Датчики и системы, № 8-9, 2016
Sensors and Systems, N 8-9, 2016
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
Представляет Специальное конструкторское бюро средств автоматизации морских исследований ДВО РАН
Special Research Bureau for Automation of Marine Researches FEB RAS presents
Мироненко М. В., Карачун Л. Э., Василенко А. М., Тихончук Е. А.
НЕЛИНЕЙНАЯ ПРОСВЕТНАЯ ГИДРОАКУСТИКА В СОЗДАНИИ РАДИОГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ АТМОСФЕРЫ, ОКЕАНА И ЗЕМНОЙ КОРЫ, МОНИТОРИНГА ИХ ПОЛЕЙ РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ … 3
Аннотация: Рассмотрена история становления и развития классической нелинейной акустики, а также основы и технические разработки нелинейной просветной гидроакустики как нового научно-технического направления в гидрофизике. Обоснованы практические пути создания радиогидроакустической системы освещения атмосферы, океана и земной коры, мониторинга их полей различной физической природы, формируемые естественными и искусственными источниками, процессами и явлениями. Проанализированы результаты эксплуатации макетов экспериментальных просветных систем мониторинга, формируемых на основе стационарных и автономных радиогидроакустических средств морского приборостроения, а также средств радиосвязи, включая космические.
Ключевые слова: нелинейная просветная гидроакустика; радиогидроакустическая система освещения атмосферы, океана и земной коры; средства морского приборостроения; гидрофизические поля объектов и среды различной физической природы; дальний параметрический прием информационных волн “малых амплитуд”.
Mironenko M. V., Karachun L. E., Vasilenko A. M., Tikhonchuk E. A. … 3
NONLINEAR LUMINAL HYDROACOUSTICS IN THE CREATION OF THE RADIOGIDROAKUSTICAL OBSERVATION SYSTEM FOR ATMOSPHERE, OCEAN AND EARTH CRUST, MONITORING OF THEIR FIELDS OF DIFFERENT PHYSICAL NATURE
Abstract: The history of formation and development of classical nonlinear acoustics, as well as the fundamentals and technical developments nonlinear luminal hydroacoustics are shown as new scientific and technical direction in Hydrophysics. Practical ways of creating radiogidroacoustical observation system for atmosphere, the ocean and the earth's crust, monitoring their fields of various physical nature, formed by natural and artificial processes and phenomena are substantiated. The operating results of experimental layouts of luminal monitoring systems, formed on the basis of fixed and autonomous radiogidroacoustic marine instruments, as well as radio communications, including space are analyzed.
Keywords: nonlinear luminal sonar; radiogidroacoustic system for observation of atmosphere, the ocean and the earth's crust; means of marine instrumentation; hydrophysical fields facilities and environment of different physical nature; distant para-metric receiving information from waves of “small amplitude”.
Малашенко А. Е., Мироненко М. В., Чудаков А. И., Пятакович В. А.
ПРОСВЕТНАЯ РАДИОГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ПОЛЕЙ АТМОСФЕРЫ, ОКЕАНА И ЗЕМНОЙ КОРЫ В МОРСКОЙ СРЕДЕ … 9
Аннотация: Рассмотрены закономерности и измерительные технологии нелинейной просветной гидроакустики (НПГА). Обоснованы практические пути их реализации в создании широкомасштабных радиогидроакустических систем контроля сейсмической и синоптической обстановки, комплексного мониторинга полей различной физической природы (акустических, электромагнитных, гидродинамических). Приведены результаты испытаний макетов экспериментальных просветных систем, обеспечивающих дальний параметрический прием гидрофизических и геофизических волн источников атмосферы, океана и земной коры на трассах протяженностью десятки–сотни километров.
Ключевые слова: нелинейная просветная гидроакустика; средства морского приборостроения; радиогидроакустическая система мониторинга; гидрофизические поля объектов и геофизические поля морской среды различной физической природы.
Malashenko A. E., Mironenko M. V., Chudakov A. I., Pyatakovich V. A.
LUMINAL RADIOGIDROACOUSTICAL SYSTEM FOR MONITORING OF FIELDS OF THE ATMOSPHERE, OCEAN AND THE EARTH'S CRUST IN THE MARINE ENVIRONMENT … 9
Abstract: Patterns and measuring technology of nonlinear hydroacoustic luminal (NPGA) are shown. Practical ways to implement them in the creation of large-scale radiogidroacoustical control systems of seismic and synoptic situation, complex monitoring of fields of different physical nature (acoustic, electromagnetic, hydrodynamic) are substantiated. The results of experimental testing of models luminal systems, provides long-distance parametric reception of hydrophysical waves and geophysical sources of atmosphere, ocean and the earth's crust on the slopes for tens - hundreds of kilometers are obtained.
