Теория и принципы построения датчиков, приборов и систем

Кафедре “Автоматика и телемеханика” ПГУ – 40 лет

Щербаков М.А. Частотные методы синтеза цифровых нелинейных фильтров с использованием линейных прототипов … 3

Рассмотрен класс цифровых нелинейных фильтров, представленных отрезком дискретного ряда Вольтерра, называемых также полиномиальными или фильтрами Вольтерра. Показано, что применение синусоидальных воздействий при проектировании нелинейных фильтров, позволяет, как и в линейном случае, существенно упростить анализ и синтез в частотной области. Предложенный подход демонстрируется примерами синтеза квадратичного фильтра для измерения параметров синусоидального сигнала по малому количеству отсчетов.

Shcherbakov M.A. Frequency design of digital nonlinear filters using linear filter prototypes

The paper considers a class of nonlinear digital filters based on Volterra discrete series. It proposes the concepts of nonlinear spectrum and integral frequency response. The paper further shows that the application of sine input actions for nonlinear filter design enables as in a linear case essential simplification of frequency domain analysis and synthesis. The approach proposed is illustrated with examples of a second order filter design for measuring sine signal parameters based on small sample.

Мясникова Н.В., Берестень М.П. Экстремальная фильтрация и ее приложения

Долгих Л.А. Кратковременное преобразование Фурье: новый подход … 8

Рассмотрен подход к обработке быстропеременных сигналов на основе фильтрации по экстремальным значениям сигнала, в основе которого лежит адаптивная модель сигнала – сумма узкополосных составляющих аддитивно смешанных с шумом. Показано применение модели в задачах определения частотных и времячастотных характеристик сигнала.

Myasnikova N.V., Beresten’ M.P. Extremal digital filtration and its applications

The paper discusses an approach to fast variable signals processing based on filtering with respect to signal’s extreme values. The approach results from an adaptive model of a signal – the sum of narrowband components additively mixed with noise. Model applications for determining signal’s frequency and time-frequency responses are demonstrated.

Долгих Л.А. Кратковременное преобразование Фурье: новый подход … 12

Рассмотрена возможность применения параметрического метода спектрального оценивания при анализе нестационарных сигналов кратковременным (оконным) преобразованием Фурье. Показаны достоинства подобного подхода.

Dolgikh L.A. Window Fourier transform: a new approach

The possibility of using a parametric method of spectral estimation for non-stationary signals analysis by window Fourier transform is considered. The advantages of the approach are shown.

Свистунов Б.Л., Прохоров Д.С. Измерение толщины материала с использованием структурной избыточности в емкостном датчике … 14

Предложен способ измерения толщины материала, основанный на использовании емкостного датчика с организацией структурной избыточности в измерительной цепи, реализуемой разделением конденсатора датчика на идентичные секции. Требуемая условиями инвариантности асимметрия каналов преобразования емкости каждой секции в унифицированный сигнал осуществляется из-за различного для каждой секции заполнения межобкладочного пространства исследуемым материалом. Способ позволяет обеспечить инвариантность результата измерения толщины материала к другим, неинформативным в данном опыте параметрам материала и датчика, а также получить оценку этих параметров. Описан один из вариантов реализации способа, основанный на последовательном опросе каждой пары обкладок датчика с последующим решением получаемой таким образом системы независимых уравнений в цифровом виде.

Svistunov B.L., Prokhorov D.S. Material thickness measurement techniques based on capacitive sensor with structural excess

The paper offers a method for material thickness measurement based on using a capacitive sensor where structural excess in the measuring circuit is organized by splitting the sensor’s capacitor into identical sections, is proposed. The asymmetry of channels of each section’s capacitance conversion into a unified signal required by the invariance conditions is achieved due to a different filling of interplate space with the investigated material in each section. The method ensures material thickness measurements invariance to other material’s and sensor’s parameters, which are non-informative in the present test, and enables to estimate these parameters. A way to realize the proposed method based on sequential inquiry of each pair of plates with the subsequent digital solution of the system of independent equations is described.

* * *

Стецюра Г.Г. Групповые команды для сетей мобильных датчиков … 17

Рассмотрено применение групповых команд при взаимодействии датчиков в сетях мобильных датчиков. Такие команды позволяют формировать мощные радиосигналы и ускоряют процесс взаимодействия датчиков.

Stetsyura G.G. Material thickness measurement techniques based on capacitive sensor with structural excess

The application of generic commands for sensors interaction in mobile sensor networks is considered. Such commands allow forming powerful radio signals and accelerating sensors interaction process.

Ахобадзе Г.Н. Возможности микроволнового и инфракрасного диапазонов волн для измерения влагосодержания в нефтепродуктах … 19

Akhobadze G.N. The capabilities of microwave and infrared regions for moisture content measurements in hydrocarbons

The paper discusses a methodology of moisture content measurements in hydrocarbons flow with the help of centimeter, millimeter and infrared radiation of electromagnetic oscillations with the purpose of future measurement transducers development.

Клисторин И.Ф., Скворцов А.Н. Повышение надежности программного обеспечения встраиваемых систем … 23

Предложен подход к оценке надежности небольших программных компонентов, предполагающий анализ алгоритма, реализованного рассматриваемым компонентом, и данных, полученных на этапе тестирования.

Klistorin I.F., Skvortsov A.N. Improving software reliability for embedded systems

An approach to estimating the reliability of small software components is presented. The approach presumes the analysis of an algorithm implemented by the component considered and the data obtained in the testing phase.

