Датчики и системы, № 2,2012 г.

С О Д Е Р Ж А Н И Е И А Н Н О Т А Ц И И

ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

Марченко И. О. Система проектирования реконфигурируемых интеллектуальных датчиков … 2

Описана общая схема создания интеллектуальных датчиков. Дано определение реконфигурируемого интеллектуального датчика. Проанализирована задача проектирования реконфигурируемых интеллектуальных датчиков. Раскрыты составляющие системы проектирования реконфигурируемых интеллектуальных датчиков.

Ключевые слова: реконфигурируемый интеллектуальный датчик, система проектирования, схема системы проектирования.

Marchenko I. O. The system of reconfigurable intellectual sensors developing

The problem of designing reconfigurable smart sensors has been analyzed. A general scheme of intelligent sensors has been described. Uncovered parts of the system design of reconfigurable smart sensors presented. A definition of reconfigurable smart sensor has been given.

Keywords: reconfigurable smart sensor, system of developing, scheme of developing system.

Арбузов В. П., Долгушев И. А., Ларкин С. Е., Мишина М. А. Микропроцессорная измерительная цепь емкостного датчика с фазовым разделением каналов … 5

Предложена микропроцессорная измерительная цепь с фазовым разделением каналов, которая позволяет получить сигнал, пропорциональный заданной функции преобразования емкостного параметрического преобразователя с использованием как микропроцессора, так и микроконтроллера независимо от неидеальности тракта преобразования пассивных величин (рабочей и опорной емкостей датчика) в выходное напряжение активного преобразователя.

Ключевые слова: емкостной параметрический преобразователь, коррекция погрешности преобразования, фазовое разделение каналов, микропроцессорная измерительная цепь.

Arbuzov V. P., Dolgushev I. A., Larkin S. E., Mishina M. A. Microprocessor measuring chain of the capacitor gage with phase division of channels

The microprocessor measuring chain with phase division of channels which allows to receive the signal proportional to set function of transformation of the capacitor parametrical converter with use as the microprocessor, and the microcontroller irrespective of not idealities of a path of transformation of passive sizes (working and basic capacities of the gage) in target pressure of the active converter is offered.

Keywords: capacitor the parametrical converter, correction of an error of transformation, phase division of channels, microprocessor measuring chain.

Гудков С. А., Кудрявцев И. А. Анализ системы "вихретоковый датчик – электропроводящая частица" методом конечных элементов … 8

Рассмотрены возможности метода конечных элементов и системы Ansoft Maxwell для моделирования вихретоковых датчиков контроля параметров дисперсных сред. На основе конечно-элементной модели системы “датчик – объект контроля” исследовано влияние формы частиц износа на величину вносимых в датчик параметров.

Ключевые слова: конечно-элементная модель, вихретоковый датчик, дисперсная система.

Gudkov S. A., Kudryavtsev I. A. Finite element analysis of eddy current probe

The article deals with finite element modeling of eddy current probe for dispersed phase parameters control. With the help of finite-element model of the system "sensor-object under control" influence of the form of wear particles on the induced sensor parameters is researched.

Keywords: finite-element model, eddy current probe, dispersed system.

Лукьянов В. Д., Ожиганов А. А. Кодовые шкалы на основе рекуррентных последовательностей для преобразователей перемещений повышенной информационной надежности … 13

Рассмотрены принципы построения однодорожечных рекурсивных кодовых шкал, которые в соответствии с используемой для синтеза рисунка информационной дорожки шкалы последовательности получили название псевдослучайные и композиционные кодовые шкалы. Такие шкалы могут применяться в качестве кодированного элемента в преобразователях перемещения. Введение корректирующих считывающих элементов позволяет без использования дополнительных контрольных кодовых дорожек формировать коды, исправляющие и (или) обнаруживающие ошибки считывания.

Ключевые слова: кодовая шкала, считывающие элементы, рекуррентные последовательности.

Lukyanov V. D., Ozhiganov A. A. Code scales for movement converters with high informational reliability, based on recurrent sequences

This paper considers one-track recursive code scales construction principles, which were denoted as pseudorandom and compositional code scales according to informational track pattern used for their synthesis. These scales may be used as coded elements of movement converters. Recursive code scales achieve better size and weight characteristics in comparison with traditional code scales by using only one informational code track. Moreover, it allows to generate codes with correction and (or) detection of reading errors only by introducing extra code sensors without introducing additional code scales.

