Датчики и системы,
№ 3, 2021
Sensors
and Systems, N 3, 2021
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
МОДЕЛИРОВАНИЕ,
КОНСТРУИРОВАНИЕ
И ПРОИЗВОДСТВО
ДАТЧИКОВ,
ПРИБОРОВ И
СИСТЕМ
MODELING, DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS,
INSTRUMENTS AND SYSTEMS
Смирнов С. В.,
Сизова Л. Н.
ПРИМЕНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ EDA-СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИИ … 3
Аннотация:
Кратко
описана
история
разработки CAD
(САПР), CAM и
PDM-систем.
Приведены
основные
недостатки
применения
зарубежного
САПР в
России. Исследованы
возможности
отечественного
программного
комплекса
“Графика-ТР”,
который
принадлежит
к разряду EDA-систем.
Рассмотрены
основные
алгоритмы,
которые могут
применяться
для
нахождения
кратчайшего
пути (их
недостатки и
преимущества
для решения
задачи).
Приведено
обоснование выбора
алгоритма для
решения
задачи
нахождения
кратчайшего
пути. Представлена
реализация
решения
задачи в
области
картографии
– проектирование
оптимального
маршрута для
социально-образовательной
сферы. Поиск
кратчайшего
пути
представляется
как задача
трассировки
соединений
между объектами
на карте ГИС
(геоинформационной
системы).
Детально
рассмотрен алгоритм
трассировки
соединений между
объектами
при помощи
комплекса
“Графика-ТР”
с указанием всех
операций,
входящих в
процесс
построения.
Ключевые слова: системы автоматизированного проектирования (САПР), EDA-системы, программный комплекс “Графика-ТР”, электрические схемы, печатные платы, кратчайший путь, трассировка соединений, размещение элементов, геоинформационные системы (ГИС), сетевой анализ, алгоритм Форда-Фалкерсона, маршрутный алгоритм, волновой алгоритм.
Smirnov S.
V., Sisova L. N.
APPLICATION
OF THE DOMESTIC EDA SYSTEM FOR OBTAINING GEOINFORMATION
Abstract: The history of the development of CAD (CAD),
CAM and PDM systems is briefly described. The main disadvantages of using
foreign CAD in Russia are given. The possibilities of the domestic software
complex “Graphics-TR”, which belongs to the category of
EDA-systems, are investigated. The main algorithms that can be used to find the
shortest path (their disadvantages and advantages for solving the problem) are
considered. The rationale for choosing an algorithm for solving the problem of
finding the shortest path is given. The implementation of the solution of the
problem in the field of cartography is presented: designing the optimal route
for the socio-educational sphere. The search for the shortest path was
presented as a task of tracing connections between objects on a GIS
(geoinformation system) map. The algorithm for tracing connections between
objects using the “Graphics-TR” with an indication of all operations
included in the construction process is analyzed in detail.
Keywords: automated design systems
(CAD), EDA-systems, software complex “Graphics-TR”, electrical
circuits, printed circuit boards, shortest path, connection tracing, element placement,
geoinformation systems (GIS), network analysis, Ford-Fulkerson algorithm, route
algorithm, wave algorithm.
Рождественский
Д. Б.
ФИНИТНЫЕ
ФУНКЦИИ В
ТЕОРИИ
УПРАВЛЕНИЯ … 12
Аннотация:
Рассмотрена
технология
построения
управляющих
систем,
предназначенных
для обеспечения
высокой
устойчивости
без потери чувствительности.
Базовым
методом
технологии
являются
описанные в
статье
методы прогнозирования.
Технология
создана на
основе
отказа от методов
математической
статистики.
Методы, вошедшие
в
предлагаемую
технологию,
опираются на
основные
положения
теории колебаний
и
радиотехники
как в части
разработки
алгоритмов
прогнозирования,
так и методов
первичной
обработки
данных
наблюдения.
Предлагаемая
технология
управления
относится к
оптимальным
и является
альтернативой
методам
робастного
управления,
которая к
настоящему
времени себя
практически
исчерпала и
является
тормозом в
развитии
наук об управлении.
