Датчики и системы, № 6, 2015 г.

Sensors and Systems, N 6, 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

 

Пикина Г. А., Пащенко Ф. Ф., Бурцева Ю. С.

УЧЕТ ОГРАНИЧЕНИЯ НА ДИАПАЗОН ОТКЛОНЕНИЯ ВЫХОДА ПРИ ВЫБОРЕ ТЕСТОВЫХ СИГНАЛОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ … 3

Аннотация: Рассмотрены методы активной идентификации временных характеристик объекта в замкнутой системе регулирования. Проведен сравнительный анализ бинарных сигналов – псевдослучайной и регулярной последовательностей прямоугольных импульсов при ограничении на диапазон отклонения регулируемой величины. На основании выполненных расчетов показано, что выбор наилучшего тестового сигнала зависит от ряда факторов и, прежде всего, от уровня помех; при невысоком уровне помех предпочтение следует отдать регулярной последовательности прямоугольных импульсов.

Ключевые слова: идентификация, тестовые сигналы, псевдослучайная двоичная последовательность, регулярная двоичная последовательность прямоугольных импульсов, корреляционный анализ, диапазон отклонения выхода, временные характеристики.

 

Pikina G. A., Pashchenko F. F., Burtseva Yu. S.

THE RESTRICTION’S ACCOUNTING OF OUTPUT DEVIATION’S RANGE ON THE TEST SIGNALS CHOICE DURING THE IDENTIFICATION OF SYSTEMS’ CHARACTERISTICS…3

Abstract: The active identification methods for temporal characteristics of the object in a closed-loop control system are considered in here. A comparative analysis of the binary signals – pseudo-random and regular sequence of rectangular pulses is investigated under restricting on output deviation range of the controlled parameter. On the accounting base it is shown that the best signal’s choice depends on several factors and first of all on the noise level; if relative noise level is not high the regular binary sequence will prefer.

Keywords: identification, test signals, pseudo-random binary sequence, regular binary sequence of rectangular pulses, correlation analyzing, the deviation’s range of output, temporal characteristics.

 

Григорашвили Ю. Е., Бабушкин Т. В.

ШУМЫ В БОЛОМЕТРАХ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА ВИСМУТОВОЙ СИСТЕМЫ … 10

Аннотация: Проведен анализ чувствительности болометрических приемников ИК-излучения на основе высокотемпературного сверхпроводника системы Bi-2223. Изготовлена тестовая сверхпроводниковая структура и измерены ее электрофизические характеристики. На основе экспериментальных данных рассчитана эквивалентная мощность шума для различных конструкций и рабочих режимов приемника.

Ключевые слова: сверхпроводниковый болометр, шумы.

 

Grigorashvili Yu. E., Babushkin T. V.

NOISE PROPERTIES OF BOLOMETERS BASED ON BISMUTH HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTOR …10

Abstract: We analyzed sensitivity of the bolometric receivers of IR radiation based on the high temperature superconductor of the Bi-2223 system. Test samples of the HTS structure have been manufactured and their electrophysical properties have been measured. On the basis of experimental data, there has been calculated the noise equivalent power for various designs and working modes of the receiver.

Keywords: superconducting bolometer, noise properties.

 

Соловьев В. А., Щербакова А. А.

АЛГОРИТМ ИЗМЕРЕНИЙ СПЕКТРАЛЬНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ОДНОКАНАЛЬНОЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ … 15

Аннотация: Предложен алгоритм калибровки и измерений спектральных коэффициентов поглощения технологических жидкостей одноканальной волоконно-оптической спектрометрической системой с помощью промышленной проточной кюветы. Кювета имеет три режима измерения: режим измерения темновых токов, режим измерения анализируемой жидкости и режим сравнения.

Ключевые слова: калибровка, промышленная проточная кювета, оптическое зеркало, поворотный привод, волоконно-оптический кабель, темновой ток, спектральный коэффициент поглощения.

 

Solov'ev V. A., Shcherbakova A. A.

THE MEASUREMENTS ALGORITHM OF THE SPECTRAL ABSORPTION COEFFICIENTS OF SINGLE-CHANNEL FIBER OPTIC SPECTROMETER SYSTEM PROCESS FLUIDS …15

Abstract: The authors suggest the calibration and measurements algorithm of the spectral absorption coefficients of single-channel fiber optic spectrometer system process fluids by means process flow cell. The authors developed flow cell with 3 measurement mode: the dark currents measurement mode, the analyzed fluid measurement mode and compare mode.

Keywords: calibration, optical mirror, a rotary motor, optical fiber, dark current, spectral absorption coefficient.

 

Аверин И. А., Мошников В. А., Игошина С. Е. и др.

