Датчики и системы, № 7, 2020
Sensors and Systems, N 7, 2020
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
ПРЕДСТАВЛЯЕТ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
SAINT-PETERSBURG STATE UNIVERSITY OF AEROSPACE INSTRUMENTATION PRESENTS
Антохина Ю. А.
ГУАП – УНИВЕРСИТЕТ ПРОФЕССИЙ БУДУЩЕГО … 3
Antokhina Iu. A.
SUAI – UNIVERSITY OF PROFESSIONS OF THE FUTURE
***
Ларин В. П.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ НА ОСНОВЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ … 6
Аннотация: Изложены новые подходы к решению задач обеспечения теплового режима электронных модулей ракет и космических аппаратов на основе различных вариантов теплоотведения. Классифицированы варианты конструктивной реализации систем обеспечения теплового режима (СОТР), рассмотрены варианты формирования систем теплоотведения на основе системы “полиимид-графит”, приведена сравнительная оценка вариантов и построена структурно-функциональная модель СОТР.
Ключевые слова: электронные модули, аэрокосмическая аппаратура, кондуктивный теплоотвод, системы “полиимид-графит”.
Larin V. P.
SYSTEM ANALYSIS OF THE THERMAL MODE OF ELECTRONIC MODULES OF AEROSPACE EQUIPMENT BASED ON ADVANCED DESIGN AND TECHNOLOGICAL SOLUTIONS
Abstract: New approaches to the thermal regime of electronic modules of rockets and spacecraft based on different thermal drainage options have been outlined. Options for constructive implementation of thermal regime systems (SOTR) have been classified, options for the formation of heat drainage systems based on the “polyimid-graphite” system have been considered, a comparative assessment of the options has been given and a structural-functional model of THESR has been built.
Keywords: electronic modules, aerospace equipment, conductive heats carrier, “polyimide-graphite” systems.
Шишлаков В. Ф., Решетникова Н. В., Ватаева Е. Ю., Шишлаков Д. В.
ОБЩАЯ СХЕМА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ СИНТЕЗА НЕЛИНЕЙНЫХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ САУ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ … 12
Аннотация: Рассмотрена общая схема решения задачи синтеза непрерывных нестационарных систем автоматического управления. В качестве математического аппарата решения применен обобщенный метод Галеркина, распространённый на новый класс систем.
Ключевые слова: нелинейные системы, нестационарные системы, непрерывные системы, обобщенный метод Галеркина, синтез систем автоматического управления.
Shishlakov V. F., Reshetnikova N. V., Vataeva E. Yu., Shishlakov D. V.
GENERAL SCHEME FOR SOLVING THE PROBLEM OF SYNTHESIS OF NONLINEAR NON-STATIONARY ACS IN THE TIME DOMAIN
Abstract: A general scheme for solving the problem of synthesis of continuous non-stationary automatic control systems is considered. The generalized Galerkin method, extended to a new class of systems, is used as a mathematical apparatus for the solution.
Keywords: nonlinear systems, non-stationary systems, continuous systems, generalized Galerkin method, synthesis of automatic control systems.
Методы оптической спектроскопии
Optical spectroscopy methods
Москалец О. Д., Курылева А. С., Параскун А. С.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА В СОСТАВЕ СИСТЕМ СПЕКТРОСКОПИИ ОСНОВАННЫХ НА БЕСКОНТАКТНОМ МЕТОДЕ … 17
Аннотация: Рассмотрен метод бесконтактной спектроскопии, реализованный с помощью волоконно-оптической системы передачи, исключающей непосредственный контакт спектрального прибора с полем анализируемого оптического излучения. Центральной при создании такой линии является задача ввода оптического излучения в оптическое волокно и передача его на вход спектрального прибора. Решение этой задачи предложено осуществлять методами теории антенн, при этом открытый торец и прилегающий к нему открытый участок оптического волокна рассматривается как диэлектрическая антенна оптического диапазона. Исследована диаграмма направленности такой антенны.
Ключевые слова: метод бесконтактной спектроскопии, анализируемое оптическое излучение, спектральный прибор, волоконно-оптическая линия передачи, диэлектрическая антенна, торец и прилегающий к нему открытый участок оптического волокна.
Moskalets O. D., Kuryleva A. S., Paraskun A. S.
