2017 год, №4

Содержание выпуска
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ПОСТОЯННЫХ ВРЕМЕНИ АНАЛОГОВЫХ ИНТЕГРАТОРОВ
Чувыкин Борис Викторович, Долгова Ирина Анатольевна, Сидорова Ирина Александровна, Нефедьев Дмитрий Иванович
Стр. 7 — 13
Актуальность и цели . При проектировании интегрирующих измерительных преобразователей, относящихся к классу нелинейных динамических систем, актуальны вопросы инженерного расчета постоянных времени аналоговых интеграторов при переходе на другую элементную базу с сохранением динамических характеристик прототипа при решении задачи импортозамещения. Материалы и методы. Используется известный принцип заимствования достижений из смежных научных областей, основанный на общности математических моделей. Результаты. Предложена инженерная методика расчета постоянных времени интегрирующих измерительных преобразователей, реализованных на аналоговых интеграторах. Выводы . Методика позволяет существенно расширить область поиска новых технических решений и получить максимальный технический эффект при практическом использовании интегрирующих измерительных преобразователей на аналоговых интеграторах в составе высокоточных интегрирующих аналого-цифровых преобразователей для решения сложных инженерных задач.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВСКИПАНИЯ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ АКУСТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
Нефедьев Дмитрий Иванович, Кривулин Николай Петрович, Маланин Владимир Павлович, Кикот Виктор Викторович, Зверовщиков Анатолий Владимирович
Стр. 14 — 21
Актуальность и цели. При эксплуатации энергетических установок актуальна проблема прогнозирования, своевременного обнаружения и минимизации последствий воздействия дестабилизирующих факторов. Например, возрастание градиента температуры рабочей среды (теплоносителя, топлива, окислителя и пр.) с достижением температуры ее кипения сопровождается многократным увеличением давления и может стать причиной неконтролируемого (аварийного) режима эксплуатации энергетической установки. Объектом исследования являются процессы изменения акустического шума в диапазоне частот и температуры рабочей среды на протяжении времени от начальных стадий кипения до вскипания рабочей среды. Предмет исследования - способы определения вскипания рабочей среды. Целью работы является исследование возможностей прогнозирования вскипания рабочей среды для предотвращения аварийных режимов эксплуатации энергетических установок с использованием пьезоэлектрических датчиков акустического давления. Материалы и методы . При математическом моделировании процесса эксплуатации пьезоэлектрических датчиков при кипении рабочей среды использовались методы операционного исчисления. Для расчета значения прогнозируемой длительности времени до вскипания с использованием предлагаемой математической модели использовалось программное обеспечение MathCAD. В экспериментальных исследованиях использовались положения теории планирования эксперимента и принципы математической обработки результатов. Результаты . Предложена методика прогнозирования вскипания рабочей среды для предотвращения аварийных режимов эксплуатации энергетических установок с использованием пьезоэлектрических датчиков акустического давления. Методика основана на анализе временных зависимостей значений выходных сигналов пьезоэлектрических датчиков информативных относительно акустического давления и температур пьезоэлементов датчиков. Изложены результаты экспериментов по определению временных зависимостей выходных сигналов датчиков. Выводы . Использование предлагаемой методики способа позволит увеличить задел научно-технических решений, направленных на предотвращение аварийных ситуаций при эксплуатации энергетических установок.
НОРМАТИВНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Ординарцева Наталья Павловна, Баранов Андрей Андреевич, Рыбаков Илья Михайлович
Стр. 22 — 27
Актуальность и цели . Объектом исследования являются нормативно-методологические документы, регламентирующие калибровку измерительных каналов измерительных систем. Материалы и методы . В соответствии с действующими нормативными документами, отечественными стандартами представлен анализ терминологического определения измерительной системы; с целью гармонизации проведено сравнение термина с определением в международных стандартах. Рассмотрено кардинальное изменение дефиниции «калибровка» с принятием ФЗ №102. Результаты . Исследован вопрос обеспечения калибровки измерительных систем в отечественной нормативной базе и ее гармонизации с принятыми международными методологическими представлениями. В статье представлены основные терминологические, методологические, алгоритмические положения процедуры калибровки и оценивания неопределенности измерений измерительных систем. Приведен перечень действующих нормативных документов, регламентирующих калибровку измерительных систем. Статья может быть интересна специалистам в области метрологического обеспечения средств измерений, а также студентам высших учебных заведений. Выводы . Представленный анализ нормативно-методологического обеспечения калибровки измерительных систем позволил выявить отечественные нормативные документы, гармонизированные с международными, а также документы, требующие обновления.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕДАЧИ В РАБОЧИХ УСЛОВИЯХ ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИНЫ КАЛИБРУЕМОМУ КАНАЛУ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Ординарцева Наталья Павловна
Стр. 28 — 36
Актуальность и цели. Исследуется возможность передачи единицы величины в рабочих условиях калибруемому измерительному каналу измерительной системы (ИК ИС). Материалы и методы. С целью доказательства возможности передать единицу величины в условиях уникально сложившейся совокупности влияющих величин в момент калибровки ИК ИС проведен вычислительный эксперимент с использованием метода Монте-Карло для случаев комплектной калибровки простого ИК, комплектной калибровки сложного ИК в случае одной или двух влияющих величин. Влияющими величинами выбраны температура, вносящая наибольший вклад в погрешность передачи единицы величины, и время, обусловливающее временную нестабильность эталонов. Результаты. Полученные результаты эксперимента, приведенные в статье, подтвердили возможность передачи единицы величины в рабочих условиях эксплуатации измерительной системы и калибровки ИК ИС в этих условиях. Это позволит применять калибровку ИК ИС как малозатратный способ повышения точности ИС без демонтажа ИК и его транспортировки в нормальные условия калибровочной лаборатории. Выводы. Полученные результаты доказали возможность калибровки ИК ИС в рабочих условиях.
МОНИТОРИНГ ЧАСТОТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ ПРИ РАБОТЕ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМАХ
Артамонов Дмитрий Владимирович, Князьков Александр Владимирович, Паршуков Максим Юрьевич, Сапунов Евгений Владимирович, Светлов Анатолий Вильевич
Стр. 37 — 43
Актуальность и цели . Обоснована необходимость мониторинга частотных параметров операционных усилителей при работе в нестационарных тепловых режимах с целью прогнозирования времени установления рабочего режима операционных усилителей после включения питания и с целью создания их макромоделей для различных температур в пределах рабочего температурного диапазона. Материалы и методы . Исследование выполнено с применением разработанного измерителя частотных параметров операционных усилителей и стенда для определения градуировочных характеристик преобразователя отношения амплитуд и разности фаз сигналов. Результаты . Приведены структурная схема измерителя частотных параметров операционных усилителей, методика измерения частоты единичного усиления операционных усилителей, методика прогнозирования времени установления рабочего режима операционных усилителей после включения питания. Выводы. Подтверждена возможность применения разработанного измерителя частоты единичного усиления операционных усилителей для мониторинга их параметров при работе в нестационарных тепловых режимах.
ТЕОРИЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ТОЧЕЧНЫХ ОБЪЕКТОВ ПРИ ИЗМЕНЧИВЫХ АТМОСФЕРНЫХ УСЛОВИЯХ
Абдулов Рауф Нусрат оглы, Абдуллаев Новруз Алмамед оглы, Асадов Хикмет Гамид оглы
Стр. 44 — 49
Актуальность и цели . Объектом исследования является система обнаружения высокоскоростных точечных объектов при изменчивых атмосферных условиях. Предметом исследования является оптимизация обнаружения высокоскоростных точечных объектов при изменчивых атмосферных условиях. Целью исследований является оптимизация всего цикла обнаружения и идентификации высокоскоростных точечных нагретых объектов. Материалы и методы . Сформулирована и решена математическая задача оптимизации, смысл которой заключается в достижении максимально возможной величины усредненного сигнала принимаемого от объекта ИК обнаружителем при принятой модели изменения оптической толщины атмосферы. Результаты . На основании решения сформулированной оптимизационной задачи с применением теории вариационного исчисления сделан вывод о возможности реализации более безопасного режима обнаружения и идентификации объекта при выявленной благоприятной атмосферной обстановке. Выводы . Основной вывод проведенных исследований заключается в выяснении дополнительной возможности организации более безопасного обнаружения и идентификации высокоскоростного нагретого объекта за счет введения адаптивного режима всего цикла идентификации объекта.
ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ СТОП-ТРАВЛЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИИ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Пауткин Валерий Евгеньевич, Прилуцкая Светлана Владиславовна
Стр. 50 — 54
Актуальность и цели. Рассмотрены технологические особенности формирования кремниевых структур микромеханических датчиков методом анизотропного «стоп-травления» кремния. Целью работы является анализ основных возможностей получения структур методами анизотропного травления, основанными на «самоостановке» процесса травления. Материалы и методы . Использованы положения кристаллографии, основанные на различии скоростей травления кремния по разным кристаллографическим направлениям. Результаты . Показана возможность формирования кремниевых структур с Х -образным сечением только методом анизотропного травления. Выводы . Использование предложенного метода позволяет повысить технологичность изготовления микромеханических датчиков.
МЕТОД ИНТЕГРАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ СПЕКТРАЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ В АНАЛИЗЕ ГИПЕРСПЕКТРАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Асадов Хикмет Гамид оглы, Исмаилов Камал Хейраддин оглы, Джахидзаде Шана Низами гызы
Стр. 55 — 60
Актуальность и цели . При анализе гиперспектральных данных вопрос о выборе интервала длин волн обычно решается с применением как обучаемых, так и необучаемых методов анализа. Часто используются метод энтропии и метод производных. При этом спектральные производные характеризуют форму спектра и поэтому могут быть использованы для выявления как спектральных свойств и деталей, так и для устранения шумовых сигналов. В целом производные спектральные характеристики менее чувствительны к изменению освещенности зондируемого объекта и могут быть использованы для усиления абсорбционных показателей отражательного спектра. Материалы и методы . Предложен информационный интегральный критерий, который может быть применен в целях анализа гиперспектральных данных. Результаты . Предлагаемый метод обработки гиперспектральных данных с помощью производных первого порядка позволяет вычислять оптимальный вид спектральной характеристики по заданному виду функции представления первой производной и, наоборот, по критерию экстремальной величины информационного контента гиперспектральных данных, вычислить спектральную характеристику скорректированную путем суммирования к гиперспектральной характеристике производной первого порядка. Выводы . Проведенный анализ показывает наличие возможности оптимизации обработки гиперспектральных данных, используя предложенный метод интегрального преобразования.
ЭНТРОПИЙНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ОБНАРУЖИТЕЛИ ЗУБЦОВ ЭЛЕКТРОКАРДИОСИГНАЛА
Полосин Виталий Германович
Стр. 61 — 69
Актуальность и цели. Внедрение мобильных информационных технологий сформировало предпосылки для совершенствования алгоритмов медицинского диагностического оборудования. Предметом исследования является метод обнаружения диагностически значимых интервалов электрокардиосигнала (ЭКС). Цель работы состоит в исследовании возможностей обнаружения зубцов ЭКС, основанных на информационно-вероятностных технологиях анализа ЭКС. Материалы и методы . В работе рассмотрен качественно новый информационно-вероятностный подход обработки и анализа ЭКС, согласно которому обнаружение зубцов ЭКС основано на изменении активности кардиомиоцитов в зависимости от фазы развития потенциала действия и зависимости как производных изменения ЭКС, так и информационной энтропии значений ЭКС от термодинамической активности тканей сердца. Результаты . Обнаружители QRS комплекса, построенные на вероятностной и информационной неопределенности значений ЭКС, обладают дополнительной возможностью оценки положения максимума R зубца и определения важного диагностического показателя - RR -интервалов ЭКС, необходимого для определения частоты сердечных сокращений и исследования вариабельности сердечного ритма. Реализация оператора суммы второй и третьей производных при построении обнаружителей QRS комплекса и зубцов ЭКС базируется на контроле временной зависимости суммы центральных моментов третьего и четвертого порядка, рассчитываемых для выборки значений ЭКС в скользящем окне. Нелинейная зависимость моментов высокого порядка от разниц между значениями в скользящем окне обеспечивает достоверное обнаружение QRS комплекса и зубцов ЭКС.
