Датчики и системы, № 2, 2019
Sensors and Systems, N 2, 2019
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 & 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
Лучкина Т. А., Потапов А. А.
АЛГОРИТМЫ ПРЕДСТАРТОВОЙ КАЛИБРОВКИ И АВТОНОМНОЙ КОРРЕКЦИИ ОЦЕНКИ АДДИТИВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ ТРИАДЫ МАГНИТОМЕТРОВ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА … 3
Аннотация: Представлен алгоритм предстартовой оценки аддитивных и мультипликативных систематических составляющих инструментальных погрешностей триады магнитометров с применением метода вычисления параметров эллипсоида по зашумленным показаниям датчиков, дополненный алгоритмом идентификации направления мультипликативных погрешностей по осям триады магнитометров. Также описан алгоритм автономной (без использования информации об ориентации подвижного объекта) коррекции оценки аддитивной составляющей смещения нуля триады магнитометров при движении подвижного объекта, основанный на методе TAMCAL, модернизированном в части учета оценки мультипликативной составляющей погрешности магнитометров. Проведена оценка эффективности представленных алгоритмов на основе имитационного моделирования.
Ключевые слова: триада магнитометров, аддитивная и мультипликативная систематические составляющие смещения ноля сигнала, «белый» шум, автономная оценка.
Luchkina Т. А., Potapov A. A.
PRESTARTING CALIBRATION METHOD AND AUTONOMOUS ON-THE-MOVE BIAS CORRECTION ALGORITHM OF A THREE-AXIS STRAPDOWN MAGNETOMETERS
Abstract: The algorithm of additive and multiplicative components of instrumental biases of magnetometer triad prestarting estimation is introduced. The calibration algorithm is based on ellipsoid parameter estimation method, using noisy measuring signals, with adding the direction of multiplicative components identification algorithm. The algorithm of autonomous (without moving object attitude knowledge) integrated additive component correction is described. This algorithm is based on TAMCAL with taking into account information of multiplicative component of instrumental error. The estimate of algorithms is done by simulation modeling.
Keywords: magnetometer triad, additive and multiplicative components of bias, white noise, autonomous estimation.
Подлепецкий Б. И.
ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОДЕЛЕЙ МДП-ТРАНЗИСТОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДАТЧИКОВ … 10
Аннотация: Дана оценка точностных характеристик схемотехнических, электрофизических и электрических моделей МДП-транзисторных элементов датчиков с учетом погрешностей, возникающих в результате упрощающих допущений, аппроксимаций, экстраполяций и дисперсий экспериментальных характеристик при определении параметров моделей и измерений физических величин.
Ключевые слова: МДП-транзистор, модели, аппроксимации, погрешности моделей.
Podlepetsky B. I.
ACCURACY ERRORS OF MODELING OF MIS-TRANSISTOR SENSOR ELEMENTS
Abstract: Assesses the accuracy characteristics of circuits’, electrical and electro- physical models of MIS transistor elements of the sensors, taking into account the errors arising from simplifying assumptions, approximations, extrapolations and experimental dispersions’ characteristics in determining the parameters of the models and measured physical quantity.
Keywords: MIS transistor, models, approximations, errors of models.
Кычкин А. В., Дерябин А. И., Викентьева О. Л., Шестакова Л. В.
АРХИТЕКТУРА КИБЕРФИЗИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КОМПРЕССОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ПЛАТФОРМЕ InfluxData … 23
Аннотация: Предложена архитектура киберфизической системы компрессорного оборудования на базе платформы InfluxData, используемой для создания приложений Интернета вещей, состоящей из трех подсистем: подсистемы физического объекта, цифрового двойника и интерфейса. В качестве технической реализации контроллера Интернета вещей предложен измерительно-управляющий модуль на базе устройства сбора, передачи данных и управления – VIDA350. Рассмотрены базовые методы обработки сырых данных со счетчиков энергоресурсов и датчиков технологических параметров, реализуемые в блоках on-line и off-line расчетов. Предложена организация цифрового двойника компрессора с использованием БД временных рядов InfluxDB и реляционной БД PostgreSQL. Для 2D визуализация измерений и графической интерпретации панели управления предложена система Grafana, а также FreeCAD – для визуализации оборудования в 3D.