ВАКУУМНЫЕ ДАТЧИКИ С НАНОСТРУКТУРОЙ НА ОСНОВЕ SIO2-SNO2 И SIO2-SNO2-IN2O3  …20

Аннотация: Описаны устройство и принцип работы вакуумных датчиков с наноструктурой на основе SiO2-SnO2 и SiO2-SnO2-In2O3. Экспериментально установлено, что чувствительность данных вакуумметров зависит от количественного состава наноструктур. Показано, что массовая доля диоксида олова косвенным образом (за счет изменения общей пористости) влияет на относительное изменение сопротивления чувствительных элементов датчиков вакуума. Использование трехкомпонентных наностуктур на основе SiO2-SnO2-MexOy вместо двухкомпонентных на основе SiO2-SnO2 позволяет расширить возможности управления чувствительностью датчиков вакуума на основе наноматериалов.

Ключевые слова: датчики вакуума, наноструктуры, золь-гель технология, десорбция газов, пористые оксидные материалы.

 

Averin I. A., Moshnikov V. A., Igoshina S. E. et al.

VACUUM SENSORS WITH NANOSTRUCTURES BASED ON SIO2-SNO2 AND SIO2-SNO2-IN2O3  …20

Abstract: A device and principle of operation of vacuum sensors based on nanostructured SiO2-SnO2 and SiO2-SnO2-In2O3 are described. It was established experimentally that the sensitivity of the vacuum sensors depends on the quantitative composition of the nanostructures. The mass fraction of tin dioxide indirectly (by changing the total porosity) affect the relative change in resistance of the sensing element of vacuum sensors is shown. The using of ternary-component nanostructures based on SiO2-SnO2-MexOy instead two-component nanostructures based on SiO2-SnO2 allows greater control over the sensitivity of vacuum sensors based on nanomaterials is shown.

Keywords: vacuum sensors, nanostructures, sol-gel technology, desorption of gases, porous oxide materials.

 

 

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

 

 

Фролов М. А.

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ В ЖЕСТКИХ УСЛОВИЯХ  …28

Аннотация: Представлена методика и алгоритм повышения надежности датчиков давления емкостного типа для эксплуатации в жестких условиях, которые позволили повысить надежность разработанной конструкции датчика и обеспечить заявленные метрологические характеристики.

Ключевые слова: емкостной датчик давления, жесткие условия эксплуатации, надежность, вероятность безотказной работы, методика, алгоритм.

 

Frolov M. A. INCREASING RELIABILITY OF PRESSURE SENSORS FOR PRODUCT ROCKET AND SPACE TECHNIQUES …28

Abstract: The technique and algorithm of increasing reliability of pressure capacitor sensors for products rocket and space techniques are shown. The results allowed to increase reliability of developed pressure sensors construction and providing the declared metrological characteristics.

Keywords: capacitive pressure sensors, hard service conditions, reliability, probability of non-failure operation, technique, algorithm.

 

Хвалин А. Л.

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ ДАТЧИК СЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ПЛЕНОЧНОМ ЖИГ-РЕЗОНАТОРЕ  …33

Аннотация: Представлена конструкция магнитометрического датчика для одновременного определения величины и направления вектора индукции магнитного поля Земли либо магнитного поля, создаваемого ферромагнитным объектом. Подобные устройства могут применяться при диагностике и обнаружении ферросодержащих тел, навигации по магнитному полю Земли.

Ключевые слова: датчик магнитного поля, железо-иттриевый гранат, магнитоуправляемый генератор, магнитное поле Земли, магнитометр.

 

Khvalin A. L.

THE TWO-COMPONENT SENSOR OF MAGNETIC FIELDS ON YIG FILM RESONATOR …33

Abstract: The design of the magnetometric sensor is presented in article for simultaneous determination of size and the direction of a vector of induction of a magnetic field of Earth, or the magnetic field created by ferromagnetic object. Similar devices can be used at diagnostics and detection the ferrite bodies, navigation on a magnetic field of Earth.

Keywords: sensor of a magnetic field, yttrium iron garnet, generator ruled by a magnetic field, magnetic field of Earth, magnetometer.

 

Круглов В. Н., Круглов А. В., Гизаттулина А. Р.

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА “VIZION” ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПЛАВИЛЬНОГО АГРЕГАТА  …38

Аннотация: Представлены результаты промышленных испытаний программно-аппаратного комплекса “VIZION”, предназначенного для оценки производительности плавильного агрегата. Подчеркнута актуальность применения таких систем для контроля технологического процесса при производстве минераловатной продукции. Описаны основные этапы функционирования комплекса. Рассмотрены высокоскоростные алгоритмы оценки скорости истечения струи расплава.

Ключевые слова: машинное зрение, пирометр, производство минераловатной продукции, дебит струи расплава, цифровая обработка изображений, высокоскоростные алгоритмы, совмещение видеокадров.

 

Kruglov V. N., Kruglov A. V., Gizattulina A. R.

