Датчики и системы, № 3, 2019

Sensors and Systems, N 3, 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

Касаткин С. И., Жуков Д. А., Крикунов А. И., Амеличев В. В., Костюк Д. В., Васильев Д. В.

НАНОСТРУКТУРЫ С МАГНИТОСТРИКЦИОННЫМ И МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫМ ЭФФЕКТОМ ДЛЯ УСТРОЙСТВ МАГНИТНОЙ СТРЕЙНТРОНИКИ … 3

Аннотация: Представлены результаты экспериментальных исследований магнитострикционных и магниторезистивных свойств тонкопленочных многослойных наноструктур Ta / FeNiCo /Co₅₀Fe₅₀ / Ta и Ta / FeNiCo / CoFeB / Ta на окисленных кремниевых подложках диаметром 100 мм для создания на их основе гибридных магниторезистивных и магнитострикционных элементов магнитной стрейнтроники. Приведены методики исследования магнитострикционных и магниторезистивных свойств наноструктур. Экспериментально установлена зависимость величины анизотропного магниторезистивного эффекта от механической деформации в экспериментальных образцах наноструктур.

Ключевые слова: магнитострикционный эффект, магниторезистивный эффект, стрейнтроника, наноструктура.

Kasatkin S. I., Zhukov D. A., Krikunov A. I., Amelichev V. V., Kostiuk D. V., Vasilev D. V.

NANOSTRUCTURES WITH MAGNETOSTRICTIVE AND MAGNETORESISTIVE EFFECT FOR DEVICES MAGNETIC STRAINTRONICS

Abstract: Results of experimental researches magnetostrictive and magnetoresistive properties thin-film multilayered nanostructures Ta / FeNiCo / Co₅₀Fe₅₀ / Ta and Ta / FeNiCo / CoFeB / Ta on the oxidized silicon substrates in diameter of 100 mm for creation on their basis hybrid magnetostrictive and magnetoresistive elements magnetic straintronics are presented. Techniques of research magnetostrictive and magnetoresistive properties of nanostructures are resulted. Dependence of size anisotropic magnetoresistive effect from mechanical deformation in experimental samples of nanostructures is experimentally established.

Keywords: magnetostrictive effect, magnetoresistive effect, straintronics, nanostructure.

Котурбаш Т. Т., Брокарев И. А.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО ГАЗА И ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ЕМУ ПСЕВДОГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ … 7

Аннотация: Изложены результаты верификации методики перехода от природного газа к эквивалентному четырех- и пятикомпонентному псевдогазу. Приведены результаты моделирования и измерений ряда физических параметров исследуемых газовых смесей. Описаны комплекс измерительных приборов и газосмесительная станция для генерации смесей природного газа и соответствующих им псевдогазовых смесей.

Ключевые слова: анализ компонентного состава, природный газ, псевдогаз, теплотворная способность, свойства природного газа.

Koturbash T. T., Brokarev I. A.

COMPARATIVE ANALYSIS OF PHYSICAL PROPERTIES OF NATURAL GAS AND CORRESPONDING FIVE- AND FOUR-COMPONENT PSEUDOGAS MIXTURES

Abstract: The results of the mathematical modeling and experimental validation of method of transition from natural gas to equivalent pseudo-gas are shown. The utilized sensors and the developed gas mixing station for generation of the mixtures of natural gas and corresponding pseudogases are described

Keywords: natural gas, analysis of the composition, pseudo-gas, calorific value, properties of natural gas.

Абрамов А. Н., Гурьянов А. Н., Раевский А. С., Яшков М. В.

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ СПЕКТРОВ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ С СЕРДЦЕВИНОЙ ИЗ МУЛЛИТОВОЙ CТЕКЛОКЕРАМИКИ, АКТИВИРОВАННОЙ Cr³⁺ … 14

Аннотация: Предложена методика измерения спектров люминесценции в процессе формирования стеклокерамической сердцевины в алюмосиликатных волоконных световодах, активированных Cr³⁺. Образцы световодов получены методом химического осаждения из газовой фазы внутри опорной кварцевой трубки (MCVD-методом). Исследована зависимость люминесцентных свойств световодов от параметров термообработки, что позволило подобрать температурно-временные режимы отжига образцов волоконных световодов для формирования фазы муллит в стекле сердцевины.

Ключевые слова: люминесценция, муллит, волоконный световод, высокотемпературный отжиг, хром.

Abramov A. N., Guryanov A. N., Raevskii A. S., Yashkov M. V.

DEVELOPMENT OF METHODS FOR MEASURING THE LUMINESCENCE SPECTRA IN OPTICAL FIBERS WITH A CORE OF MULLITE CERAMIC, ACTIVATED Cr³⁺

Abstract: A technique is proposed for measuring the luminescence spectra during the formation of a glass-ceramic core in aluminosilicate optical fibers activated by Cr³⁺. Samples of optical fibers obtained by chemical deposition from the gas phase inside the quartz tube (MCVD-method). The dependence of the fluorescent properties of the fibers by heat treatment parameters, allowing to choose the time-temperature regimes annealing samples of optical fibers to form a mullite phase in the glass core.