Keywords: nonlinear luminal sonar; means of marine instrument-building; radiogidroacoustical monitoring system; hydrophysical fields facilities and geophysical fields of the marine environment of different physical nature.
Малашенко А. Е., Мироненко М. В., Карачун Л. Э., Пятакович В. А.
ДАЛЬНИЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ФОРМИРУЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИМИ ИСТОЧНИКАМИ В МОРСКОЙ СРЕДЕ … 14
Аннотация: Рассмотрены физико-математические основы и измерительные технологии дальнего параметрического приема электромагнитных волн в морской среде. Приведены результаты лабораторных экспериментальных исследований, а также натурных испытаний макетов просветных систем мониторинга, реализующих технологии параметрического приема электромагнитных полей морских объектов на протяженных акваториях.
Ключевые слова: просветная система мониторинга; электромагнитные поля морских источников; взаимодействие и параметрическое преобразование акустических и электромагнитных волн; фазовая обработка просветных сигналов; средства морского приборостроения.
Malashenko A. E., Mironenko M. V., Karachun L. E., Pyatakovich V. A.
DISTANT PARAMETRIC ELECTROMAGNETIC-WAVE RECEIVING TECHNICAL SOURCES FORMED IN THE MARINE ENVIRONMENT … 14
Abstract: The physical and mathematical foundations and measuring technologies of distant parametric receiving electromagnetic waves in the marine environment are shown. Results of laboratory experimental researches are given, as well as field tests luminal monitoring models, implementing the technology of parametric receiving electromagnetic fields offshore facilities in the extended waters.
Keywords: Luminal monitoring system; electromagnetic fields of marine resources; interaction and parametric conversion of acoustic and electro-magnetic waves; processing luminal phase signals; means of marine instrument-building.
***
Власов А. И.
КОНЦЕПЦИЯ ВИЗУАЛЬНОГО АНАЛИЗА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ СИНХРОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ … 19
Аннотация: Рассмотрена концепция комплексного анализа сложных производственных систем с использованием инструментов визуального моделирования. Обсуждена проблема формализации не только проектных (конструкторско-технологических знаний), но и общеуправленческих, общеэкономических и социально-психологических знаний в условиях постоянного сокращения длительности этапов жизненного цикла изделий электронной техники. Обоснована необходимость реализации с использованием синхронных технологий процедур генерации и синтеза решений на начальных этапах системного проектирования. Рассматриваемая концепция визуального анализа сложных систем направлена на формирование такой социально-производственной среды, в которой каждый участник производственного процесса осознает необходимость постоянного прироста знаний, постоянно развиваются умения их использовать, создаются условия передачи и генерации знаний.
Ключевые слова: системный анализ, автоматизация проектирования, визуальное проектирование, производственные системы, модели информационных потоков.
Vlasov A. I.
THE CONCEPT OF THE VISUAL ANALYSIS OF DIFFICULT SYSTEMS IN THE CONDITIONS OF SYNCHRONOUS TECHNOLOGIES OF DESIGNING … 19
Abstract: In work the concept of the complex analysis of difficult production systems with use of instruments of visual modeling is considered. The problem of formalization not only project (design-technology knowledge), but also all-managerial, all-economic and social and psychological knowledge in the conditions of fixed reducing duration of stages of product lifecycle of electronic equipment is considered. Need of implementation with use of synchronous technologies of designing not only solid-state modeling, but also procedures of generation and synthesis of decisions at the initial stages of system designing is proved. The considered concept of the visual analysis of difficult systems is directed to forming of such social and production environment in which each participant of production process realizes need of a fixed surplus of knowledge, abilities to use them constantly develop, conditions of transfer and generation of knowledge are created.
Keywords: system analysis, designing automation, visual designing, production systems, models of information flows.
Алчинов А. И., Иванов А. В.
МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ИНТЕРАКТИВНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭКИПАЖА С СИСТЕМОЙ СТЕРЕОСКОПИЧЕСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ … 26
Аннотация: Рассмотрена задача создания средств стереоскопической визуализации, обеспечивающих показ изображений на стекле кабины самолета, максимально приближенных к естественным изображениям, которые видели бы члены экипажа в условиях хорошей видимости. Заранее строится 3D-модель местности в окрестностях посадочной полосы на основании фотоснимков, получаемых датчиками изображений двух типов: аэрофотоаппаратами для создания цифровой модели местности и фотоаппаратами для наземной съемки отдельных объектов. Стереоскопическая визуализация синхронизирована с визуализацией двумерной карты местности, что позволяет интерактивно управлять выбором визуализируемого участка, используя как окно двумерной карты, так и окно стереоскопической визуализации.
Ключевые слова: стереоскопическая визуализация, синхронизация окон, 3D-модель местности, 3D-модели объектов.
