МОДЕЛИРОВАНИЕ, КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
MODELING, DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, INSTRUMENTS AND SYSTEMS
Шалобанов С. В., Шалобанов С. С.
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА АПРИОРНОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАЗЛИЧИМОСТИ ОДИНОЧНЫХ ДЕФЕКТОВ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ … 3
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-3-7
Аннотация: Рассмотрен подход к анализу диагностической модели для анализа различимости одиночных параметрических дефектов в непрерывных динамических объектах, основанный на использовании модели параметрической чувствительности. Предложена методика анализа априорной и экспериментальной различимости одиночных параметрических дефектов. Выявлено хорошее совпадение значений априорной и фактической различимости одиночных параметрических дефектов при использовании различных входных воздействий на объект. Все вычислительные эксперименты и моделирование проводилось с помощью специализированных программных комплексов, созданных в среде динамического моделирования Scilab и специально разработанных программных средств.
Ключевые слова: динамическая система, одиночный дефект, объект диагностирования, диагностическая модель, диагностический признак, различимость дефектов.
Shalobanov S. V., Shalobanov S. S.
QUANTITATIVE ASSESSMENT OF A PRIORI AND EXPERIMENTAL DISTINCTIVENESS OF SINGLE DEFECTS IN DYNAMIC SYSTEMS
Abstract: An approach to the analysis of a diagnostic model for the identification of single parametric defects in continuous dynamic objects using a parametric sensitivity model is proposed. A method for evaluating the a priori and experimental distinguishability of these defects is presented. Good agreement between the values of the a priori and actual distinctiveness of the defects was observed when using different input influences on the system. All computational experiments and simulations were performed using specialized software systems developed in the dynamic modeling environment Scilab and custom-built software tools.
Keywords: dynamic system, single defect, diagnostic object, diagnostic model, diagnostic feature, distinguishing defects.
Резчиков А. Ф., Пащенко Ф. Ф., Дранко О. И., Сластенов И. В., Кушников В. А., Богомолов А. С., Степановская И. А.
МОДЕЛЬ СИСТЕМНОЙ ДИНАМИКИ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДОВ … 8
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-8-15
Аннотация: Предлагается подход к прогнозированию изменения ключевых показателей надежности технологических установок нефтепереработки на основе системно-динамической модели. Построенная модель предназначена для определения оптимальных управляющих воздействий, направленных на обеспечение соответствия показателей надежности целевым значениям. Полученные результаты направлены на улучшение инструментария анализа и оптимизации надежности установок нефтеперерабатывающих заводов и могут быть использованы в составе системы поддержки принятия решений по обслуживанию, ремонту, а также проведению производственных мероприятий.
Ключевые слова: надежность технологических установок, системная динамика, нефтепереработка, прогнозирование, управление рисками.
Rezchikov A. F., Pashchenko F. F., Dranko O. I., Slastenov I. V., Kushnikov V. A., Bogomolov A. S., Stepanovskaya I. A.
SYSTEM DYNAMICS MODEL FOR PREDICTING RELIABILITY INDICATORS OF OIL REFINERY PROCESS UNITS
Abstract: This paper proposes an approach for forecasting the time-dependent changes in key reliability indicators of oil refining process units using a system dynamics model. The developed model is applied to determine optimal control actions aimed at maintaining reliability indicators within target values. The results are intended to enhance tools for analyzing and optimizing the reliability of oil refinery units and can be integrated into a decision-support system for maintenance, repairs, and operational planning.
Keywords: process unit reliability, system dynamics, oil refining, forecasting, risk management.
Жалнин В. П., Москвин Г. А., Лисица А. Е., Селиванов К. В.