Keywords: luminescence, mullite, optical fiber, high-temperature annealing, chromium.

Андриянов А. В.

СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИГМА-ДЕЛЬТА МОДУЛЯТОРА И ПЕРЕДАТЧИКА ПАЧКИ СШП-ИМПУЛЬСОВ … 19

Аннотация: Рассмотрена структурная схема системы передачи информации с сигма-дельта модулятором и передатчиком пачки сверхширокополосных сигналов. Выполнены моделирование процесса синхронизации приемника и оценка энергетического потенциала. Показано, что применение сигма-дельта модулятора и формирователя пачки импульсов позволяет при сохранении помехоустойчивости, свойственной сверхширокополосным сигналам, существенно упростить реализацию системы и повысить дальность связи.

Ключевые слова: импульс, СШП-сигнал, передача информации, сигма-дельта модулятор, пачка импульсов, синхронизация, эффективность.

Andriyanov A. V.

UWB RADIO USING THE SIGMA-DELTA MODULATOR AND TRANSMITTER PULSE PACKET

Abstract: The block diagram of the UWB radio with a Sigma-Delta modulator and a transmitter pulse packet is considered. The simulation of the receiver synchronization process and the energy potential assessment are performed. It is shown that the use of Sigma-Delta modulator and pulse packet shaper allows significantly simplifying the implementation of the UWB radio and increasing the communication range while maintaining noise immunity inherent UWB signals.

Keywords: UWB radio, impulse, information, Sigma-Delta modulator, pulse packet, synchronization, efficiency.

Поздравляем юбиляра!

Congratulations to the jubilee!

ВАЛЕРИЮ АНАТОЛЬЕВИЧУ ГРАНОВСКОМУ – 80 ЛЕТ … 25

VALERII A. GRANOVSKII – 80

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

Бусурин В. И., Коробков В. В., Нгуен Тхань Зыонг, Данг Ван Хуен

ВОЛНОВОЙ МИКРООПТОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ С ИНТЕРФЕРОМЕТРОМ ФАБРИ-ПЕРО … 27

Аннотация: Рассмотрен волновой микрооптоэлектромеханический преобразователь угловой скорости с интерферометром Фабри–Перо, дополнительно введенным в контур регулирования возбуждения чувствительного элемента. Проведен анализ влияния конструктивных параметров на характеристики преобразователя. Разработан алгоритм обработки информации о микроперемещнии для повышения точности измерения. Проведено моделирование работы устройства в среде Matlab-Simulink.

Ключевые слова: преобразователь угловой скорости, кольцевой резонатор, интерферометр Фабри-Перо, блок обработки информации, погрешность.

Busurin V. I., Korobkov V. V., Nguyen Thanh Duong, Dang Van Khuyen

VIBRATING MICRO OPTO-ELECTROMECHANICAL ANGULAR VELOCITY TRANSDUCER BASED ON FABRY-PEROT INTERFEROMETER

Abstract: In the paper, we investigate the vibrating micro opto-electromechanical angular velocity transducer based on the Fabry–Perot interferometers with additional interferometer introduced at the excitation control circuit of sensing element. The analysis of influence of design parameters on the characteristics of the transducer is given. The information processing algorithm for micro-displacements to improve the accuracy of measurement is developed. The simulation of the device operation is provided in Matlab-Simulink system.

Keywords: angular velocity transducer, ring resonator, Fabry-Perot interferometer, processing unit, error.

Исмаилов Т. А., Крячко А. Ф., Гаджиев Х. М., Челушкина Т. А., Шкурко А. С.

ПРЕЦИЗИОННЫЙ КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ НА ОСНОВЕ ДИСКРЕТНЫХ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ … 33

Аннотация: Дано описание прецизионного компенсационного цифрового датчика температуры на основе дискретных термоэлектрических устройств способного проводить измерение с высоким быстродействием и точностью без внесения возмущающего воздействия на объект измерения.

Ключевые слова: прецизионный компенсационный датчик температуры, компенсационный метод измерения, дискретное термоэлектрическое устройство, плавящееся вещество, теплоперенос, двоичная логика, троичная логика.

Ismailov T. A., Kryachko A. F., Gadjiev H. M., Chelushkinа T. A., Shkurko A. S.

PRECISION COMPENSATION TEMPERATURE SENSOR BASED ON DISCRETE THERMOELECTRIC DEVICES

Abstract: The description of the precision of the compensation temperature sensor based discrete thermoelectric devices capable of measuring with high speed and accuracy without making a disturbance on the measurement object.