INDUSTRIAL TESTS OF THE SYSTEM "VISION" DESIGNED TO THE PERFORMANCE EVALUATION OF THE MELTING FURNACE …38

Abstract: The article describes the results of industrial tests hardware-software complex VIZION, designed to evaluate the performance of the melting furnace. Emphasizes the importance of using such systems for technological process control in the mineral wool production. The basic operations of the complex are given. In addition, the high-speed algorithms for the estimation of the melt jet flow rate are considered.

Keywords: machine vision, pyrometer, production of mineral wool products, melt jet output, digital image processing, high-speed algorithms, video frames matching.

 

Спирякин Д. Н., Тхань Фонг Ку.

АВТОНОМНОЕ БЕСПРОВОДНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА КОНЦЕНТРАЦИИ CO  …42

Аннотация: Представлен автономный беспроводной датчик СО, предназначенный как для автономного применения, так и для работы в составе беспроводных сенсорных сетей стандарта IEEE 802.15.4 (ZigBee). Описана электрическая схема и принцип работы датчика.

Ключевые слова: беспроводные сенсорные сети, концентрация CO, концентрация газа, электрохимический сенсор.

 

Spirjakin D. N., Cu Thanh Phong.

DEVELOPMENT OF WIRELESS SENSOR NODE OF CO WITH INDEPENDENT POWER SUPPLY …42

Abstract: The article presents an autonomous wireless monoxide alarm intended as for individual use as well as in wireless sensor networks of IEEE 802.15.4 (ZigBee). Described his electric circuit and operation.

Keywords: wireless sensor networks, carbon monoxide concentration, gas concentration, electrochemical sensor.

 

Куценко С. М., Башкуев Ю. Б., Нагуслаева И. Б.

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ВАРИАЦИИ ОЧЕНЬ НИЗКОГО ЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА УЛАН-УДЭ И ЕГО ОКРЕСТНОСТЕЙ …46

Аннотация: Приведены экспериментальные данные о регистрации электромагнитного поля в очень низком частотном диапазоне в городе Улан-Удэ и его окрестностях. Полученные результаты позволяют проследить суточную, недельную и месячную динамику изменения уровня техногенных электромагнитных полей в различных точках наблюдений и оценить соотношение техногенной составляющей поля с естественным электромагнитным полем Земли.

Ключевые слова: электромагнитное поле, геофизический регистратор, очень низкий частотный диапазон.

 

Kutsenko S. M., Bashkuev Y. B., Naguslaeva I. B.

SPATIAL-TEMPORAL VARIATIONS OF VLF ELECTROMAGNETIC FIELD ON THE EXAMPLE OF THE CITY OF ULAN-UDE AND ITS SURROUNDINGS …46

Abstract: Experimental data on registration of electromagnetic fields in the very low frequency range in Ulan-Ude and its surroundings. The obtained results allow to track daily, weekly and monthly dynamics of change in the level of man-made electromagnetic fields at different points of the observations and to estimate the ratio of the anthropogenic component of the field with the natural electromagnetic field of the Earth.

Keywords: electromagnetic fields, geophysical logger, very low frequency range.

Новые приборы

New devices

 

ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАЛОГАБАРИТНЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНОГО УСКОРЕНИЯ ДЛУ-1Э … 51

 

PIEZOCERAMIC SMALL-SIZED LINEAR ACCELERATION SENSOR DLU-1E… 51

 

КЛИМАТИЧЕСКАЯ КАМЕРА ТЕПЛА-ХОЛОДА КТХ 74-65 … 52

 

ENVIRONMENTAL HEAT-COLD CHAMBER KTKH 74-65 … 52

 

ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК ДЫМА/ПЕРЕГРЕВА … 54

 

HIGHLY SENSITIVE OPTOELECTRONIC SMOKE/OVERHEATING SENSOR … 54

 

 

ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)

Об ожиданиях, перспективах, тенденциях (Рефераты)

 

MEASUREMENT, CONTROL, AUTOMATION (Journal in journal).

Expectations, Outlooks, Trends (Digest)

 

ДЛЯ ОСУЩЕСТВИМОСТИ ИНДУСТРИИ 4.0 НЕОБХОДИМО РАЗВИТИЕ ДАТЧИКОВ … 55

 

SENSORS NEED TO EVOLVE TO MAKE INDUSTRY 4. 0 WORKABLE …55

 

РОЛЬ ХИМИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ В МИРЕ ТРИЛЛИОНОВ ДАТЧИКОВ …59

 

THE ROLE OF CHEMICAL SENSORS IN THE TRILLION SENSOR UNIVERSE …59

 

ХРОНИКА

CHRONICLE

 

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА В ПРОМЫШЛЕННОСТИ … 61

 

NON-DESTRUCTIVE TESTING AND TECHNICAL DIAGNOSTICS IN INDUSTRY … 61

 

МЕЖДУНАРОДНАЯ ВЫСТАВКА ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ, МОДУЛЕЙ И КОМПЛЕКТУЮЩИХ … 63

 

INTERNATIONAL EXHIBITION OF ELECTRONIC COMPONENTS, MODULES AND SYSTEMS … 63