АНАЛИЗ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СЕНСОРОВ РАДИАЦИОННЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ И ВИДОВ ИЗЛУЧЕНИЯ … 16
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-16-25
Аннотация: Представлен обзор и проведен анализ технологий реализации сенсоров радиационных излучений. Исследован ряд научных работ и статей по данной тематике. Выявлено отсутствие комплексного сравнения технологий реализации сенсоров радиационных излучений, в связи с чем основной задачей данной статьи явились анализ и сравнение широкого спектра решений в этой области. Рассмотрены различные технологии, на основе которых создаются датчики радиационных излучений. Произведена классификация датчиков по устройству и принципу их работы. Подробно описан механизм функционирования сенсоров радиационных излучений каждой рассматриваемой технологии, выявлены общие преимущества и недостатки. Для каждой технологии приведены примеры областей, в которых они имеют наибольшее распространение. Описано пять наиболее распространенных типов реализации радиационных датчиков: счетчики Гейгера-Мюллера, сцинтилляционные датчики, полупроводниковые датчики, трековые детекторы, термолюминесцентные датчики (TLD). Сформированы общие минимальные требования к характеристикам датчиков, необходимые для создания многофункционального сенсора радиационных излучений с возможностью определения энергии и видов излучения.
Ключевые слова: радиационный датчик, сенсор радиационных излучений, счетчик Гейгера-Мюллера, сцинтилляционный датчик, полупроводниковые датчики, трековые детекторы, термолюминесцентные датчики (TLD).
Zhalnin V. P., MoskvinG. A., Lisitsa A. E., Selivanov K. V.
ANALYSIS OF MULTIFUNCTIONAL RADIATION SENSORS WITH THE ABILITY TO DETERMINE ENERGY AND TYPES OF RADIATION
Abstract: This article provides an overview and analysis of technologies for implementing radiation sensors. A number of scientific papers and articles on this topic have been studied. The absence of a comprehensive comparison of technologies for implementing radiation sensors has been revealed. In this regard, the main objective of this article is to analyze and compare a wide range of solutions in this area. It examines various technologies used to create radiation sensors that are widely used in many areas of human activity. The sensors are classified according to their device and the principle of their operation. The mechanism of operation of radiation sensors for each technology under consideration is described in detail, and common advantages and disadvantages are identified. Examples of the areas in which they are most widespread are given for each technology. The article describes six types of radiation sensor implementations: Geiger-Muller counters, scintillation sensors, semiconductor sensors, track detectors, thermoluminescent sensors (TLD), and neutron detectors. The technologies discussed in the article are the most popular and widespread in today's market. The general minimum requirements for sensor characteristics necessary for creating a multifunctional radiation sensor with the ability to detect energy and types of radiation have been formed.
Keywords: radiation sensor, radiation radiation sensor, Geiger-Muller counter, scintillation sensor, semiconductor sensors, track detectors, thermoluminescent sensors (TLD), neutron detectors.
Макеенков А. А.
МОДЕЛЬ МАЛОГАБАРИТНОГО ИНФРАКРАСНОГО ДАТЧИКА С МНОГОХОДОВОЙ ОПТИЧЕСКОЙ КЮВЕТОЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДОВЗРЫВООПАСНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГОРЮЧИХ ГАЗОВ … 26
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-26-35
Аннотация: Представлены результаты разработки модели и исследования характеристик инфракрасного датчика с многоходовой оптической кюветой для контроля концентраций горючих газов, применяемого в задачах мониторинга окружающей среды техногенных объектов. Представлена структурная схема оптико-абсорбционного инфракрасного датчика, предложены варианты типов компонентов и узлов, входящих в структуру датчика, и их формализованные математические описания. Оценено влияние длины оптического пути на точностные характеристики инфракрасного датчика.
Ключевые слова: оптико-абсорбционный датчик, мониторинг техногенных объектов, горючие газы, математическая модель, многоходовая кювета, точностные характеристики датчика.
Makeenkov A. A.
A MODEL OF A SMALL-SIZED INFRARED SENSOR WITH A MULTI-PASS OPTICAL CUVETTE FOR MONITORING PRE-EXPLOSIVE CONCENTRATIONS OF FLAMMABLE GASES
Abstract: The results of computer modeling and investigation of the characteristics of an infrared sensor with a multi-pass optical cuvette for measuring concentrations of flammable gases in the environment of technogenic objects are presented in this article. A block diagram of an optical absorption infrared sensor is presented and variants of the types of components and assemblies included in the sensor structure and their formalized mathematical descriptions are proposed. The influence of the optical path length on the accuracy characteristics of the infrared sensor is estimated.