FIBER OPTIC DEVICES AS PART OF SPECTROSCOPY SYSTEMS BASED ON THE CONTACTLESS METHOD
Abstract: The method of contactless spectroscopy is considered, the implementation of which is based on the use of a fiber-optic transmission system, which excludes direct contact of the spectral device with the field of the analyzed optical radiation. Central to the creation of such a line is the task of introducing optical radiation into an optical fiber and transmitting it to the input of a spectral device. It is proposed to solve this problem by the methods of antenna theory, while the open end and the adjacent open section of the optical fiber is considered as a dielectric antenna of the optical range, the radiation pattern of such an antenna is investigated.
Keywords: non-contact spectroscopy method, analyzed optical radiation, spectral device, fiber-optic transmission line, dielectric antenna, end face and adjacent open section of optical fiber.
Сердюк К. В., Москалец О. Д., Казаков В. И.
ПРИМЕНЕНИЕ ПРИЗМЕННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО ПРИБОРА В СИСТЕМЕ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ … 23
Аннотация: Рассмотрен вопрос применения дифракционного призменного спектрального прибора в качестве измерительного устройства в системе контроля и управления технологическими процессами. Показано, что результатами считывания спектра в призменном спектральном приборе при помощи ПЗС-линейки являются отсчетные значения энергетического спектра, на основании которых возможно формирование вектора выхода для управления технологическим процессом. Предложена структурная схема такой системы контроля и управления. Формирование и считывание оптического спектра в призменном приборе рассмотрено в рамках альтернативного подхода на базе теории сигналов и теории линейных систем.
Ключевые слова: вектор выхода; спектральные измерения; спектроскопическая информация; дифракционный призменный спектральный прибор; аппаратная функция.
Serdiuk K. V., Moskaletz O. D., Kazakov V. I.
APPLICATION OF PRISM SPECTRAL DEVICE IN CONTROL AND MONITORING SYSTEM OF TECHNOLOGICAL PROCESSES
Abstract: The question of the use of a diffractive prism spectral device as a measuring device in the monitoring and control system of technological processes is considered. It is shown that the results of reading the spectrum in a prism spectral device using a CCD are the readout values of the energy spectrum, on the basis of which it is possible to form an output vector for controlling the technological process. The structural diagram of such a control and management system is proposed. The formation and reading of the optical spectrum in a prism device is considered within the framework of an alternative approach based on the theory of signals and the theory of linear systems.
Keywords: output vector; spectral measurements; spectroscopic information; diffractive prism spectral device; hardware function.
Ваганов М. А.
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ МЕТОДАМИ ПРИКЛАДНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ … 30
Аннотация: Предлагается системный подход к решению задачи контроля процессов горения методами прикладной оптической спектроскопии, позволяющий дать оценку и сопоставление эффективности спектральных приборов для решения конкретной практической задачи контроля процессов горения. Приводится описание вероятностей ошибок первого и второго рода, характеризующие достоверность результатов контроля и зависящие от погрешностей прибора.
Ключевые слова: контроль, процессы горения, оптическая спектроскопия, контролируемый параметр, достоверность контроля, вероятность ошибки.
Vaganov M. A.
SYSTEM APPROACH TO SOLVING THE PROBLEM OF CONTROL OF COMBUSTION PROCESSES BY APPLIED OPTICAL SPECTROSCOPY METHODS
Abstract: A systematic approach to solving the problem of controlling combustion processes by methods of optical spectroscopy is proposed, which makes it possible to assess and compare the efficiency of spectral devices for solving a specific practical problem of combustion processes control. A description of the probabilities of the first and second kind errors characterized the reliability of the control results is given.
Keywords: control, combustion processes, optical spectroscopy, controlled parameter, control reliability, error probability.
Москалец О. Д., Казаков В. И., Китаев В. В.
ПРИМЕНЕНИЕ ДИФРАКЦИОННЫХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ В СИСТЕМЕ МНОГОАЛЬТЕРНАТИВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ГОРЕНИЯ … 35
Аннотация: Рассмотрена возможность многоальтернативного автоматического управления процессами горения, сопровождающимися оптическими излучениями, посредством формирования векторов выхода на базе спектроскопических измерений дифракционными спектральными приборами: решеточным и прибором на базе акустооптического перестраиваемого фильтра. Показано, что вектор выхода может быть сформирован по результатам спектроскопических измерений оптического спектра горения.