Ключевые слова: киберфизическая система, архитектура информационной системы, мониторинг и управление, Интернет вещей, цифровой двойник, платформа InfluxData.
Kychkin A. V., Deryabin A. I., Vikentyeva O. L., Shestakova L. V.
ARCHITECTURE OF THE COMPRESSOR EQUIPMENT CYBER-PHYSICAL SYSTEM BASED ON INFLUXDATA PLATFORM
Abstract Architecture of the compressor equipment cyber-physical system (CPS) based on the InfluxData IoT platform is proposed. CPS consists of three subsystems: a subsystem of a physical object, a digital twin and an interface. As a technical implementation of the IoT controller, a measuring and control module based on a data acquisition, data transfer and control device - VIDA350. The basic methods of processing raw data from energy meters and sensors of technological parameters, implemented in blocks of on-line and off-line calculations are given. The organization of the digital twin of the compressor using the database of time series InfluxDB and the relational database PostgreSQL. Grafana system and FreeCAD is used for visualization of equipment in 3D.
Keywords: cyber-physical system, information system architecture, monitoring and control, Internet of Things, Digital Twin, InfluxData Platform.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS
Бабанов Н. Ю., Корсаков С. С., Ларцов С. В., Николаев А. В., Самарин В. П.
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ЦЕЛЕЙ С НЕЛИНЕЙНЫМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ МЕТОДОМ ЗАМЕЩЕНИЯ … 31
Аннотация: На основе математической модели и численного эксперимента показана возможность применения биконического нелинейного рассеивателя в качестве эталона для калибровки широкополосных нелинейных радиолокаторов.
Ключевые слова: биконический нелинейный рассеиватель, метод реального эталона.
Babanov N. Y., Korsakov S. S., Lartsov S. V., Nikolaev A. V., Samarin V. P.
PARAMETERS MEASURING OF NONLINEAR RADAR TARGETS BY THE SUBSTITUTION METHOD
Abstract: The possibility of using biconical nonlinear scatterer as a benchmark for calibrating nonlinear biconical radars is demonstrated on the base of mathematic model and numerical experiment.
Keywords: nonlinear biconical scatterer, method of a real standard.
Тарасенков А. А.
ЧМ-РАДИОДАЛЬНОМЕР С ДИСКРЕТНЫМ СЛЕДЯЩИМ КОНТУРОМ … 40
Аннотация: Предложен способ построения ЧМ-радиодальномера с дискретным следящим контуром на основе цифровой логики и аналогового частотного дискриминатора. Рассмотрены качество функционирования и точность измерений дальности для макетного образца в условиях отражения радиосигнала от вертикально стоящего на поверхности земли плоского отражателя. Предложенный способ позволяет упростить устройство радиодальномера с сохранением его основных технических характеристик на уровне современных серийных образцов. Прибор, выполненный по данной схеме, может найти применение в легкомоторной авиации или в беспилотных летательных аппаратах.
Ключевые слова: ЧМ-радиодальномер, линейная частотная модуляция, дискретный следящий контур.
Tarasenkov A. A.
THE FM-RADIO RANGE SENSOR WITH DIGITAL TRACKING LOOP
Abstract: The way of constructing FM-radio range sensor with original digital tracking loop is proposed based on the digital logic and analog frequency difference detector. The quality of functioning and accuracy of measurements of the range of the prototype under conditions of reflection of the radio signal from a flat reflector standing vertically on the ground surface were discussed. The proposed principle allows simplifying radio range sensor’s structure maintaining its basic technical characteristics at the level of modern production samples. The device, made according this principle, can be applied to light aircrafts or unmanned aerial vehicles.