Keywords: precision compensation temperature sensor, compensation method of measurement, discrete thermoelectric device, the substance melts, heat transfer, binary logic, ternary logic.

Соломин Б. А., Низаметдинов А. М., Черторийский А. А., Конторович М. Л.

ВИБРОВИСКОЗИМЕТР С ВИБРОДАТЧИКОМ НА БАЗЕ ТРУБЧАТЫХ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ … 41

Аннотация: Предложена конструкция вибродатчика, в котором трубчатые пьезоэлементы используются как для возбуждения колебаний, так и для получения информации о положении измерительного зонда. Высокая чувствительность и быстродействие такого датчика позволили обнаружить воспроизводимые микроструктурные изменения в автомобильном моторном масле при его монотонном охлаждении со скоростью 0,1 °С/с. Экспериментально определенная разрешающая способность датчика составила по амплитуде выходного сигнала 10^-4, а по частотному каналу - 10^-6 относительных единиц. Такие показатели не достижимы в известных вибровискозиметрах.

Ключевые слова: вибровискозиметр, трубчатый пьезоэлемент, вибродатчик, термосканирование, микрофазовые переходы, центрирование.

Solomin B. A. Nizametdinov A. M., Chertoriyskiy A. A., Kontorovich M. L.

VIBRO VISCOMETER WITH VIBRO SENSOR ON A BASE OF TUBULAR PIEZOELECTRIC ELEMENTS

Abstract: We propose a design of vibro sensor, which uses tubular piezoelectric elements both for excitation of vibrations and for the obtaining the information about the position of a probe. The high sensitivity and the performance of the sensor allowed to detect reproducible microstructural changes inside the automobile engine oil during it monotonous cooling with a rate 0. 1 °С/sec. The experimentally determined resolution of the sensor makes 10^‑4 relative units for the amplitude of the output signal and 10^-6 relative units in the frequency channel. Such indicators are unachievable for the known vibro viscometers.

Keywords: vibro viscometer, tubular piezoelectric element, vibro sensor, thermo scanning, microstructural changes, centering.

Крупин М. В., Образцов И. С., Самотаев Н. Н., Федорова А. В., Рязанов А. В.

АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ ТЕРМОМАГНИТНОГО ДАТЧИКА КИСЛОРОДА … 46

Аннотация: Проведен анализ погрешностей термомагнитного датчика при измерении концентрации кислорода в газовых смесях. Рассмотрены погрешности, вызываемые изменением магнитной восприимчивости газа при изменении состава неизмеряемых компонентов, абсолютного давления и температуры газовой смеси.

Ключевые слова: датчик, кислород, термомагнитная конвекция, объемная магнитная восприимчивость, погрешность измерения.

Krupin M. V., Obraztsov I. S., Samotaev N. N., Fedorova A. V., Ryazanov A. V.

ERRORS ANALYSIS FOR THERMOMAGNETIC OXYGEN SENSOR … 3

Abstract: The article analyzes the errors of the thermomagnetic sensor when measuring the oxygen concentration in gas mixtures. The errors caused by a change in the magnetic susceptibility of a gas with a change in the composition of unmeasurable components, the absolute pressure and the temperature of the gas mixture were considered.

Keywords: sensor, oxygen, thermomagnetic convection, volume magnetic susceptibility, measurement error.

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПУБЛИЦИСТИКА

SCIENTIFIC AND TECHNICAL PUBLICISM

Кнорринг В. Г.

ИНФОРМАЦИОННАЯ СФЕРА ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ: ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ … 52

Аннотация: Информационная сфера есть обширная область человеческой деятельности, связанная с добычей информации, ее обработкой и другими операциями с ней. Элементы информационной сферы зародились в доисторические времена; теперь она достигла состояния, в котором назрел вопрос об объединении ее различных частей.

Ключевые слова: история науки, история техники, информация, измерение, когнитивная наука.

Knorring V. G.

INFORMATION SPHERE OF HUMAN ACTIVITY: STAGES OF DEVELOPMENT

Abstract: Information sphere is a vast domain of human activity concerned with obtaining, processing and other operations on information. Elements of information sphere arose in pre-historic times; now it achieved the state in which amalgamation of its various parts became urgent.

Keywords: history of science, history of technology, information, measurement, cognitive science.

ХРОНИКА

CHRONICLE

XII МУЛЬТИКОНФЕРЕНЦИЯ ПО ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ (МКПУ-2019) … 59

XII MULTI CONFERENCE ON CONTROL SCIENCE PROBLEMS

ДВЕНАДЦАТАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «УПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЕМ КРУПНОМАСШТАБНЫХ СИСТЕМ» (MLSD'2019) … 63

TWELFTH INTERNATIONAL CONFERENCE MANAGEMENT OF LARGE-SCALE SYSTEM DEVELOPMENT (MLSD'2019)