Keywords: code scale, code sensor, recurrent sequences.

Мозжечков В. А., Савин А. С. Модель датчика момента силы с подпружиненным червяком в качестве чувствительного элемента … 17

Предложена модель, описывающая динамику датчика момента силы, чувствительным элементом которого является подпружиненный червяк редуктора, смещающийся под действием измеряемого момента. Проведен анализ точности измерений для различных режимов функционирования датчика.

Ключевые слова: датчик, модель, динамика, крутящий момент, червячный редуктор.

Mozzhechkov V. A., Savin A. S. The model of torque sensor with spring-loaded worm as sensitive element

A model describes the dynamics of the torque sensor that sensitive element is spring-loaded worm of gear which shifting under the influence of the measuring torque. The analysis of measurement accuracy for different operation modes of the sensor.

Keywords: sensor, model, dynamics, torque moment, worm gear.

Миловзоров Г. В., Воробьев А. В., Зигангиров Л. Р. Моделирование работы феррозондового измерительного преобразователя в векторно–измерительных магнитометрах … 21

Представлена математическая модель феррозондового измерительного преобразователя при разнополярном прямоугольно-импульсном возбуждении на частотах порядка сотен килогерц. Получено выражение для определения максимальной частоты сигнала возбуждения.

Ключевые слова: феррозондовый измерительный преобразователь, феррозонд, математическая модель.

Milovzorov G.V., Vorob'ev A. V., Zigangirov L.R. Simulation of the ferrozond measuring transducer in vector-measuring magnetometers

A mathematical model of the ferrozond measuring transducer with different polarities and a rectangular pulse excitation at frequencies of hundreds of kilohertz is presented. The expression for the maximum frequency of the excitation signal is received.

Keywords: ferrozond measuring transducer, ferrozond, mathematical model.

Васьков Ю. А., Емельянов Г. А. Влияние шума на точность измерения в интеллектуальных датчиках давления на основе КНС … 25

Приведены результаты экспериментальной оценки влияния шума на точность измерения в интеллектуальных датчиках давления на основе структур “кремний на сапфире”. Определены оптимальные параметры АЦП и способы фильтрации шума для общепромышленных датчиков давления.

Ключевые слова: DS-АЦП, фильтрация шума, интеллектуальные датчики давления “кремний на сапфире”.

Vas'kov Yu.A., Emelyanov G.A. Noise influence on measurement accuracy in intelligent pressure sensors based on "Silicon on Sapphire"

Results of experimental estimation of noise influence on measurement accuracy in intelligent pressure sensors based on "Silicon on Sapphire" structures are presented. Optimal ADC parameters and noise filtration methods for general purpose industrial pressure sensors were determined.

Keywords: DS-ADC, noise filtration, "Silicon on Sapphire" intelligent pressure sensors.

Мухамадиев А. А., Фаррахов Р. Г. Математическая модель акустооптического пирометра … 28

Приведены физическая и математическая модели акустооптического пирометра для измерения высоких температур в промышленности, сочетающего в себе функции измерения как яркостной температуры, так и температуры спектрального отношения. Предложено считать математической моделью пирометра аналитическую зависимость мощности оптического излучения на выходе световода от температуры объекта измерения, ослабляющих свойств атмосферы, материала и типа световода, параметров приемной оптической системы пирометра.

Ключевые слова: пирометр, акустооптический перестраиваемый фильтр, математическая модель пирометра, физическая модель пирометра.

Mukhamadiev A. A., Farrakhov R. G. Mathematical model acoustooptic a pyrometer

The physical and mathematical model acoustooptic a pyrometer for measurement of heats in the industry, measurement combining function, as brightness temperatures, and temperatures of the spectral relation is resulted. It is offered to consider as mathematical model of a pyrometer analytical dependence of capacity of optical radiation on an exit of an optical path from temperature of object of the measurement, weakening properties of atmosphere, a material and type of an optical path, parametres of reception optical system of a pyrometer.

Keywords: pyrometer, acoustooptic tunable filter, mathematical model of a pyrometer, physical model of a pyrometer.