Ключевые слова: многоальтернативная система автоматического управления, оптическое излучение, процесс горения, контроль, спектроскопические измерения, вектор выхода, оптические дифракционные спектральные приборы.
Moskaletz O. D., Kazakov V. I., Kitaev V. V.
APPLICATION OF DIFFRACTION SPECTRAL DEVICES IN THE MULTI-ALTERNATIVE AUTOMATIC CONTROL OF COMBUSTION PROCESSES
Abstract: The possibility of multi-alternative automatic control of combustion processes accompanied by optical radiation by means of generating output vectors based on spectroscopic measurements with diffraction spectral devices: a grating device and a device based on an acousto-optic tunable filter is considered. It is shown that the yield vector can be formed from the results of spectroscopic measurements of the optical combustion spectrum.
Keywords: multi-alternative automatic control system, optical radiation, combustion process, control, spectroscopic measurements, output vector, optical diffraction spectral devices.
***
Семенова Е. Г., Ивакин Я. А., Фролова Е. А.
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ПРИЕМНЫХ АНТЕНН СТАЦИОНАРНЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ НА ОСНОВЕ ГЕОХРОНОТРЕКИНГА … 41
Аннотация: Рассмотрена задача повышения качества обработки информации позиционирования приемных антенн стационарных гидроакустических комплексов на основе оптимизации алгоритма обработки информации, геохронотрекинга и статистической оценки ретроспективных данных об эффективности функционирования. Особенности алгоритмизации обработки такой информации во многом определяют результативность и точность процесса применения гидроакустических комплексов по назначению. Обоснована необходимость постановки соответствующей оптимизационной задачи, установления граничных условий ее решения и поиска соответствующих экстремумов.
Ключевые слова: гидроакустические комплексы и системы, геохронологический трек и трекинг, постановка задачи оптимизации, геоинформационная система, пространственные данные.
Semenova E. G., Ivakin Ya. A., Frolova E. A.
IMPROVING THE QUALITY OF INFORMATION PROCESSING FOR RECEIVING ANTENNAS POSITIONING IN STATIONARY HYDROACOUSTIC COMPLEXES BASED ON GEOCHRON TRACKING
Abstract: We consider the peculiarities of algorithmic processing of information on the positioning of receiving antennas based on geochronous tracking largely determining the effectiveness and accuracy of the process of using hydroacoustic systems for their intended purpose. The need is justified to set the corresponding optimization problem, establish the boundary conditions for its solution and search for the corresponding extrema. This problematic article is devoted to the consideration of the mathematical and systemological aspects of the optimization presented.
Keywords: hydroacoustic complexes and systems, geochronological track and tracking, formulation of the optimization problem, geographic information system, spatial data.
Ян С. И.
ПОЛЯРИЗАТОР ДЛЯ ЛИНЗОВОЙ АНТЕННЫ ЛЮНЕБЕРГА … 45
Аннотация: Описана конструкция поляризатора для линзовой антенны Люнеберга, реализующего поворот плоскости поляризации линейной электромагнитной волны на 90°. Поляризатор состоит из семи слоев гибких печатных плат, каждая из которых имеет шаговое изменение угла наклона металлизации. Приведены результаты исследования влияния поляризатора на основные характеристики линзовой антенны, измерена кроссполяризация.
Ключевые слова: поляризация электромагнитных волн, поляризатор, линзовая антенна.
Yan S. I.
POLARIZER FOR LUNEBERG LENS ANTENNA
Abstract: This article deals with the design of an antenna device for rotating the polarization plane of a linear electromagnetic wave by 90° for a Luneberg lens antenna. The polarizer consists of seven layers of flexible printed circuit boards, each with a step change in the angle of the metallization inclination. The study of the effect of the polarizer on the main characteristics of the lens antenna was carried out, the cross-polarization was measured.
Keywords: polarization of electromagnetic waves, polarizer, lens antenna.
Якимов А. Н., Бестугин А. Р., Киршина И. А.