Keywords: radio range sensor, radar range sensor, low range radio altimeter, FM-radar distance meter, linear frequency modulation, tracking loop, digital tracking circuit, reflected signal spectrum.
Герасимов С. И., Лобастов С. А., Сироткина А. Г., Трепалов Н. А.
РЕГИСТРАЦИЯ ВОЗДУШНЫХ УДАРНЫХ ВОЛН КОНТАКТНЫМ И БЕСКОНТАКТНЫМ МЕТОДОМ … 45
Аннотация: Представлены результаты применения сферических пьезокерамических датчиков давления и оптико-физической регистрации с применением высокоскоростной цифровой видеокамеры для измерения параметров воздушной ударной волны. Визуализация проводилась с помощью теневого фонового метода после отрыва воздушной ударной волны от продуктов взрыва. Результаты визуализации использовались для определения избыточного давления во фронте воздушной ударной волны и сравнивались с данными, полученными сферическими пьезокерамическими датчиками давления.
Ключевые слова: сферический пьезокерамический датчик давления, высокоскоростная видеорегистрация, теневой фоновый метод, воздушная ударная волна, взрывной опыт.
Gerasimov S. I., Lobastov S. A., Sirotkina A. G., Trepalov N. A.
REGISTRATION OF AIR SHOCK WAVES BY CONTACT AND CONTACTLESS METHODS
Abstract: The results of practical application of spherical piezoceramic pressure sensors and optical-physical registration using a high-speed digital video camera for measuring air shock wave parameters are presented. Visualization of the air shock wave after its separation from the products of the explosion was carried out using the background oriented schlieren method. The visualization results were used to determine the overpressure in the front of the air shock wave and compare it with the data obtained by spherical piezoceramic pressure sensors.
Keywords: spherical piezo-ceramic pressure sensor, high-speed video recording, background oriented schlieren method, the air shock wave, the explosive experience.
Андреев М. Я., Охрименко С. Н., Паршуков В. Н., Рубанов И. Л., Козловский С. В.
БИСТАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ЦЕЛИ (БИСТАТИЧЕСКИЙ ГИДРОЛОКАТОР) … 50
Аннотация: Рассмотрен актуальный вопрос увеличения площади зоны обнаружения подводных целей поисковой системой с требуемой вероятностью обнаружения.
Ключевые слова: бистатическая система, поиск подводных целей, двухчастотный бистатический гидролокатор.
Andreev M. Ya., Ochrimenko S. N., Parshukov V. N., Rubanov I. L., Kozlovsky S. V.
BISTATICAL SYSTEM FOR SEARCHING UNDERWATER OBJECT (BISTATICAL HYDROLOCATOR)
Abstract: The topical issue of the extension area discovering the underwater object by searching system with demanding probability of hitting is considered in the artiсle.
Keywords: bistatical system, searching underwater object, two-frequency bistatical hydrolocator.
Морозов В. П.
СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ВЫСОТНОЙ ПРИВЯЗНОЙ ПЛАТФОРМЫ-НОСИТЕЛЯ … 57
Аннотация: Предложена структура системы стабилизации напряжения шины питания на борту высотной привязной телекоммуникационной платформы-носителя с применением датчика тока в наземном источнике постоянного напряжения. Приведен расчет закона регулирования, учитывающий тепловые свойства линии передачи энергии на борт.
Ключевые слова: высотная привязная платформа, бортовая шина питания, обратная связь, закон регулирования напряжения, датчик тока.
Morozov V. P.
DIRECT CURRENT STABILIZATION SYSTEM IN POWER SUPPLY FOR TETHERED AERIAL PLATFORM
Abstract: In the article, design of the voltage stabilization system is proposed for drone board bus in the high-altitude tethered telecommunication platform. Current sensor by the ground-based DC power supply is used in the system. The calculated control low takes into account thermal properties of the power transmission line.
Keywords: high-altitude tethered platform, drone board bus, control low, feedback, current sensor.