СЕРДЕЧНЫЕ АРИТМИИ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ИХ РАЗМЕРНОСТИ
Убиенных Анатолий Геннадьевич
Стр. 70 — 76
Актуальность и цели. Целью работы является исследование сердечных аритмий исходя из их пространственной размерности. Материалы и методы. Теоретическую и методологическую основу исследования составили труды в области неинвазивной кардиодиагностики, биологии и математической физики. В ходе исследования проанализированы основные механизмы возникновения сердечных аритмий с точки зрения их пространственного размера. При проведении исследований использовались методы кардиологии, вычислительной математики и теории дискретных систем. Результаты. Предложена классификация сердечных аритмий исходя из размерности распространения волны возбуждения в сердце, рассмотрены механизмы этих групп аритмий, проведено концептуальное моделирование аритмий, обусловленных механизмом риентри. Выводы. Полученные результаты позволят повысить эффективность диагностики сердечных аритмий у пациентов.
КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕЗИСТИВНЫХ ПОТЕНЦИОМЕТРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ РАСТРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ
Ишков Антон Сергеевич, Светлов Анатолий Вильевич, Солодимова Галина Анатольевна, Торгашин Сергей Иванович
Стр. 77 — 83
Актуальность и цели . Объектом исследования являются резистивные проволочные потенциометры, рассмотрены структура и состав изделий, определены основные узлы, обеспечивающие соответствие эксплуатационных характеристик установленным требованиям. Предметом исследования являются способы выявления дефектов, образующихся в резистивном элементе и деталях проволочных потенциометров в процессе их изготовления. Целью работы является разработка способов изготовления высоконадежных потенциометров с применением средств технического контроля на основе растровой электронной микроскопии. Материалы и методы . Для проведения исследований по выявлению внутренних скрытых дефектов проволочных потенциометров использован метод рентгеноспектрального микроанализа, позволяющего проводить контроль дефектов микро- и наноразмерных объектов и выполнять анализ химического состава материалов. Результаты . Рассмотрены виды и механизм влияния дефектов проволочных потенциометров, приводящих к их отказам. Установлено, что нарушение шага намотки резистивного элемента, микротрещины и посторонние включения являются основными видами дефектов. Разработаны рекомендации по совершенствованию технологического процесса изготовления проволочных потенциометров, позволяющие снизить процент брака в их производстве. Приведены технические решения, позволяющие улучшить качество резистивного элемента. Выводы . Контроль технического состояния проволочных потенциометров с применением растровой электронной микроскопии позволяет улучшить качество и надежность изделий путем совершенствования технологии изготовления и выявления дефектов, не обнаруженных визуально.
УСТАНОВКА МОНИТОРИНГА ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ БОРТОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
Лысенко Алексей Владимирович, Калашников Владимир Сергеевич, Гришко Алексей Константинович, Горячев Николай Владимирович, Подсякин Андрей Сергеевич
Стр. 84 — 92
Актуальность и цели . Бортовая радиоэлектронная аппаратура относится к классу сложных систем с разветвленной иерархической структурой, на конструкцию которой оказывают существенное влияние внешние механические воздействия в процессе эксплуатации. Целью работы является разработка конструкции установки мониторинга динамических параметров элементов конструкций бортовой радиоэлектронной аппаратуры, позволяющая исследовать ее спектральные колебательные характеристики. Материалы и методы . В работе применяется динамический волновой метод исследования поведения упругих конструкций при нестационарном нагружении, основанный на исследовании поверхностных волн Релея, распространяющихся по граничной плоскости упругой среды. Для увеличения частотной линейности и снижения влияния объекта исследования был использован метод обратной электромагнитной связи. Результаты . Разработана новая конструкция установки для мониторинга динамических параметров элементов конструкции бортовой радиоэлектронной аппаратуры. Особенностью предложенной установки является возможность исследования вибрации в местах крепления конструктивного элемента, позволяющая определять взаимное влияние элемента и основания, а также оценить демпфирующие свойства различных крепежных элементов. Выводы . Разработанная установка дает возможность исследовать динамические параметры элементов конструкций в местах крепления, учитывать взаимное влияние элемента и основания, а также оценить демпфирующие свойства различных крепежных элементов. Полученные с помощью установки экспериментальные данные позволяют повысить надежность проектируемой бортовой радиоэлектронной аппаратуры.