ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Катуева Я. В. Выбор стратегии параметрического синтеза при проектировании высоконадежных систем … 2
Обсуждены некоторые вопросы реализации функционально-параметрического подхода в задачах обеспечения надежности аналоговых технических устройств и систем. Рассмотрена проблема синтеза систем с детерминированной структурой и случайными параметрами. Предложена процедура анализа проектного решения для выработки дальнейшей стратегии параметрического синтеза.
Ключевые слова: параметрический синтез, параметр, надежность, оптимизация.
Katueva Ya. V. Parametric synthesis strategy selection for high reliability systems design
Some issues of functional-parametric approach implementation in analog technical systems reliability problem are discussed. Deterministic structure and random parameters systems synthesis problem is considered. Design analysis procedure for further strategy developing is provided.
Keywords: parametrical synthesis, parameter, reliability, optimization.
Грошкова Н. Н., Лобанов П. Ю., Мануйлович И. С., Сидорюк О. Е. Расширение возможностей матричных анализаторов профиля лазерных пучков ИК-диапазона с использованием преобразователей излучения во вторую гармонику … 8
Работа посвящена созданию анализатора профиля лазерных пучков ближнего ИК-диапазона, в частности, излучения лазера на эрбиевом стекле с рабочей длиной волны 1,54 мкм. Задача визуализации исследуемого излучения решена путем его преобразования во вторую гармонику с длиной волны из области чувствительности традиционной CCD видеокамеры с кремниевой матрицей. Программными средствами численной обработки регистрируемых сигналов решены вопросы компенсации нелинейности, обусловленной особенностями спектральной конверсии излучения. Рассмотрены возможные источники ошибок, определены границы допустимой погрешности представленной модели анализатора поля лазерного излучения.
Ключевые слова: лазерный пучок, анализатор поля, пространственное распределение интенсивности излучения, CCD видеокамера.
Groshkova N. N., Lobanov P. Yu., Manuylovich I. S., Sidoryuk O. E. Enhancement of capabilities of matrix analyzers of infrared laser beams profiles by means of radiation converters to second harmonic
The article deals with the development of the profile analyzer of near infrared laser beams specifically of erbium glass laser radiation with 1.54 micrometer operating wavelength. The problem of visualization of analyzed radiation was solved by means of its transformation to second harmonic with wavelength from sensitivity zone of traditional CCD video camera with silicon matrix. The problems of the compensation of the nonlinearity caused by characteristics of radiation spectral conversion were solved by software methods of digital processing of registered signals. Possible error sources were considered and limits of acceptable inaccuracy of presented model of laser radiation field analyzer were defined.
Keywords: laser beam, field analyzer, spatial distribution of radiation intensity, CCD video camera.
Дургарян И. С., Пащенко Ф. Ф., Пащенко А. Ф., Пикина Г. А. Идентификация объектов в информационно-управляющих системах … 13
Рассмотрены вопросы моделирования информационно-управляющих систем производствами повышенного риска. Описаны основные требования, задачи и функциональные возможности систем, в том числе и задачи адаптивного управления по моделям «тренда». Рассмотрены вопросы идентификации переходных характеристик и параметров объектов в информационно-управляющих системах. Предложен метод идентификации оценки переходной функции объектов. Показано, что полученная оценка переходной функции является несмещенной и состоятельной.
Ключевые слова: информационно-управляющая система, модель, идентификация систем, управление, оператор, временные характеристики, оценка переходной функции объекта.
Durgaryan I. S., Pashchenko F. F., Pashchenko A. F., Pikina G. A. Identification of objects in information and control systems
The problems of information and control systems modeling for high-risk industries observed. The basic requirements, objectives and functionalities of systems are described, including the problem of adaptive control under "trend" models. The problems of identifying transient characteristics and parameters of objects in information and control systems are observed. It is shown, that the standard procedures of analytical modeling and correlation analysis for these systems are not always acceptable. A method of identifying an estimate of the transfer function of objects proposed. It is shown that the estimate obtained of the transition function is unbiased and consistent.
Keywords: information and control system, model, system identification, control, operator, timing characteristics, estimation of the transition function of the object.
К 50-летию кафедры «Автоматика и телемеханика»
Пензенского государственного университета
Мясникова Н. В., Берестень М. П., Долгих Л. А. Совершенствование модели быстропеременных процессов и алгоритма экспресс-анализа … 22
Рассмотрена усовершенствованная универсальная модель быстропеременных процессов, представляющая собой сумму узкополосных составляющих и алгоритм экстремальной фильтрации. Предложена интерпретация параметров модели как спектральных характеристик.
Ключевые слова: спектральный анализ, экстремальная фильтрация, диагностические характеристики.
