ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Фролова М. В., Маланин В. П. Разработка алгоритма параллельной работы с интеллектуальными датчиками … 2
Предложен алгоритм параллельной работы с интеллектуальными датчиками, основанный на удаленном управлении параметрами модели датчиков. Рассмотрены основные возможности сокращения времени и трудоемкости процесса настройки датчиков. Разработано программное обеспечение для процесса настройки датчиков, описаны режимы работы, команды, протокол обмена.
Ключевые слова: микропроцессорная обработка, интеллектуальный цифровой датчик, программное обеспечение, протокол обмена, настройка параметров.
Frolova M. V., Malanin V. P. Development of parallel work with smart sensor algorithm
The algorithm of parallel work with smart sensor based on remote management of sensor parameter is suggested. The main possibilities of adjustment process to reduce time and labor intensiveness of sensor adjustment are considered. The software for sensor adjustement development is developed, operating modes, commands, the communications protocol are described.
Keywords: microprocessor processing, smart digital sensor, software, communications protocol, parameters adjustment.
Джашитов В. Э., Панкратов В. М. Суперминиатюрный микромеханический датчик угловой скорости с заданными частотными свойствами упругого подвеса … 8
Построены и исследованы математические модели для расчета и анализа частот собственных колебаний распределенной системы “упругий подвес – чувствительный элемент” суперминиатюрного микромеханического гироскопа. Разработано поддерживающее алгоритмическое и программное обеспечение. Осуществлен автоматизированный выбор на основе определения частот собственных колебаний, геометрических параметров упругого подвеса, обеспечивающих выполнение условия резонансной настройки датчика. Получены оценки влияния на частоту его собственных колебаний технологических допусков на геометрические и другие параметры упругого подвеса.
Ключевые слова: суперминиатюрный микромеханический датчик угловой скорости, упругий подвес, собственные и вынужденные частоты колебаний, геометрические параметры, математические модели.
Dzhashitov V. E., Pankratov V. M. The superminiature micromechanical sensor of angular rate with the set frequency properties of the elastic support
Mathematical models for calculation and the analysis of frequencies own fluctuations of the distributed system "elastic support – sensitive element" a superminiature micromechanical gyroscope are constructed and researched. Supporting algorithmic and the software are developed. The automated choice, on the basis of definition of frequencies own fluctuations, geometrical parameters elastic support, providing performance of a condition of resonant adjustment of the sensor is carried out. Estimations of influence on frequency of its own fluctuations of technological tolerances on geometrical and other parameters of elastic support are received.
Keywords: superminiature micromechanical sensor of angular rate, elastic support, own and forced frequencies of oscillations, geometrical parameters, mathematical models.
Соборовер Э. И., Бессонов С. Г., Абашкин А. Ю., Орлов Е. С. Элемент на поверхностно-акустических волнах без чувствительного покрытия как анализатор газов и газовых смесей. Ч. 9. Результаты, полученные на двойной линии задержки для псевдобинарных газовых смесей взрывоопасных углеводородов метанового ряда с воздухом … 15
Приведены результаты исследования эффекта газовой нагрузки на поверхностно-акустическую волну (ПАВ) для ПАВ-датчика в конструкции “двойная линия задержки на ПАВ без чувствительного покрытия” в присутствии псевдобинарных газовых смесей взрывоопасных углеводородов: метана и пропан-бутановой смеси с воздухом в газодинамическом режиме. Установлено, что величины нижних концентрационных пределов взрываемости для пропана и бутана, образующих пропан-бутановую смесь, а также для метана в воздухе, вписываются в область линейности градуировочных характеристик ПАВ-датчика.
Ключевые слова: эффект газовой нагрузки, поверхностно-акустическая волна, датчик, двойная линия задержки на ПАВ без чувствительного покрытия, псевдобинарная газовая смесь, воздух, метан, пропан-бутановая смесь, градуировочная характеристика, нижние концентрационные пределы взрываемости углеводородов в воздухе.
Soborover E. I., Bessonov S. G., Abashkin A. Yu., Orlov E. S. Element on surface-acoustic waves without sensitive coating as gas and gas mixtures analyzer. P. 9. Results obtained on double delay line for pseudobinary gas mixtures of dangerously explosive hydrocarbons of methane row with air
Results of studies are presented for gas load effect on surface acoustic wave (SAW) on SAW-sensor in design “double delay line on SAW without sensitive coating” in a presence of pseudobinary gas mixtures of dangerously explosive hydrocarbons: methane and propane-butane mixtures with air in gas dynamic mode. It was ascertained that values of lower concentration limits of propane and butane explosiveness formed propane-butane mixture and also for methane in air are fitted into linearity region of calibration characteristic of SAW-sensor.