Ключевые слова: оптимальное управление, прогнозирование, финитные функции, явление Гиббса, демодуляция, цифровая фильтрация.
Rozhdestvensky D. B.
FINITE FUNCTIONS IN CONTROL THEORY
Abstract: The article considers the
technology of building control systems designed to provide high stability
without loss of sensitivity. The basic method of the technology is the
prediction methods described in the article. The technology is based on the
idea of rejecting methods of mathematical statistics. The methods included in
the proposed technology are based on the basic statements of the theory of
oscillations and radio engineering, both in terms of development of forecasting
algorithms and methods of primary processing of observation data. The proposed
control technology refers to the optimal and is an alternative to robust
control methods, which by now has almost exhausted itself and is a brake on the
development of control sciences.
Keywords: optimal control, prediction, finite functions, Gibbs
phenomenon, demodulation, digital filtering.
Методы
диагностирования
в
энергетическом
машиностроении
Digital technologies in discrete manufacturing
Чернявский
А. Ж., Данилин С.
А., Ворох Д. А.,
Данилин А. И.
ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ АВТОДИННЫХ СВЧ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ УСТАНОВОК И ОБОРУДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО И ТРАНСПОРТНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ … 23
Аннотация:
Показана
актуальность
диагностирования
и
поддержания
работоспособности
различных
установок и
оборудования
энергетического
и
транспортного
машиностроения.
Приведена
краткая
классификация
первичных
преобразователей,
которые
могут
использоваться
для целей
контроля и
диагностирования,
отмечены
преимущества
использования
автодинных
СВЧ-первичных
преобразователей.
Представлены
работы,
посвященные
теоретическим
основам
применения автодинных
СВЧ-первичных
преобразователей,
в которых
рассмотрены
вопросы
генерирования
сигналов при
различных условиях,
формирования
автодинного
отклика и
регистрации автодинного
сигнала.
Приведены
примеры
практического
использования
автодинных
СВЧ-первичных
преобразователей
(СВЧ ПП) для
диагностирования
нагруженных
узлов установок
и
оборудования
энергетического
и транспортного
машиностроения
турбоагрегатов
– валов и
лопаток ГТД и
паровых
турбин,
несущих
винтов
вертолетов и
лопастей ветроэнергетических
установок.
Ключевые слова: диагностирование, турбина, турбоагрегат, ГТД, ветроэнергетическая установка, несущий винт вертолета, лопатка, лопасть, колебания, датчик, автодинный СВЧ преобразователь.
Chernyavskiy A. Zh., Danilin S.
A., Vorokh D. A., Danilin
A. I.
APPLICATION OF PRIMARY AUTODYNE MICROWAVE
TRANSDUCERS FOR DIAGNOSING OF MACHINES AND EQUIPMENT OF POWER AND TRANSPORT
ENGINEERING
Abstract: The review article
shows the relevance of diagnosing and maintaining the operability of various
machines and equipment of power and transport engineering. A brief classification
of primary transducers is given, which can be used for monitoring and
diagnostics purposes, the advantages of using
autodyne microwave primary transducer are noted. The papers devoted to the
theoretical foundations of the application of autodyne microwave primary
transducers are presented, in which the issues of signal generation under
various conditions, the formation of an autodyne response and the registration
of an autodyne signal are considered. Examples of the practical use of autodyne
microwave primary transducers for diagnostics of loaded units of machines and
equipment of power and transport engineering of turbine units - shafts and
blades of gas turbine engines and steam turbines, helicopter main rotors and
blades of wind power plants are given.
Keywords: diagnostics, turbine, turbine unit, gas
turbine engine, wind power plant, helicopter main rotor, blade, oscillations,
sensor, autodyne microwave transducer.
Ваганов
М. А.
ДИАГНОСТИКА ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА МЕТОДОМ ЛАЗЕРНО-ИСКРОВОЙ ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ … 37
Аннотация:
Для решения
задачи
контроля и
диагностики
процесса
горения
газообразного
углеводородного
топлива
предложено
применить
методы лазерно-искровой
эмиссионной
спектрометрии.