Mjasnikova N. V., Beresten' M. P., Dolgih L. A. Improvement of model of quick-variable processes and algorithm of express-analysis
Improved universal model bistroare-term processes that represent the sum of narrowband components and algorithm extreme filtering. Proposed interpretation of the model parameters as spectral characteristics.
Keywords: spectral analysis, extreme filtering, diagnostic features.
Иосифов В. П., Щербаков М. А. Имитационный подход к методу обработки откликов датчиков механических величин … 26
Представлена методика определения полных динамических характеристик для аттестации датчиков в серийном производстве. Методика ориентирована как на одновременную обработку нескольких откликов, так и одновременное оценивание параметров этих откликов по разным критериям, что позволяет существенно уменьшить трудоемкость процесса аттестации.
Ключевые слова: датчики, отклики, спектральный анализ.
Iosifov V. P., Shcherbakov M. A. Simulation approach to the method of the processing of responses of mechanical quantities sensors
Annotation is examined the procedure of the determination of complete dynamic characteristics for the certification of sensors in the series production. The procedure proposed is oriented both to the simultaneous working of several responses and the simultaneous evaluation of the parameters of these responses on the different criteria, which makes it possible to substantially decrease the labor expense of the process of determination.
Keywords: sensors, responses, spectral analysis.
Арбузов В. П., Водовскова П. Н., Мишина М. А., Щербаков М. А. Измерение и контроль толщины диэлектрических материалов … 29
Рассмотрен датчик, обеспечивающий бесконтактное измерение толщины диэлектрических материалов, расположенных между обкладками емкостного параметрического преобразователя. Измерение осуществляется независимо от толщины воздушных зазоров между обкладками датчика и контролируемым материалом. Измерительная цепь датчика обеспечивает инвариантность результата измерения к емкости кабеля.
Ключевые слова: контроль качества, толщина, диэлектрический материал, емкостной датчик, схема замещения.
Arbuzov V. P., Vodovskova P. N., Mishina M. A., Shcherbakov M. A. Measurement and control of dielectric materials thickness
The gauge providing contactless measurement of a thickness of dielectric materials, located between facings of the capacitor parametrical converter, irrespective of a thickness of air backlashes between facings of the gauge and a controllable material is considered. The measuring chain of the gauge provides invariancy of result of measurement to cable capacity.
Keywords: quality control of the thickness, a dielectric material, a capacitive sensor, the equivalent circuit.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Анцев И. Г., Богословский С. В., Сапожников Г. А., Трофимов А. Н. Дистанционные измерения с использованием датчиков на поверхностных акустических волнах … 33
На примере технической реализации макета акселерометра показаны принципы работы дистанционных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах. Приведен алгоритм работы системы оценивания показаний устройства по множеству запросных сигналов.
Ключевые слова: дистанционные датчики, поверхностные акустические волны.
Antsev I. G., Bogoslovsky S. V., Sapozhnikov G. A., Trofimov A. N. Remote measurements using surface-acoustic-wave sensors
Principles of remote sensing with sensors based on surface acoustic waves on an example of the technical realization of the accelerometer are shown. Estimation algorithm of the system for a variety of device interrogation signals are given.
Keywords: remote sensors, surface acoustic waves.
Прохоренков А. М., Совлуков А. С., Терешин В. И., Яценко В. В. Радиочастотное устройство для индикации уровня и положения границы раздела веществ в емкостях … 41
Рассмотрено радиочастотное устройство для определения уровня и положения границы раздела веществ в емкостях. Устройство содержит радиочастотный емкостный чувствительный элемент. Описано радиочастотное термонезависимое устройство для определения уровня и положения границы раздела веществ.
Ключевые слова: устройство, чувствительный элемент, радиочастотный, уровень, граница раздела, индикация.
Prokhorenkov A. M., Sovlukov A. S., Tereshin V. I., Yatsenko V. V. Radiofrequency device for detection of level and interface position of substances in tanks
Radiofrequency (RF) device for detection of level and interface position of substances in tanks is considered. The device contains RF capacitive sensor. Distant location of electronic unit of the device from the sensor can be provided. Designed radiofrequency temperature-independent level/interface position detection device is described.
Keywords: device, sensor, radiofrequency, level, interface position, detection, tank.
Лукьянов К. В., Котов А. Н., Старостин А. А. Импульсно-тепловой контроль летучих примесей в диэлектрических технологических жидкостях … 46
Описана методика импульсно-теплового контроля содержания летучих примесей, основанная на определении термоустойчивости жидкости с помощью проволочного зонда, погруженного в исследуемую жидкость. Разработано устройство автоматического импульсно-теплового контроля и приведены результаты его испытаний на гексадекане, обводняемом из паровой фазы.
Ключевые слова: мониторинг, влагосодержание, импульсно-тепловой метод, термоустойчивость, технологические жидкости.