Семенов В. С. Оптимизация параметров тонкопленочной магнитной головки для продольной записи в жестких дисках … 31

Определены параметры тонкопленочной магнитной головки и их взаимосвязь, при которых магнитное поле головки имеет максимальное значение. Приведен практический пример расчета тонкопленочной магнитной головки на основе зависимости параметров магнитной головки от характеристик магнитного носителя жесткого диска.

Ключевые слова: жесткий магнитный диск, тонкопленочная магнитная головка, коэрцитивная сила, вертикальный полюс.

Semyonov S. S. Optimization of the thin film magnetic head parameters for longitudinal hard disk recording

The thin film magnetic head parameters and their correlation giving the highest maximal value of the head magnetic field are determined. The practical example of the numerical computation of the magnetic head parameters basing on correlation of head parameters and characteristics of the magnetic layer of the hard disk is presented.

Keywords: hard magnetic disk, thin film magnetic head, coercive force, vertical pole.

Цимбалист Э. И., Баранов П. Ф., Бориков В. Н. Устройство сравнения двух напряжений одной частоты … 34

Представлены результаты разработки устройства сравнения двух напряжений переменного тока одной частоты для испытаний и поверки индуктивных масштабных преобразователей напряжения переменного тока. Рассмотрены особенности построения данных устройств.

Ключевые слова: масштабный преобразователь, синхронный усилитель, дифференциальный метод, среда графического программирования LabVIEW.

Tsimbalist E. I., Baranov P. F., Borikov V. N. Comparator of two voltages with the same frequency

Results of the development of the comparator of two alternative voltages with the same frequency for testing and check-up of inductive scale alternative current voltage transducers are presented. Design features of these devices are considered.

Keywords: scale transducer, lock-in amplifier, differential method, graphic programming environment LabVIEW.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

Ануфриев Б. Ф., Островский В. Р., Халфин Т. М. Система измерения давления гелия в твэлах термоакустическим методом … 37

Система измерения давления гелия в твэлах термоакустическим методом

Представлена система измерения давления гелия в твэлах ядерных реакторов без нарушения их герметичности. Изложены основные принципы работы и технические характеристики разработанной системы.

Ключевые слова: измерение давления гелия, термоакустический метод, резонансная частота колебаний газа, компенсационный объем твэла.

Anufriyev B. F., Ostrovsky V. R., Khalfin T. M. The system for gas pressure measurement in tight products based on thermoacoustic method

The system for gas pressure measurement in tight products without infringement of their tightness is considered. The summary of basic principles on which device working out was based is given.

Keywords: helium pressure measurement; thermoacoustic method; resonance frequency of gas vibration; compensatory fuel rod volume.

Теплюх З. Н., Дилай И. В. Задатчик расхода газа-носителя в хроматографе … 41

Предложен высокоточный автоматический задатчик-стабилизатор расхода газа-носителя в хроматографе, приведены зависимости для моделирования и расчета элементов задатчика.

Ключевые слова: газовый хроматограф, газ-носитель, капилляр.

Teplukh Z. M., Dilai I. V. Setter-stabilizer of gas-carrier flow rate for chromatograph

The high-precision automatic setter-stabilizer of gas-carrier flow rate for chromatograph is described and the dependences for simulation and calculation of throttle elements are presented.

Keywords: gas chromatograph, gas-carrier, capillary element.

Ивлев Л. Е., Коновалова Т. Н. Особенности поверки сейсмоприемников … 44

Рассмотрены особенности поверки сейсмоприемников, в частности, причины неэффективности относительного метода измерений. В качестве альтернативы предлагается абсолютный метод измерений с использованием бесконтактного датчика перемещений. Рекомендуется также проводить спектральный анализ для выделения полезного сигнала сейсмоприемника. Для автоматизации процесса измерения. Предлагается система поверки сейсмоприемников, реализованная на базе анализатора спектра ZET 017, SCADA системы ZETView, отвечающая всем приведенным рекомендациям.

Ключевые слова: поверка сейсмоприемника, вибростенд, датчик перемещения, анализатор спектра, программа SCADA ZETView.

Ivlev L. E., Konovalova T. N. Check-up features of seismic detectors

Check-up features of seismic detectors are considered, including in particular the reasons of inefficiency of relative method of measurements. Absolute method of measurements with usage of contactless movement sensor is proposed as an alternative. It is recommended also to carry out spectral analysis for useful seismic detector signal isolation. Check-up system for seismic detectors based on ZET 017 spectral analyzer of SCADA ZETView system is proposed which corresponds to all given recommendations.