Приведены
результаты
экспериментального
исследования
спектральных
характеристик
излучения
плазмы,
образованной
в пламени при
воздействии
на него
лазерного
излучения,
для трех
случаев:
смесь,
близкая к
стехиометрической,
обогащенная
смесь и
обедненная
смесь.
Ключевые слова: лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия, углеводородное топливо, продукты горения, процессы горения, соотношение газ/воздух, спектральная характеристика.
Vaganov M. A.
DIAGNOSTICS OF GASEOUS HYDROCARBON FUEL
COMBUSTION PROCESS BY THE METHOD OF LASER-INDUCED BREAKDOWN SPECTROSCOPY
Abstract: Using the methods of laser-induced breakdown spectroscopy to solve the
problem of control and diagnostics of gaseous hydrocarbon fuel combustion is
proposed in this paper. The results of experimental study of the spectral
characteristics of plasma radiation formed in a propane flame are presented for
three cases: a stoichiometric mixture, an enriched mixture, and a lean mixture.
Keywords: laser-induced
breakdown spectrometry, hydrocarbon fuel,
combustion products, combustion processes, gas air ratio, spectral
characteristic.
***
Совлуков А. С.,
Яценко В. В., Кайченов
А. В.,
Прохоренков
А. М.
РАДИОЧАСТОТНЫЕ МЕТОДЫ ИНВАРИАНТНОЙ УРОВНЕМЕТРИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ В РЕЗЕРВУАРАХ … 42
Аннотация: Рассматриваются радиочастотные методы измерения уровня диэлектрических жидкостей в резервуарах, характеризуемые инвариантностью результатов измерений к значениям диэлектрической проницаемости жидкостей и применимые, в частности, для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Методы реализуемы с применением двух соосных отрезков длинной линии. При реализации одного из этих методов каждый из этих отрезков длинной линии содержит горизонтальный участок на его нижнем конце, а при реализации другого – только один из них.
Ключевые слова: измерение, жидкость, уровень, резервуар, радиочастотный, длинная линия.
Sovlukov A. S., Yatsenko V. V., Kaychenov
A. V., Prokhorenkov A. M.
RADIOFREQUENCY METHODS FOR INVARIANT LEVEL
MEASUREMENT OF DIELECTRIC LIQUIDS IN RESERVOIRS
Abstract: Radiofrequency methods for level measurement of dielectric liquids
in reservoirs are considered. The methods are characterized by independence of
measurement results on dielectric permittivity values of liquids. The methods
can be applied for level measurement of oil products, liquefied gases, etc. The
methods are realized via application of two co-axial sections of TEM
(Transverse ElectroMagnetic) transmission lines.
Under realization of one of these methods each of these sections contains a
horizontal part at its lower end while under realization of the second method a
horizontal part is contained at only one section of these two ones.
Keywords: measurement,
liquid, level, reservoir, radiofrequency,
TEM transmission line.
Каменский
В. В., Соколов С.
В., Соколова О.
И.
СИНТЕЗ
БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО
ВОЛНОВОДНО-ОПТИЧЕСКОГО
УМНОЖИТЕЛЯ … 51
Аннотация:
Рассмотрена
возможность
синтеза
быстродействующего
волноводно-оптического
умножителя,
обеспечивающего
цифровое умножение
в
гигагерцовом
диапазоне.
Приведена
функциональная
схема
волноводно-оптического
умножителя,
содержащего
технологически
отработанные
оптические
элементы,
подробно
описан
принцип
работы. Показана
возможность
увеличения
быстродействия
волноводно-оптического
умножителя
до
потенциально
возможного
для
оптических
схем
обработки
данных.
Ключевые слова: вычисления, оптический умножитель.
Kamenskij V. V., Sokolov S. V., Sokolova O. I.
SYNTHESIS OF A FAST WAVEGUIDE OPTICAL
MULTIPLIER
Abstract: The possibility of synthesizing a
high-speed waveguide-optical multiplier that provides digital multiplication in
the gigahertz range is considered. The functional scheme of the
waveguide-optical multiplier containing technologically developed optical
elements is given, the principle of operation is described in detail. The
possibility of increasing the speed of the waveguide-optical multiplier to the
potential possible for optical data processing schemes is shown.
