
accuracy of determination of targets coordinates in a long range automotive radar with the antenna array and
frequency beam scanning is estimated. Mathematical modeling results are
presented.
Keywords: antenna array, frequency beam
scanning, measurement equation, potential accuracy, Fisher-information matrix.
КОНСТРУИРОВАНИЕ
И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
DESIGN AND PRODUCTION
OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS
Беляков П. А., Костюк Д. В., Абанин И. Е. и др.
РАЗРАБОТКА ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ РАЗВЯЗОК НА ОСНОВЕ НАНОСТРУКТУР СО СПИН-ВЕНТИЛЬНЫМ
МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫМ ЭФФЕКТОМ … 32
Аннотация: Рассмотрены основные конструктивно-технологические
решения, применяемые в гальванических развязках (ГР) с
гигантским магниторезистивным эффектом. Представлены результаты исследования спин-вентильных магниторезистивных
(СВМР) наноструктур с антиферромагнитной
пленкой (Ta-FeNiCo-CoFe-Cu-CoFe-FeNiCo-FeMn-Ta) для создания
на их основе отечественных цифровых ГР. Получены магниторезистивные элементы на
основе разработанных технологических процессов формирования наноструктур
с величиной СВМР-эффекта 7–8 % при комнатной
температуре.
Ключевые слова: гальваническая развязка; гигантский магниторезистивный
эффект; спин-вентильный
магниторезистивный эффект, цифровой
сигнал.
Belyakov P. A., Kostyuk D.
V.,
DEVELOPMENT
OF GALVANIC IZOLATORS ON THE BASIS OF NANOSTRUCTURES
FROM SPIN-VALVE MAGNETORESISTIVE EFFECT
Abstract: In article the
basic is constructive-technological decisions applied in galvanic izolators (GI) with giant magnetoresistive
by effect are considered. Results of research of spin-valve magnetoresistive
(SVMR) nanostructures with an antiferromagnetic
film (Ta-FeNiCo-CoFe-Cu-CoFe-FeNiCo-FeMn-Ta) for
creation on their basis domestic digital GI are
presented. Are received magnetoresistive elements on
the basis of the developed technological processes of formation nanostructures
with size SVMR of effect 7–8 %, at a room temperature.
Keywords: galvanic izolator; giant magnetoresistive effect; spin-valve magnetoresistive
effect, digital signal
Буймистрюк Г. Я.
О СОВРЕМЕННЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛАХ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ВНУТРИСВЕТОВОДНЫХ МАССИВОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ … 36
Аннотация: Рассмотрены
принципы и физические пределы мультиплексирования внутрисветоводных
массивов волоконно-оптических датчиков, построенных на волоконных
чувствительных элементах двух видов: дифракционных и интерференционных.
Оценки пределов в количестве мультиплексируемых массивов датчиков проводились с
применением систем оптико-временной рефлектометрии с
фотонной чувствительностью 10–17 Дж (коэффициент отражения 10–5)
и систем плотного волнового оптического мультиплексирования со 160
спектральными каналами (межканальная помеха –25 дБ) подтвердили потенциал
разрешения и предел мультиплексирования – свыше ста тысяч сенсоров.
Ключевые
слова: волоконно-оптические датчики, интерференционные,
дифракционные, внутрисветоводные, распределенные,
мультиплексирование, физические пределы.
Buymistryuk G. Y.
ABOUT
MODERN PHYSICAL LIMITS OF MULTIPLEXING ARRAYS OF IN-FIBER OPTIC SENSORS
Abstract: The
principles and fundamental limits of multiplex in-fiber
arrays of optical fiber sensors based on fiber sensing elements of three types:
diffraction and interference. Assessing the limits in the number of multiplexed
arrays of sensors carried with the use of optical systems with optical
time-domain reflectometry with photon sensitivity 10–17 J.
(reflection coefficient of 10-5) and systems of dense wavelength
division multiplexing optical with 160 spectral channels (co-channel
interference –25 dB) confirmed the potential resolution and
multiplexing limit – more than a hundred thousand
sensors.
Keywords: optical fiber
sensors, sensing elements, interference, diffraction, in-fiber, distributed,
multiplexing, physical limits.
Андреев М. Я., Рубанов И. Л., Стефанов Ю. А.
ПЕРЕДАЧА МОЩНОСТИ ПО ВОЛОКОННОМУ СВЕТОВОДУ
ДЛЯ ПИТАНИЯ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ … 40
Аннотация: Рассмотрена схема оптоэлектронной системы, в которой
питание для удаленной (сенсорной) части передается от
основной (базовой) в виде оптической мощности с последующим преобразованием в
электрическую. Обсуждаются характеристики оптоэлектронных и волоконных
компонентов, входящих в канал передачи и преобразования оптической мощности. Оценивается целесообразность применения такой системы в буксируемой
гидроакустики и подводной робототехники.
Ключевые слова: передача мощности по волоконному световоду, фотонный модуль
для передачи мощности, диодный лазерный модуль, фотоэлектронный
преобразователь, “силовой” волоконный световод,
волоконный кабель-буксир.