Keywords: optical absorption sensor, monitoring of man-made objects, combustible gases, mathematical model, multi-pass cell, accuracy characteristics of the sensor.
Подлепецкий Б. И., Авельцев В. Р.
МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНТЕГРАЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ С МДП-ТРАНЗИСТОРНЫМИ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ … 36
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-36-43
Аннотация: Дан анализ в общем виде особенностей моделирования метрологических характеристик интегральных датчиков на основе МДП-транзисторных чувствительных элементах. Предложенные модернизированные модели позволяют оценить степень влияния внешних факторов, электрических режимов и конструктивно-технологических параметров МДПТ на характеристики датчиков.
Ключевые слова: МДПT, интегральный датчик, внешние факторы, электрический режим, модели.
Podlepetsky B. I., Aveltsev V. R.
MODELING OF METROLOGICAL CHARACTERISTICS OF INTEGRATED SENSORS WITH MIS-TRANSISTOR SENSITIVE ELEMENTS
Abstract: The analysis of the general features of modeling the metrological characteristics of integrated sensors based on MIS-transistor sensitive elements is given. The proposed modernized models allow us to estimate the degree of influence of external factors, electrical modes and design and technological parameters of MIS-transistors on the characteristics of sensors.
Keywords: MIS-transistor, integrated sensor, external factors, electrical mode, models.
Терентьев А. А., Никулин С. М., Петров В. В.
ЭФФЕКТ СОГЛАСОВАННОЙ НАГРУЗКИ В МИКРОПОЛОСКОВЫХ ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ … 44
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-44-49
Аннотация: Описан способ получения эффекта согласованной нагрузки в микрополосковых линиях передачи. Функцию согласованной нагрузки выполняет коаксиально-полосковый адаптер – отрезок полосковой длинной линии с коаксиально-полосковым переходом, установленном на его свободном конце. Эффект поглощения энергии электромагнитной волны в каком-либо устройстве с коаксиальным разъемом на входе и микрополосковой линией на выходе, к которому подключают коаксиально-полосковый адаптер, достигается математической процедурой экстракции коаксиально-полоскового перехода из S-параметров полученного соединения.
Ключевые слова: микрополосковая линия, коаксиально-полосковый переход, согласованная нагрузка, экстракция электрический цепи.
Terentyev A. A., Nikulin S. M., Petrov V. V.
THE EFFECT OF MATCHED LOAD IN MICROSTRIP TRANSMISSION LINES
Abstract: The paper proposes a method for creating a matched load effect in microstrip transmission lines. The function of a matched load is performed by a coaxial strip adapter - a segment of an electrically striped long line with a coaxial strip junction installed at its free end. The effect of electromagnetic wave energy absorption in any device with a coaxial connector at the input and a microstrip line at the output, to which a coaxial strip adapter is connected, is achieved by a mathematical procedure for extracting a coaxial strip junction from the S-parameters of the resulting connection.
Keywords: microstrip transmission line, coaxial-to-microstrip adapter, overhead coaxial line, matched load, electrical circuit extraction.
Балабанов А. В., Кваша А. А., Мамонтова А. А., Сухоруков А. А.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕДАТОЧНЫХ И НАГРУЗОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БИСТАБИЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ МИКРОСТРУЙНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ … 50
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-50-55
Аннотация: Представлены результаты исследования передаточных и нагрузочных характеристик бистабильного элемента – микроструйного триггера с шириной канала питания 100 мкм, который является одним из каскадных элементов для построения быстродействующих микроструйных генераторов, так как имеет уменьшенный канал питания и возможность минимизации длины обратных связей. Исследование характеристик триггера выполнено в двух режимах: режиме реле с поочередным использованием двух входов управления и режиме компаратора, при котором один вход используется для подачи сигнала управления, а другой для уставки давления.