Keywords: calculations,
optical multiplier.
Боровик
С. Ю., Коршиков
И. Г., Секисов
Ю. Н.
О ВЫБОРЕ
ПАРАМЕТРОВ
ИМПУЛЬСНОГО
ПИТАНИЯ ОДНОВИТКОВОГО
ВИХРЕТОКОВОГО
ДАТЧИКА ДЛЯ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЛИЗКОЙ
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
К ЧАСТИЦАМ
МЕТАЛЛА С
РАЗЛИЧНОЙ
МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ … 56
Аннотация:
Применительно
к
одновитковым
вихретоковым
датчикам,
используемых
для
обнаружения
металлической
стружки в
системах
смазки газотурбинных
двигателей, исследуется
электромагнитное
взаимодействие
его
чувствительного
элемента с
металлическими
частицами,
обладающими
различной
магнитной
проницаемостью.
Отмечается,
что вид
металла
детектируемой
частицы
оказывает
существенное
влияние на
характер
изменений
информативного
сигнала
чувствительного
элемента за
время
переходного
процесса в
измерительной
схеме с
датчиком. На
основе проведенных
исследований
даются
рекомендации
по выбору
параметров
импульсного
питания
датчика,
обеспечивающего
близкую чувствительность
к частицам
металла с
различными
электромагнитными
свойствами.
Ключевые
слова: газотурбинный
двигатель,
система
смазки,
металлические
частицы
износа,
одновитковый
вихретоковый
датчик,
электромагнитное
взаимодействие,
питание
датчика.
Borovik S. Yu., Korshikov I. G., Sekisov
Yu. N.
ON THE
SELECTION OF THE POWER SUPPLY PULSE PARAMETERS OF A SINGLE-COIL EDDY CURRENT
SENSOR TO ENSURE ITS SIMILAR SENSITIVITY TO METAL PARTICLES WITH DIFFERENT
MAGNETIC PERMEABILITY
Abstract: The electromagnetic interaction of
the sensitive element of the single-coil eddy-current sensor used to detect
metal debris in lubrication systems of gas turbine engines with metal particles
with different magnetic permeability is investigated. It is noted that the
metal type of the detected particle has a significant effect on the nature of
the informative signal’s changes of the sensitive element during the
transient process in the measuring circuit with the single-coil eddy-current
sensor. The recommendations on the choice of the parameters of the pulse power
supply of the sensor, which provides close sensitivity to the metal particles
with different electromagnetic properties are given.
Keywords: gas-turbine engine, lubrication system, metal debris, single-coil eddy-current sensor, electromagnetic interaction,
sensor’s power supply.
Юрин
А. И., Красивская
М. И., Чукарин
М. И., Грязских
Н. Ю.
МОДЕЛЬ
НЕИНВАЗИВНОГО
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО
ГЛЮКОМЕТРА … 63
Аннотация:
Рассмотрен
пример
построения
модели неинвазивного
глюкометра
на основе
волоконно-оптического
преобразователя
прямого типа
с внешней
модуляцией,
использующего
излучение
ближнего инфракрасного
диапазона.
Предложена
методика определения
уровня
глюкозы и
коррекции
погрешностей
измерений с
применением
излучения
двух
различных
длин волн.
Приведено описание
и результаты
исследования
модели волоконно-оптического
глюкометра.
Ключевые слова: неинвазивный глюкометр, волоконно-оптический преобразователь, коррекция погрешностей.
Yurin A. I., Krasivskaya M. I., Chukarin
M. I., Gryazskikh N. Yu.
MODEL OF NON-INVASIVE FIBER-OPTICAL GLUCOMETER
Abstract: An example of constructing a model of a non-invasive glucose meter based on a direct-type
fiber-optic transducer with external modulation using near-infrared radiation
is considered. A method for determining the level of glucose and correcting
measurement errors by using radiation of two different wavelengths has been
developed. The description and results of the fiber-optic glucose meter model
research are given.
Keywords: non-invasive glucometer, fiber-optic transducer, measurement errors correction.