Andreev M. Ya., Rubanov
POWER OVER
FIBER FOR ELECTRONIC DEVISES ON REMOTE NO SERVICING OBJECT. STATE-OF-THE-ART
AND PERSPECTIVE EMPLOYMENT FOR SONAR WITH TOWED ARRAY
Abstract: Examine a
question of conceptual design the system for delivering Power over Fiber from
stationary body for electronic devises situated on remote no servicing object.
Optoelectronic and fiber-optic components for system Power over Fiber analysis.
The article include the example of the system with fiber-optic
telecommunication channel and channel powered by laser over optical fiber for
flying and controlling tethered vertical take-off and landing aircraft system. Authors
estimate perspective of using Power over Fiber for problem-solving ability in
underwater robotics and sonar with towed arrays.
Keywords: power over fiber, high power multi-mode
fiber-coupled diode lasers, photovoltaic array, high power fiber, fiber-optical
tow cable, towed array.
Казарян А. А.
ПУЛЬСАТОР ПЕРЕМЕННОГО ДАВЛЕНИЯ … 45
Аннотация: Предложено для калибровки датчиков оснащать
существующие вибростенды съемным пульсатором переменного давления. Пульсатор
давления смонтирован соосно с осью колебания
вибростенда и содержит сильфон, калибруемый и эталонный датчики.
Ключевые
слова: пульсатор
давления, усилители заряда, мощности, напряжения, магнитное поле, ток катушки,
сигнал вибрации.
Kazaryan A. A.
PULSER OF
ALTERNATING PRESSURE
Abstract: Supply of
existent vibration stands by demountable pulser of
alternating pressure for calibration of sensors is suggested. The pressure pulser is mounted coaxially with oscillation axis of the
vibration stand and contains sylphon, calibrated and
standard sensors.
Keywords: pressure pulser,
amplifiers of charge, power and voltage, magnetic field, coil current,
vibration signal.
Никитин А. В.,
Солдаткин В. М.
СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВЕКТОРА ВЕТРА И ВЕКТОРА
ИСТИННОЙ ВОЗДУШНОЙ СКОРОСТИ НА БОРТУ ВЕРТОЛЕТА
Аннотация: Рассмотрена конструктивная схема неподвижного датчика
воздушных сигналов и алгоритмы обработки информации бортовой системы измерения скорости
и угла направления ветра относительно продольной оси вертолета на стоянке, взлетно-посадочных
режимах и составляющих вектора истинной воздушной скорости
при полетах.
Ключевые слова: вертолет, скорость и направление ветра, составляющие
вектора истинной воздушной скорости, измерение,
бортовая система, неподвижный датчик, алгоритмы обработки информации.
Nikitin A. V., SoldatkinV. M.
SYSTEM OF
MEASUREMENT PARAMETERS OF WIND VECTOR AND TRUE AIR
Abstract: Constructive scheme of stationary air signals
sensor’s and algorithms of information processing measurements of velocity and
angle direction the wind onboard system’s relative to the longitudinal axis of
the helicopter in the parking lot, take-off and landing and components of the vector of the true air speed on
the flight modes are considered.
Keywords: helicopter, speed and direction of
wind, components of the vector of the true air
speed, measurement, onboard system, stationary sensor, algorithms of
information processing.
ИЗМЕРЕНИЯ,
КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)
MEASUREMENT, CONTROL,
AUTOMATION (Journal in journal)
Кнеллер В. Ю., Фаянс А. М.
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНВАРИАНТНОСТИ ПРОЦЕССОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ: ВЫЯВЛЕНИЕ И
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ … 55
Аннотация: Рассмотрена процедура выявления и систематизации
методов обеспечения инвариантности преобразования физических величин, сигналов
и сведений о них, базирующаяся на разработанном междисциплинарном подходе.
Полученные результаты позволяют построить родовидовую классификацию упомянутых
методов, отражающую не только их взаимосвязь, но и происхождение присущих им
свойств.
Ключевые слова: преобразование величин, обеспечение инвариантности,
методы осуществления, синтез, систематизация
Kneller V. Yu., Fayans A. M.
METHODS TO ENSURE INVARIANCE TRANSFORMATION PROCESSES: REVEALING AND SYSTEMATIZATION
Abstract: A
procedure for identifying and systematization
methods to ensure the invariance
transformation of physical quantities, signals and information about them, based on the developed interdisciplinary
approach, is considered. The results obtained allow us to construct
a genetic classification of mentioned
methods, reflects not only their
relationship, but also the origin of their intrinsic properties.
Keywords: quantities transformation, invariance
ensuring, methods of implementation, synthesis, systematization.
КОНФЕРЕНЦИИ,
СИМПОЗИУМЫ, СЕМИНАРЫ (ИЮЛЬ–ДЕКАБРЬ 2015 Г.) … 67
CONFERENCES, SYMPOSIA, SEMINARS (JULY–DECEMBER 2015)