Василюк Н.Н. Устранение ошибки места установки датчика статического давления на корпусе летательного аппарата … 26

Рассмотрена задача коррекции показаний датчика статического давления летательного аппарата с целью устранения систематической ошибки измерения, связанной с влиянием аэродинамики корпуса летательного аппарата на распределение давления вблизи чувствительного элемента датчика. Получены выражения корректирующей функции, пригодные для реализации автономным вычислителем.

Vasilyuk N.N. Eliminating the error of static pressure sensor’s location on the airframe

The paper examines the problem of correcting the readings of an aircraft’s static pressure sensor in order to eliminate the biased error caused by the influence of airframe’s aerodynamics on pressure distribution near the sensing element. The expressions for correction function are obtained, which are suitable for airborne computer.

В порядке обсуждения

Шалобаев Е.В. Проблемы и тенденции развития терминологии в современных условиях … 29

Выявлены основные проблемы и тенденции развития терминологии – разработка терминологий для новых областей науки и техники.

Shalobaev E.V. Problems and trends in today’s terminology development

The paper reveals and discusses key problems and trends in terminology evolution, such as the development of terminologies for new fields of science and technology.

Конструирование и производство датчиков, приборов и систем

Сушко Б.К. Измеритель напряженности электростатического поля с дифференциальным датчиком … 33

Показана целесообразность применения дифференциального динамического индукционного датчика для повышения чувствительности измерений и подавления синфазных помех в измерителях напряженности электростатического поля. Описана конструкция прибора для точного измерения степени заряжения образцов полимерных материалов.

Sushko B.C. Electrostatic field intensity meter with a differential sensor

The paper shows the expediency of applying differential dynamic induction gauge for increasing the sensitivity of measurements and common-mode interference suppression in electrostatic field intensity meters and similar devices. The design of an instrument for precise measurement of charge degree of polymeric material samples is described.

Поляков А.В., Заднепрянный И.Е., Поляков В.Б. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы и их применение в датчиках … 36

Рассмотрен принцип работы и проведен обзор областей применения кварцевых пьезоэлектрических резонаторов в генераторах опорной частоты, датчиках давления, температуры, влажности и силочувствительных балках.

Polyakov A.V., Zadneprianiy I.E., Polyakov V.B. Piezoelectric quartz resonators and their sensor applications

The paper discusses the operation principle and overviews the application areas of piezoelectric quartz resonators in reference frequency generators, pressure, temperature and humidity sensors and force-sensitive beams.

Кижаев С.А. Интеллектуальные системы измерения в процессе экструзии в кабельной промышленности … 38

Косвенным методом путем вычисления на промышленном компьютере рассматриваются вопросы измерения параметров кабеля (провода) и технологического процесса экструзии полимеров.

Kizhaev S.A. Intelligent measuring systems for extrusion process in cable production

The problems of measuring cable parameters and polymer extrusion are considered with the help of calculations on industrial computer.

Монаков В.К. Устройство защитного отключения – эффективное средство предотвращения возгораний и пожаров … 41

Рассмотрены причины возгорания электропроводки, возникающие, в частности, из-за появления тока утечки. Описаны принцип действия, расчетная схема, конструктивные особенности построения устройства защитного отключения (УЗО), используемого в качестве противопожарного средства.

Monakov V.K. Protection shutoff devices – an effective tool against inflammation and fire

The causes of electric wiring inflammation, which taken place in particular because of leakage current, are considered. Operation principle, analytical model and design features of protection shutdown devices used as fire-prevention tools are described.

Контроль, учет и распределение

материальных и энергетических потоков

Рубанов В.Г., Филатов А.Г. Синтез оптимальной системы автоматического управления процессом отопления зданий и сооружений … 44

Исходя из принципа максимума Л.С. Понтрягина аналитически решена задача оптимизации по критерию энергопотребления процесса управления температурой теплоносителя, поступающего в систему отопления здания.

Rubanov V.G., Filatov A.G. Synthesis of an optimal automatic control system for house heating process

The analytical solution to the optimal control problem of heat carrier temperature entering the building’s heating system is derived on the basis of Pontryagin Maximum Principle subject to power consumption criterion.

Новые приборы

Система отображения давления в реальном времени … 49

Дисплеи LD 1511 реагируют на свет и прикосновение … 50

Портативные пирометры сер. ПП-1 … 50

Измерения, контроль, автоматизация (журнал в журнале)

Бахтадзе Н.Н. Виртуальные анализаторы в оперативных системах управления производством … 52

Приведен анализ современных информационно-аналитических систем управления производственными процессами. Дано определение виртуальных анализаторов как программно-алгоритмических комплексов, функционирующих на основе моделей, настраиваемых в зависимости как от текущей, так и ретроспективной информации о производственных процессах в реальном времени. Представлены методы, лежащие в основе функционирования виртуальных анализаторов. Освещен опыт их применения в производствах различных типов.

Bakhtadze N.N. Soft sensors in MES

The paper analyzes modern information and analytical process control systems. It defines soft sensors as hard-/software systems, which operate on the basis of models tuned dependent on both current and historic information about real-time process operation. It further discusses the underlying techniques and overviews the application experience in various type production plants.

Новости … 64

Конференции, симпозиумы, семинары … 67

Научно-техническая публицистика

Грузман В.А., Эпштейн В.Л. Научно-технический журнал на компакт-диске … 69

Рассмотрены вопросы использования научно-технических компакт-дисков (НТКД) как новых высокоэффективных инструментов информационной поддержки всех видов научной и инновационной деятельности специалистов различных областей. Дано краткое описание НТКД журнала “Датчики и системы”. Освещены его назначение, функции, состав, поисковые возможности, простота и удобства использования.

Испытания и сертификация датчиков, отраслевые стандарты

Внесены в Государственный реестр средств измерений … 73

Contents & abstracts … 76