Keywords: check-up of seismic detector, vibration stand, movement sensor, spectral analyzer, SCADA ZETView program.

Тимошенков С. П., Анчутин С. А., Максимов В. Н. и др. Разработка блока инерциальных датчиков … 51

Предложены результаты разработки блока инерциальных датчиков. Изложен принцип работы блока, представлены основные характеристики, полученные в результате проведенных испытаний.

Ключевые слова: крен, тангаж, угловая скорость, ускорение, микромеханический акселерометр, микромеханический гироскоп.

Timoshenkov S. P., Anchutin S. A., Maximov V. N., et al. Development of inertial sensors' block

Results of the development of inertial sensors' block are proposed. The principle of block operation is described, main characteristics obtained as results of conducted tests are presented.

Keywords: roll, pitch, angular velocity, acceleration, micromechanical accelerometer, micromechanical gyroscope.

Лебедева Т. Н., Шадрин С. В. Разработка инфракрасного детектора CO₂ анализатора газов в металлах и сплавах … 53

Приведена информация по использованию ИК излучателей в измерительном инфракрасном детекторе СО₂ анализатора газов. Описан принцип работы ИК-излучателя, демонстрирующий высокую интенсивность излучения в широком диапазоне длин волн. Приведена электрическая схема управления и регулирования ИК-излучателем.

Ключевые слова: ИК-излучатель, ИК-детектор СО₂, анализатор газов, концентрация газов.

Lebedeva T. N., Shadrin S. V. Infrared detector development for CO₂ gas analyzer in metals and alloys

The information on infrared radiators usage in measuring infrared CO₂ detector in gas analyzer is presented. The principle of operation of infrared radiator showing the high intensity of the radiation in broad wavelength range is described. Electric wiring scheme for control and regulation of infrared radiation is presented.

Keywords: infrared radiator, infrared CO₂ detector, gas analyzer, gas concentration.

Александров В. А., Андреев М. Я., Боголюбов Б. Н., Рубанов И. Л. Агрегатирование акустических излучателей и генераторных устройств в гибкой протяженной буксируемой излучающей антенне … 55

Приведены результаты экспериментальных исследований макета гибкой протяженной буксируемой излучающей антенны, содержащей акустические излучатели и генераторное устройство на основе ключевых усилителей мощности.

Ключевые слова: продольно-изгибный преобразователь, малогабаритное генераторное устройство, гибкая протяженная буксируемая излучающая антенна, ключевой усилитель мощности.

Alexandrov V. A., Andreev M. Ya., Bogolyubov B. N., Rubanov I. L. Aggregation of acoustic radiators and generating devices in flexible elongated towed radiating antenna

Results of experimental studies of flexible elongated towed radiating antenna including acoustic radiators and generating device based on key power amplifiers are presented.

Keywords: longitudinal flexural transducer, small-sized generating device, flexible elongated towed radiating antenna, key power amplifier.

ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)

Тыртычный А. А., Скалон А. И. Микромеханические гироскопы: состояние разработок и перспективы развития … 59

Статья содержит краткий обзор конструкций и принципов функционирования микромеханических гироскопов на поверхностных акустических волнах и кольцевых волновых микромеханических гироскопов. Выявлены принципиальные недостатки таких конструкций. Приведено краткое описание конструкции и принципа функционирования автоколебательного микромеханического гироскопа, позволяющего в существенной степени решить проблемы, связанные с этими недостатками.

Ключевые слова: обзор, микромеханика, гироскоп, конструкция, принцип функционирования, поверхностные акустические волны, кольцевой волновой гироскоп, автоколебания.

Tirtichny A. A., Skalon A. I. Micromechanical gyroscopes: development and perspectives

There is a short overview of design and principle of operation of vibrating beams gyroscopes and vibrating ring gyroscopes. Principal disadvantages of such constructions are revealed. The short description of design and principle of operation of autooscillation (self-oscillation) micromechanical gyroscope are adduced. Showed that this principles allow to solve a lot of problems those are connected with described problems.

Keywords: overview, micromechanics, gyroscope, construction, principle of operation, vibrating beam, vibrating ring, vibrating plate, autooscillation (self-oscillation).

Библиография + … 69

* * *

Contents and abstracts … 71