Alchinov A. I., Ivanov A. V.
METHODS AND ALGORITHMS FOR REAL-TIME INTERACTION OF CREW WITH THE STEREOSCOPIC VISUALIZATION SYSTEM … 26
Abstract: This paper concerns development of tools for stereoscopic visualization, providing image representation on the cockpit pane, such that these images are maximum close to native images that cockpit crew would see on the assumption of good visibility. In advance one develops 3D terrain model near the runway based on photographs acquired by two types of image sensors: aerial image cameras for creating digital terrain model and image cameras for ground-based photography of single objects. The stereoscopic visualization is synchronized with visualization of 2D terrain map; that allows to interactively manipulate a selection of rendered area using both 2D map window and stereoscopic visualization window.
Keywords: stereoscopic visualization, windows synchronization, 3D terrain model, 3D models of objects.
Жиленков А. А., Черный С. Г., Титов И. Л., Бордюг А. С.
УТОЧНЕННАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГАЗОДИЗЕЛЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОГЕНЕРАТОРНЫХ СИСТЕМ … 33
Аннотация: Рассмотрена актуальная задача разработки методов и средств исследования параллельной работы двух и более газодизель-генераторных агрегатов в составе автономной электроэнергетической системы буровой установки, где использование подобных агрегатов является перспективным и востребованным, но трудноосуществимым в связи с высокой зависимостью частоты тока, генерируемого подобными агрегатами, от нагрузки и свойств топлива. Представлена уточненная модель газодизель-генератора, позволяющая исследовать процессы колебания его скорости и разрабатывать принципы эффективного управления ею. Это позволяет не только обеспечить работу газодизель-генераторных агрегатов в многогенераторных автономных электроэнергетических системах, но и, как следствие, осуществлять эффективное управление параметрами электроэнергии в автономной электроэнергетике, разрабатывать средства и методы обеспечения необходимых показателей качества электроэнергии в многогенераторных электроэнергетических системах, использующих в качестве источников энергии газодизель-генераторные агрегаты.
Ключевые слова: газодизель-генератор, нагрузка, колебания, буровые платформы, генератор, турбонагнетатель, обменные колебания мощности.
Zhilenkov A. A., Chernyi S. G., Titov I. L., Bordug A. S.
DEVELOPING THE SPECIFIED MATHEMATICAL MODEL OF COMBINED ENGINE FOR THE STUDY OF PROCESSES IN MULTIGENERATOR SYSTEMS … 33
Abstract: In the article the actual problem of development methods and research of the parallel operation two or more gas diesel-generating units in the autonomous power system rig, where using such units is promising and popular, but difficult to implement due to the high dependence of the frequency of the current generated by such units from load and fuel properties. The refined model was developed diesel engine generator, allowing to explore the fluctuations in speed processes, and developing principles of effective management. This allow to provide work gas diesel-generator sets in multigenerator autonomous power systems and as a result the effective management of the parameters electric power in the autonomous power industry, developing tools and methods to ensure the required power quality in multigenerator power systems, used as a source of energy gas diesel-generator sets.
Keywords: diesel generator, load, fluctuations, drilling platforms, generator, turbocharger, exchange of power fluctuations.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS
Системы автоматизированного проектирования коммутационных структур электронных средств
Computer-aided design of electronic means of connection structures
Арабов Д. И., Гриднев В. Н., Емельянов Е. И., Леонидов В. В.
МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОММУТАЦИОННЫХ СТРУКТУР В СРЕДЕ ALTIUM DESIGNER. РАЗРАБОТКА БИБЛИОТЕКИ КОМПОНЕНТОВ … 42
Аннотация: Представлен следующий этап проектирования электронных коммутационных структур – разработка библиотеки компонентов. Приведены основные этапы процесса создания библиотеки компонентов. Рассмотрены особенности создания библиотеки компонентов на примере создания транзистора n-p-n и добавления его в библиотеку. Проанализированы основные элементы и инструменты интерфейса среды окружения редактора библиотеки компонентов. Даны рекомендации по созданию условных графических обозначений элементов в среде Altium Designer согласно нормам и ГОСТ проектирования. Основное внимание уделено процессу создания интегрированной библиотеки, связывающей условное графическое обозначение компонентов с соответствующими посадочными местами по критерию “вывод-контакт”.
Ключевые слова: печатная плата, Altium Designer, библиотека компонентов, посадочные места, транзистор, УГО, нормы проектирования.
Arabov D. I., Gridnev V. N., Yemelyanov E. I., Leonidov V. V.