Luk’yanov K. V., Kotov A. N., Starostin A. A. Pulse-thermal control of volatile impurities in dielectric technological liquids
A method of pulse-heat control with a wire probe immersed in the test liquid is presented. The increase in the amount of volatile impurities reduces the thermal stability of the liquid under investigation. A device for pulsed thermal control is described. The tests on monitoring of wetting of hexadecane have been performed.
Keywords: monitoring, moisture, heat-pulse method, thermal stability, process fluids.
Медведева Е. А. Магнетронное напыление электродов электрохимических газовых датчиков … 50
Рассмотрена технология магнетронного напыления электродов для электрохимических газовых ячеек (ЭХЯ), позволяющая улучшить повторяемость характеристик и снизить расход платины путем уменьшения толщины активного слоя. Исследована селективность и чувствительность ЭХЯ, собранной на основе изготовленных электродов, к сероводороду, окиси углерода, двуокиси азота и сернистому газу. Приведены результаты измерений времени отклика и долговременной стабильности датчика сероводорода.
Ключевые слова: электрохимический датчик, метод магнетронного напыления, сероводород.
Medvedeva E. A. Magnetron sputtering of electrodes for electrochemical gas sensors
The technology of magnetron sputtering of electrodes for electrochemical gas cells (EGC) which allows to improve a repeatability of characteristics and to reduce platinum consumption by means of a minimization of active layer thickness is considered. Selectivity and sensitivity of EGS which was assembled with manufactured electrodes to hydrogen sulfide, carbon monoxide, nitrogen dioxide and sulfur dioxide were studied. Measurement results of response time and long-term stability of hydrogen sulfide sensor are presented.
Keywords: electrochemical sensor, magnetron sputtering method, hydrogen sulfide.
Андреев К. А., Власов А. И., Шахнов В. А. Кремниевые преобразователи давления с защитой от перегрузок … 54
Рассмотрена проблема защиты кремниевых тензорезистивных чувствительных элементов от перегрузок. Подробно исследованы вопросы моделирования кремниевых кристаллов чувствительных элементов при воздействии давлений, превышающих верхний предел измерения. Кратко представлены варианты существующих конструкций мембран чувствительных элементов и возможных конфигураций стопорных элементов. В заключение предложена конструкция чувствительного элемента дифференциального датчика давления с двумя стопорными элементами.
Ключевые слова: кремниевые тензорезистивные чувствительные элементы, перегрузки, стопорные элементы, дифференциальный датчик давления.
Andreev K. A., Vlasov, A. I., Shakhnov V. A. Silicon pressure transmitters with overload protection
The article deals with the protection of silicon tensoresistive sensitive elements overload. Details are researched issues of modeling of silicon crystal sensing elements when exposed to pressures greater than the upper limit of measurement. Summarized versions of existing designs membranes sensitive elements and possible configurations of the locking members. In conclusion, a construction of the sensor differential pressure sensor with two locking elements.
Keywords: silicon tenzorezistivny sensitive elements, overloads, lock elements, differential sensor of pressure.
Савченко Е.Г., Светухин В.В., Стучебников В.М., Устинов А.А. Керамические упругие элементы в тензопреобразователях давления на основе структур КНС … 58
Представлены сравнительные метрологические характеристики серийных тензопреобразователей (ТП) давления с титановыми мембранами, спаянными с чувствительным элементом на основе КНС припоем ПСр-72 и ТП с керамическими мембранами, спаянными аморфным припоем СТЕМЕТ. Показано, что ТП с керамическими мембранами имеют меньшую вариацию и гистерезис. Основную роль в разнице характеристик играет соединительный слой. Приведено распределение элементов и микротвёрдости в слоях.
Ключевые слова: тензопреобразователь давления, структура «кремний на сапфире», гистерезис, вариация, температурный дрейф, аморфный припой, пайка керамики с сапфиром, микротвёрдость.
Savchenko, E. G., Svetukhin, V. V., Stuchebnikov, V. V., Ustinov A. A. Ceramic elastic elements in tensometric pressure transducers based on silicon-on-sapphire structures Comparative metrological characteristics of mass-produced tensometric pressure transducers (TT) with titanium membranes soldered to sensitive element based on silicon-on-sapphire structure with PSr72 solder and TT with ceramic membranes soldered with amorphous solder CTEMET are presented. It is shown that TT with ceramic membranes have smaller variation and hysteresis. Joining layer plays the main role in the difference of characteristics. Distribution of elements and microhardness in layers is presented.
Keywords: tensometric pressure transducer, silicon-on-sapphire structure, hysteresis, variation, temperature drift, amorphous solder, ceramics to sapphire soldering, microhardness.
***
Contents and abstracts …63