Keywords: gas load effect, surface acoustic wave, sensor, double delay line on SAW without sensitive coating, pseudobinary gas mixture, air, methane, propane-butane mixture, calibration characteristic, lower concentration limits of hydrocarbon explosiveness in air.
Михайлов П. Г., Митрохин А. С. Синтез моделей качества датчиков для мониторинга состояния здоровья человека … 21
Рассмотрена методика синтеза комплекса единичных и интегральных критериев качества датчиков мониторинга состояния здоровья человека, используемых для измерения и контроля различных параметров человеческого организма при диагностике, лечении и постлечебном периоде. Предложено использовать методы квалиметрии. Отмечена необходимость использования распределенных методов информационного обеспечения для проведения анализа аппаратного оснащения и диагностики.
Ключевые слова: мониторинг, медицина, интегральный критерий, датчик, качество, модель, коэффициенты весомости.
Mikhailov, P. G., Mitrokhin, A. S. Synthesis and analysis of models of quality sensor for monitoring the status of human health
The technique of synthesis of complex single and integrated sensors for monitoring the quality criteria for human health (DMZCH) used to measure and control the various parameters of the human body for diagnosis, treatment and postlechebnom period. In the synthesis of quality models proposed to use methods DMZCH qualimetry. Noted the need for the use of distributed information management techniques for analyzing the hardware and diagnostics
Keywords: monitoring, medical, criteria, integral, unit, sensor, quality, model, weight factors.
Самотаев Н. Н., Подлепецкий Б. И., Воронов Ю. А. и др. Мембранные конструкции на основе оксида циркония как платформы для элементов газочувствительных интегральных датчиков … 25
Представлен новый подход к изготовлению мембранных конструкций, используемых в качестве носителя для различных типов элементов датчиков концентрации и потока газов. Оригинальность подхода состоит в применении тонких мембран (толщиной ~10 мкм), изготовленных на керамической основе из оксида циркония. Достаточно низкая теплопроводность материала мембраны позволяет получать элементы, работающие при высокой температуре и потребляющие при этом небольшую мощность.
Ключевые слова: мембрана, оксид циркония, газочувствительные элементы интегральных датчиков.
Samotaev N. N., Podlepetsky B. I., Voronov Yu. A., et al. Platforms for gas sensors based on the zirconium oxide membrane
In the given work are present the new approach to manufacturing of the MEMS membranes used as the carrier for various types of sensor for control concentration and a gas stream. Originality of the approach consists in application thin membrane from zirconium oxide in the thickness 10 microns mounted on a ceramic substrate with holes based on zirconium oxide material. Low heat conductivity the membrane allows obtaining devices working at high temperature with small power consumption. Such ceramic chips are very simple and inexpensive alternative of the traditional microelectronic technology based on silicon material.
Keywords: gas sensor, membrane, zirconium oxide.
Черных С. В. Предельные возможности магнитных датчиков на основе высокотемпературных сверхпроводников … 29
Предложен способ оценки минимально достижимого уровня шума датчиков магнитного поля на основе сверхпроводящей керамики состава YBa2Cu3O7-x. Для образцов различных размеров проведено сравнение результатов оценки с экспериментальными данными.
Ключевые слова: высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), датчик магнитного поля, чувствительность датчика, уровень шума, джозефсоновский контакт.
Chernykh S. V. The limiting opportunities of magnetic field sensors based on high-temperature superconductors
The estimating method of minimum achievable noise level of magnetic field sensors on the basis of YBa2Cu3O7-x superconducting ceramics are presented. The gained results of an estimation compare with experimental data for samples of the various sizes.
Keywords: high-temperature superconductors, magnetic field sensor, sensitivity of the sensor, noise level, Josephson junction.
Тарасов И. Е. Вероятностный подход к фильтрации асимметричных помех в интеллектуальных датчиках … 33
Рассмотрен метод статистической обработки измерительной информации на основе байесовского подхода с использованием независимого параметра “масштаб функции распределения”, что обеспечивает высокую помехоустойчивость результатов измерений к асимметричным выбросам.
Ключевые слова: измерение, датчик, вероятность, масштаб.
Tarasov N. E. Probabilistic approach to noise asymmetric filtration in intelligent sensors
The new method of statistical data processing based on the Bayesian approach is proposed. The main difference of method being discussed consist of using variable parameter “scale of distribution function”, and provides a high robustness to asymmetrical noises.
Keywords: measurement, sensor, probability, scale.