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ФАКТОРОВ НА ТОЧНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ АНТЕНН ПО ИЗЛУЧЕНИЮ … 50
DOI: 10.25728/datsys.2020.7.10
Аннотация: Для повышения точности изготовления отражающих зеркал микроволновых параболических антенн предложено при их производственном контроле по характеристикам излучения учитывать влияние случайных факторов и внешних тепловых воздействий. Приведены результаты оценки влияния случайных производственных погрешностей изготовления, изменения температуры окружающей среды и перегрева поверхности отражателя параболической антенны солнечным излучением на нее диаграмму направленности с использованием конечно-элементного представления отражателя антенны и математической модели возникновения случайных погрешностей его изготовления. Показано, что влияние внешних тепловых воздействий существенно и для обеспечения требуемой точности контроля изготовления отражающих зеркал антенн по их диаграмме направленности необходимо учитывать это влияние или обеспечивать термостатирование.
Ключевые слова: микроволновая антенна, отражатель, математическая модель, диаграмма направленности, случайная погрешность, температура.
Yakimov A. N., Bestugin A. R., Kirshina I. A.
ESTIMATION OF THE RANDOM FACTORS INFLUENCE ON THE ACCURACY BY ANTENNA PRODUCTION CONTROL BASED ON ITS RADIATION
Abstract: It is proposed to take into account the influence of random factors and external thermal exposure during the production control by characteristics of radiation in order to improve the accuracy of reflective mirrors of microwave parabolic antennas production. The results of the study of the influence of random production errors, changes in ambient temperature and overheating of the surface of the parabolic antenna reflector by solar radiation on its radiation pattern using a finite element representation of the antenna reflector and a mathematical model of the occurrence of random errors in its manufacture are presented. It is shown that the influence of external thermal exposure is significant. To ensure the required control accuracy by the production of antennas reflecting mirrors based on their RP, it is necessary to take these influences into account or provide thermostating.
Keywords: microwave antenna, reflector, mathematical model, radiation pattern, random error, temperature.
Михайлов А. Н., Сердюк И. В.
О РАСШИРЕНИИ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА … 55
DOI: 10.25728/datsys.2020.7.11
Аннотация: Приведены результаты исследовательских испытаний основных характеристик полупроводникового сенсора при воздействии фреона. Показаны перспективы применения в РФ полупроводниковых сенсоров на фреон. Дано краткое описание технологии изготовления чувствительного элемента полупроводникового сенсора с малой потребляемой мощностью и описаны основные направления его применения.
Ключевые слова: фреон, течеискатель, сенсор полупроводниковый, чувствительный элемент, газоанализатор портативный, газоанализатор стационарный.
Mikhailov A. N., Serdyuk I. V.
ON THE ISSUE OF EXPANDING THE SCOPE OF DOMESTIC SEMICONDUCTOR GAS SENSORS
Abstract: The results of research tests of the main characteristics of a semiconductor sensor under the influence of freon are presented. The prospects of using semiconductor sensors for freon in the RF are shown. A brief description of the technology of manufacturing a sensitive element of a semiconductor sensor with low power consumption is given and the main directions of its application are described.
Keywords: freon, leak detector, semiconductor sensor, sensitive element, portable gas analyzer, stationary gas analyzer.
Казаков В.И.
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ “ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА И ИНФОКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ” (WECONF) … 60
DOI: 10.25728/datsys.2020.7.12
Аннотация. Представлен обзор итогов международной научной конференции «Волновая электроника и инфокоммуникационные системы», проводившейся в ГУАП в период с 1 по 5 июня 2020 г. Рассмотрены ключевые тематики конференции, направления научных исследований, обсуждаемых на конференции.
Ключевые слова: волновая электроника, информационные и телекоммуникационные системы, научная конференция, актуальные и перспективные направления исследований, акустооптика, акустоэлектроника, обработка информации, встроенные микроэлектронные системы, электромеханика, системы управления.
Kazakov V. I.
INTERNATIONAL SCIENTIFIC CONFERENCE “WAVE ELECTRONICS AND INFOCOMMUNICATION SYSTEMS”
Abstract: An overview of the results of the international scientific conference "Wave Electronics and Infocommunication Systems" held at SUAI from June 1 to June 5, 2020 is presented. The key topics of the conference, areas of scientific research discussed at the conference are considered.
Keywords: wave electronics, information and telecommunication systems, scientific conference, current and promising areas of research, acousto-optics, acoustoelectronics, information processing, embedded microelectronic systems, electromechanics, control systems.
ГУАП НА ЧЕМПИОНАТАХ ДВИЖЕНИЯ WORLDSKILLS 2020 … 63
SUAI AT WORLDSKILLS 2020 COMPETITIONS