Ключевые слова: микрофлюидика, бистабильный элемент, быстродействие, микроструйный триггер, передаточные характеристики, нагрузочные характеристики.
Balabanov A. V., Kvasha A. A., Mamontova A. A., Sukhorukov A. A.
RESEARCH OF TRANSFER AND LOAD CHARACTERISTICS BISTABLE ELEMENT TO BUILD HIGH-PERFORMANCE MICROFLUIDIC GENERATORS
Abstract: The article gives results of the research of the transmission and load characteristics of a bistable element – a microfluidic trigger with the power channel width of 100 micrometers, which is one of the cascade elements for building high-speed microfluidic generators due to a reduced power channel and minimizing the length of the feedback. The trigger characteristics are explored in two modes: 1) the relay mode with alternate use of two control inputs, and 2) the comparator mode, with a first input used to provide the control signals and with a second input used to setpoint.
Keywords: discrete microfluidics, bistable element, counting trigger, performance, microfluidic trigger, transfer characteristics, load characteristics.
Совлуков А. С.
МЕТОД УРОВНЕМЕТРИИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДВУХ ОТРЕЗКОВ КОАКСИАЛЬНОЙ ДЛИННОЙ ЛИНИИ … 56
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-56-63
Аннотация: Рассмотрен радиочастотный резонаторный метод измерения уровня диэлектрической жидкости в резервуаре. Метод реализуется с применением устройств, содержащих два отрезка коаксиальной длинной линии, располагаемых вертикально в резервуаре с контролируемой жидкостью. Отрезки длинной линии являются высокочастотными резонаторами. Измеряя их резонансные частоты электромагнитных колебаний, при совместном функциональном преобразовании этих резонансных частот определяют уровень жидкости. При этом обеспечивается инвариантность результата этого преобразования к величине диэлектрической проницаемости жидкости. Отрезки длинной линии подключены ко входу соответствующего электронного блока, выходы электронных блоков подсоединены к соответствующим входам функционального преобразователя. Его выход соединен с регистратором. Отрезки коаксиальной длинной линии выполнены в виде соосно расположенных внутреннего и двух полых цилиндрических проводников, при этом один отрезок коаксиальной длинной линии образован внутренним проводником и внутренней поверхностью среднего цилиндрического проводника, а другой – наружной поверхностью среднего цилиндрического проводника и внешним цилиндрическим проводником. Один отрезок или оба отрезка коаксиальной длинной линии содержат на нижних концах горизонтальные участки, скачкообразно заполняемые жидкостью и опорожняемые при, соответственно, поступлении жидкости в резервуар и ее удалении из резервуара.
Ключевые слова: измерение, жидкость, уровень, резервуар, радиочастотный, коаксиальная длинная линия, диэлектрический.
Sovlukov A. S.
METHOD FOR LEVEL MEASUREMENT OF A DIELECTRIC LIQUID IN A RESERVOIR VIA APPLICATION OF TWO SECTIONS OF COAXIAL TRANSMISSION LINES
Abstract: Radiofrequency resonator method for level measurement of a dielectric liquid in a reservoir is considered. The method is realized via application of two coaxial sections of TEM (Transverse ElectroMagnetic) transmission lines that are installed vertically in a reservoir with a monitored liquid. Coaxial line sections are high frequency resonators. Their resonant frequencies of electromagnetic oscillations are measured. Level of a liquid in a reservoir is determined as a result of joint functional processing of these frequencies. This result is independent on a value of dielectric permittivity of a monitored liquid. Input of a corresponding electronic unit is switched on to each of coaxial line sections. Outputs of these electronic units are connected with corresponding inputs of functional transducer. Its output is connected with register. Coaxial line sections are realized as coaxially located inner and two hollow cylindrical conductors. One of coaxial line sections is formed by inner conductor and inner surface of the middle cylindrical conductor. Other coaxial line section is formed by outer surface of middle cylindrical conductor and outer cylindrical conductor. One section or both sections of coaxial lines have horizontal parts at their lower ends. These horizontal parts are filled in by a liquid and are drained under coming in of a liquid into a reservoir and its removal from a reservoir accordingly.