Андреев М. Я., Козловский С. В., Рубанов И. Л. Интегрированная система подводного наблюдения для обеспечения безопасности гражданских судов … 36
Описаны состав и структура интегрированной системы подводного наблюдения для судов, в том числе гражданских. Система предназначена для чрезвычайных ситуаций в водных акваториях и угроз кораблевождению.
Ключевые слова: система подводного наблюдения, чрезвычайные ситуации, угрозы кораблевождению.
Andreev M. Ya., Kozlovsky S. V., Rubanov I. L. Integrated system of underwater observation for security ensuring of civilian ships
The composition and structure of integrated system of underwater observation for ships, including civilian ones, were described. The system is intended for emergencies in water areas and navigation threats.
Keywords: system of underwater observation, emergency, navigation threat.
Волков П. В., Горюнов А. В., Лукьянов А. Ю. и др. Волоконно-оптический датчик температуры … 39
Продемонстрирована возможность построения волоконно-оптического датчика температуры, основанного на принципах низкокогерентной тандемной интерферометрии, с чувствительным элементом в виде плоскопараллельной пластинки из плавленого кварца толщиной 500 мкм, которая задавала диапазон измерений от 40 до 90 °С. В центре диапазона разрешение по температуре достигало 0,03 °С RMS и уменьшалось к краям до 0,1 °С RMS; воспроизводимость показаний датчика была не хуже 0,2 °С.
Ключевые слова: волоконно-оптический датчик, датчик температуры, оптическая интерферометрия.
Volkov P. V., Goryunov A. V., Luk’yanov A. Yu., et al. Fiber optics temperature sensor
Possibility to design of fiber-optical temperature sensor based on low coherence tandem interferometry was shown. Plane-parallel plate from fused silica with thickness 500 μm was used as sensing element. Range of measuring temperatures was 40…90 °С due to thickness of the plate. Resolution in the center of the range was 0,03 °С RMS and decreased to 0,1 °С RMS at edges of the range. Reproducibility of data of measurements was better than 0,2 °С.
Keywords: fiber optics sensor, temperature sensor, optical interferometry.
Зюбин И. А. Некоторые составляющие погрешности струйных расходомеров … 44
Рассмотрены общие вопросы функционирования струйных первичных преобразователей расходомеров и счетчиков количества. Кратко проанализированы источники погрешности измерения и результаты практических исследований струйных преобразователей на различных жидкостях. Сформулированы перспективы дальнейшего совершенствования подобных устройств.
Ключевые слова: струйный расходомер-счетчик, измерение расхода, объемный расход, массовый расход, струя вязкой жидкости, частота колебаний.
Zyubin I. A. Some questions of the inaccuracy of jet flowmeters
The general questions of functioning of jet primary converters of flowmeters and quantity counters are considered. Sources of an inaccuracy of measurements and results of practical researches of jet converters on various liquids are analyzed. The idea of the further improvement of similar devices is formulated.
Keywords: jet flowmeter-counter, flow measurement, volume flow measurement, mass flow measurement, stream of a viscous liquid, frequency of fluctuations.
Клименков Ю. С., Легаев В. П. Система автоматического управления газостатической шпиндельной опорой … 46
Представлена конструкция и основные принципы работы газостатической шпиндельной опоры, предложена функциональная схема системы управления положением вращающегося элемента опоры. Рассмотрено построение математической модели системы управления, предложены формулы и программы для расчета коэффициентов передачи и постоянных времени, представлены результаты моделирования в среде Matlab-simulink.
Ключевые слова: газостатическая опора, опора скольжения, система управления положением вала, несущая способность газового слоя, микроконтроллерная система, дифференциальные уравнения проточных камер.
Klimenkov Yu. S., Legaev V. P. Automatic control system of gas static spindle support
A design and main working principles of gas static spindle support are presented, functional scheme of position control system of rotating support element is proposed. A construction of mathematical model of control system is considered, formulae and programs for transfer constants and time constants are proposed, simulation results in Matlab-Simulink system are presented.
Keywords: gas static support, sliding support, shaft position control system, bearing capacity of gas layer, microcontroller system, differential equations of continuous-flow chambers.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Белоусов О. А., Иванов С. В. Система управления газовой котельной на базе виртуального датчика … 51
Рассмотрены задачи управления газовыми котельными с использованием виртуального датчика, учитывающего протекание тепловых процессов в объекте. Предложены алгоритмы управления на базе нечеткой логики и нейронных сетей, которые обеспечивают качественное регулирование в различных режимах работы котельной.
Ключевые слова: виртуальный датчик, автоматическое регулирование, информационные технологии, управление котлом, газовая котельная, тепловой процесс, система управления.