TECHNIQUE OF COMPUTER-AIDED DESIGN OF ELECTRONIC SWITCHING STRUCTURES IN THE ENVIRONMENT OF ALTIUM DESIGNER. DEVELOPMENT OF LIBRARY OF COMPONENTS … 42
Abstract: In this operation the 4th design stage of electronic switching structures – development of library of components is provided. The main process steps of creation of library of components are given. Features of creation of library of components on the example of creation of the transistor n-p-n and its adding in library are considered. Basic elements and tools of the interface of the environment of a surrounding of the editor of library of components are analyzed. Recommendations about creation of conditional graphical notation of elements in the environment of Altium Designer according to norms and GOST of design are made. The main attention is paid to process of creation of the integrated library connecting the reference graphic symbol of components to the appropriate seats by criterion “output contact”.
Keywords: printed circuit board, Altium Designer, library of components, seats, transistor, UGO, norms of design.
***
Карпов И. В., Восков Л. С., Ефремов С. Г.
АЛГОРИТМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АУДИО-ДАТЧИКОВ В БЕСПРОВОДНОЙ СЕНСОРНОЙ СЕТИ … 52
Аннотация: Рассмотрено функционирование состоящей из аудио-датчиков беспроводной аудио-сенсорной сети с применением метода смены энергетических схем для максимизации времени работы сети при ограниченной энергии. Представлены результаты моделирования, подтверждающие применимость метода при передаче аудиоданных.
Ключевые слова: беспроводные аудио-сенсорные сети, энергетическая схема, пространственно-повторное разделение канала, качество обслуживания, передача аудиоданных.
Karpov I. V., Voskov L. S., Efremov S. G.
THE AUDIO SENSORS INTERACTION ALGORITHM IN WIRELESS SENSOR NETWORK … 52
Abstract: The method of energy distribution changing scheme by wireless audio sensor networks operation is described. A task of lifetime maximization is given, and also results of simulation are shown. Assumptions about applicability of proposed method by audio data transfer over Wireless Audio Sensor Networks are made.
Keywords: wireless audio sensor networks, energy distribution scheme, spatial channels reuse, quality of service.
Иванов Ю. Б., Казачкин А. В.
МИКРОМОЩНЫЕ ФОТОДАТЧИКИ С ЧАСТОТНЫМ ВЫХОДОМ … 56
Аннотация: Рассмотрены способы уменьшения потребляемой мощности фотодатчиков на аналоговых и цифровых компонентах, приведены результаты схемотехнического моделирования и экспериментальных исследований.
Ключевые слова: фотодатчик, микрорежим, энергопотребление, чувствительность.
Ivanov Yu. B., Kazachkin A. V.
MICROPOWER PHOTOSENSORS WITH FREQUENCY OUTPUT … 56
Abstract: The article discusses ways to reduce the power consumption of the photosensors with analog and digital components. The results of circuit simulation and experimental investigation are given.
Keywords: photosensor, micromode, power consumption, sensitivity.
Земцов К. С., Зебрев Г. И., Горчичко М. Е.
ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ СБОЕВ В ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ КОСМИЧЕСКОГО БАЗИРОВАНИЯ … 61
Аннотация: Предложен новый метод характеризации результатов лабораторных испытаний и оценки скорости сбоев в интегральных схемах памяти в условиях воздействия тяжелых ионов космического пространства.
Ключевые слова: одиночные сбои, тяжелые заряженные частицы, интенсивность сбоев.
Zemtsov K. S., Zebrev G. I., Gorchichko M. E.
ESTIMATION OF SINGLE EVENT RATE IN SPACE-BASED ELECTRONIC SYSTEMS … 61
Abstract: A new method of characterization of the results of laboratory tests and predictions of single event rate in integrated memory circuits in terms of exposure to heavy ions in outer space is proposed.
Keywords: single event upsets, heavy ions, single event rate.
Завьялов П. С., Финогенов Л. В., Жимулева Е. С., Хакимов Д. Р., Савинов К. И.
ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ КОНТРОЛЬ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ … 64
Аннотация: Представлены разработанные и внедренные в производство системы для контроля геометрических параметров изделий из технической керамики: керамических колец, высоковольтных изоляторов, бронепластин и бронероликов. Описаны принципы и подходы, заложенные в работу этих систем, представлены их технические характеристики и приведены результаты их производственных испытаний.
Ключевые слова: техническая керамика, размерный контроль, теневой метод, метод структурного освещения, керамическая броня.
Zavyalov P. S., Finogenov L. V., Zhimulyova E. S., Khakimov D. R., Savinov K. I.
OPTOELECTRONIC INSPECTION OF CERAMIC PARTS … 64
Abstract: The paper presents developed systems for geometrical parameters inspection of technical ceramics: ceramic rings, high-voltage insulators, armor plates and rollers. The principles and approaches designed-in the systems operation are given. The systems technical characteristics and the industrial testing results are demonstrated.
Keywords: technical ceramics, dimensional inspection, shadow method, structured light method, ceramic armor.