Keywords: measurement, liquid, level, reservoir, radiofrequency, coaxial transmission line, dielectric.
Колоколов А. С., Вороничев П. П.
СТЕНД ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФОРМАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ РАЗВИТИЯ ДЕФЕКТОВ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ … 63
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-63-67
Аннотация: Приведено описание созданного стенда для исследований процесса деградации синхронного двигателя. Целью исследований является поиск информативных признаков, позволяющих отслеживать процесс развития деградации двигателя. Приведены примеры регистрации сигналов с датчиков частоты вращения, вибрации и тока стенда, а также частотного анализа вибрации.
Ключевые слова: неразрушающий контроль, датчики, регистрация и обработка сигналов с датчиков, информационные знаки.
Kolokolov A. S., Voronichev P. P.
A STAND FOR THE IDENTIFICATION AND INVESTIGATION OF INFORMATIVE SIGNS OF THE DEVELOPMENT OF SYNCHRONOUS MOTOR DEFECTS
Abstract: The description of the created stand for studies of the degradation process of a synchronous motor is given. The purpose of the research is to search for informative signs that allow you to track the development of engine degradation. Examples of recording signals from sensors of rotational speed, vibration and current of the stand, as well as frequency analysis of vibration, are given.
Keywords: non-destructive testing, sensors, recording and processing of signals from sensors, informative signs.
Морозов Ю. В., Коргин Н. А.
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СПУТНИКОВЫХ ПРИЕМНИКОВ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО КЛАССА ТОЧНОСТИ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ МОДЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПО СНЕЖНОМУ ПОКРОВУ … 68
DOI: 10.24412/1992-7185-2025-2-68-75
Аннотация: Рассмотрен подход к идентификации моделей движения транспортных средств по поверхности с изменяемыми в процессе движения подвижного объекта характеристиками, такими, например, как снежный покров, на основе спутниковых приемников (сенсоров) геодезического класса точности. Для примера представлено исследование режимов движения экспериментального электрического снегохода одноколейной компоновки – так называемого снегоцикла. Предложена схема размещения сенсоров для корректной постобработки данных. На основе полученных в ходе натурных испытаний данных показаны особенности динамики данного подвижного механического объекта в сравнении с движением по жестким поверхностям типа дорожного полотна; актуальность применения высокоточных систем геодезического класса точности для оценивания позиции и ориентации снегоцикла, а также невозможность применения простых моделей динамики из близких областей. Предложено дальнейшее развитие данного подхода к идентификации моделей подвижных объектов.
Ключевые слова: ГНСС, IMU, высокоточное позиционирование, движение по снегу, снегоцикл.
Morozov Y. V., Korgin N. A.
PROSPECTS FOR THE USE OF SATELLITE RECEIVERS OF GEODETIC ACCURACY CLASS FOR THE IDENTIFICATION OF VEHICLE MOVEMENT PATTERNS ON SNOW COVER
Abstract: The paper presents an approach to identifying movement patterns on a surface with changing conditions during the movement of a moving object, such as snow cover, based on satellite receivers of geodetic accuracy class based on a study of the movement modes of an experimental operation of a single-track snowmobile - the so-called e-snowbike. A scheme for placing sensors of this type for correct post-processing of data is proposed. Based on the calculation during natural conditions of the data, it is shown: 1. features of the dynamics of this moving mechanical object in the direction of movement to determine surfaces such as a roadway; 2. relevance of using high-precision systems for measuring the position and orientation of a snowmobile of geodetic accuracy class;3. impossibility of using simple models of speakers from neighboring regions. Further development of this device for identifying models of moving objects is envisaged.
Keywords: GNSS RTK, IMU, precision positioning, snow surface movement, e-snowbike.