Belousov O. A., Ivanov S. V. Management system of the gas boiler-house on the basis of the virtual sensor
The control problems by gas boiler-houses with usage of the virtual sensor considering course of thermal processes in object. Control algorithms on the basis of fuzzy logic and neural networks which provide qualitative regulation in various operation modes of a boiler-house are offered.
Keywords: virtual sensor, automatic control, information technologies, control of the boiler, gas boiler-house, thermal process, management system.
Бабаян P. P. Датчик малых расходов жидкости … 54
Описан измеритель малых расходов жидкости с выходной величиной в виде частоты следования импульсов.
Ключевые слова: измеритель расхода, терморезисторы, нагрев, преобразование напряжения в частоту.
Babayan R. R. Sensor of low flow rate
Low flow rate meter is described with output value in pulse frequency.
Keywords: flow rate meter, thermoresistors, heating, voltage to frequency conversion.
Новиков В. Ф., Муратов К. Р., Радченко А. В. и др. Беспроводной комбинированный силоизмерительный датчик … 56
Представлен комбинированный беспроводной трубчатый магнитоупругий датчик для определения деформаций (напряжений) грунта, горной породы. Датчик позволяет определять деформацию как в аналоговом режиме, так и в режиме памяти. Съем информации производится с помощью переносного внутритрубного датчика магнитного поля, что позволяет уменьшить влияние внешних магнитных и электромагнитный полей, существенно повысить точность измерений
Ключевые слова: датчик, сила, деформация, напряжения, магнитоупругий.
Novikov V. F., Muratov K. R., Radchenko A. V., et al. Cordless tubal strength measuring transduser
We created combined-cordless-tubal-magnetoelastic transducer for determination of deformation strength or tension of ground and rock. Our transducer can determine deformation in analog and data recording modes. Intratubular cordless transducer can date information of magnetic field, that may reduce the measurement error, because influence of external magnetic and electromagnetic field has been decreased.
Descriptors:
Keywords: transducer, strength, deformation, tension, magnetoelastic.
Русских Д. В., Чуйков А. М., Плаксицкий А. Б., Калач А. В. Сенсоры для мониторинга содержания легковоспламеняющихся жидкостей в воздухе. Ч. I. Оценка газовой чувствительности полупроводниковых сенсоров … 59
В работе представлены результаты оценки газовой чувствительности полупроводниковых сенсоров для малых концентраций этанола и изопропилового спирта
Ключевые слова: сенсоры, легковоспламеняющиеся жидкости, мониторинг.
Russkikh D. V., Chuykov A. M., Plaksitsliy A. B., Kalach A. V. Sensors for highly inflammable liquids in air monitoring. P. I. Estimation of gas sensitivity of semiconductor sensors
Results of an estimation of gas sensitivity of semiconductor sensors for small concentrations of ethanol and isopropyl alcohol are presented.
Keywords: sensors, highly inflammable liquids, monitoring.
Чуйкова Л. В. Современные системы хранения – гарантия качества электронных компонентов … 61
Дано краткое описание шкафа сухого хранения с контролем температуры и влажности отечественного производства.
Ключевые слова: шкаф сухого хранения, контроль температуры и влажности, прецизионный датчик влажности и температуры.
Chuykova L. V. Modern storage systems – quality guarantee of electronic components
Brief description of domestic manufacture dry storage cabinet with temperature and humidity control is given.
Keywords: dry storage cabinet, temperature and humidity control, precision temperature and humidity sensor.
ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)
Вольпян О. Д., Кузьмичев А. И. Наноэлектронно-фотонные устройства на основе плазмонных эффектов: технология и применение … 64
Рассмотрены основные направления реализации устройств, основанных на поверхностных плазмонных поляритонах и локализованных плазмонах, вопросы технологии наноплазмоники и ее применения. Новые высокоэффективные наноэлектронно-фотонные датчики, сенсоры и приборы могут быть созданы на основе плазмонных эффектов.
Ключевые слова: наноэлектроника, нанофотоника, плазмоника, плазмон, поверхностный плазмонный поляритон, нанолазер, плазмонный волновод, литография.
Volpian O. D., Kuzmichev A. I. Nanoelectron-photonic devices on the base of plasmonic effects: technology and applications
Principal directions of realization of devices based on surface plasmon polaritons and localized plasmons, technological aspects of plasmon nanophotonics and its applications are considered. New highly effective nanoelectron-photonic sensors, detectors and devices may be created on the base of plasmonic effects
Keywords: nanoelectronics, nanophotonics, plasmonics, plasmon, surface plasmon polariton, nanolaser, plasmon waveguide, lithography.
Библиография+ … 75
Конференции, симпозиумы, семинары (январь – июнь 2012 г.) … 77
* * *
Contents and abstracts … 78