Датчики и системы, № 4,2012 г.

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

Приборостроение Сибири

Комаров В. А., Глинченко А. С., Сарафанов А. В. Распараллеливание функциональных операций в многопользовательских распределенных измерительно-управляющих системах … 2

Предложен способ улучшения эксплуатационных характеристик многобъектовых распределенных измерительно-управляющих систем автоматизации научных и учебных экспериментальных исследований коллективного пользования. Получены аналитические соотношения, характеризующие зависимость пропускной способности систем от параметров и режимов их функционирования. Приведены результаты исследования эффективности способа посредством математического моделирования для различных соотношений параметров системы.

Ключевые слова: многопользовательский режим, распределенные измерительно-управляющие системы, дистанционный эксперимент, удаленный доступ, Интернет.

Komarov V. A., Glinchenko A. S., Sarafanov A. V. Parallelization of functional operations in the multi-user distributed measuring - controlling system

Method for improvement the operating characteristics of multi-object distributed measuring-controlling system of automation of scientific and training experimental researches for collective use is proposed. The analytic relations that describe the dependence of systems throughput capacity increase on parameters and modes of their operation have been obtained. The results of method efficiency research using the mathematical modeling for various ratios of system parameters are presented.

Keyword: multi-user mode, distributed measuring-controlling system, remote experiment, remote access, Internet.

Гилев В. М., Гаркуша В. В., Мишнев А. С. и др. Аппаратно-программный комплекс для создания систем автоматизации … 6

Разработан аппаратно-программный комплекс для создания систем автоматизации как научных экспериментов, так и управления технологическими процессами. Комплекс отличается гибкостью, возможностью работы с оборудованием различного типа, возможностью синхронизации работы всех устройств, входящих в его состав.

Ключевые слова: система сбора данных, датчики, АЦП, контроллер, компьютерная сеть, сервер, база данных, АРМ.

Gilyov V. M., Garkusha V. V., Mishnev A. S., et al. Hardware-software complex for automation systems creation

A hardware-software complex intended for creation of automation systems for research experiments and management of technological processes is developed. The complex is characterized by flexibility, possibility of use with various equipments and synchronization of operation of all its components.

At present, on the basis of the above complex a control system of a hypersonic wind tunnel of Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS is created.

Keywords: data acquisition system, sensors, ADC, controller, computer network, database server, automated workplace.

Булдаков М. А., Корольков В. А., Матросов И. И. и др. Газоанализатор на основе спонтанного комбинационного рассеяния света: возможности и перспективы … 10

Разработан макет газоанализатора, основанного на использовании явления спонтанного комбинационного рассеяния света и способного одновременно контролировать все молекулярные составляющие газовой среды. Экспериментально исследовано повышение чувствительности газоанализаторв вследствие сжатия исследуемого газа. Оценена чувствительность макета газоанализатора.

Ключевые слова: спонтанное комбинационное рассеяние света, макет газоанализатора, чувствительность, сжатие газовых сред.

Buldakov M. A., Korol'kov V. A., Matrosov I. I., et al. Raman gas analyzer: potential and prospects

A gas analyzer prototype has been developed based on Raman scattering phenomenon. This gas analyzer is capable to monitor simultaneously all molecular components in a gas medium. The sensitivity improvement of the Raman gas analyzer due to gas media compression was experimentally investigated. The sensitivity of the gas analyzer prototype was estimated.

Keywords: raman scattering, raman gas analyzer, sensitivity, gas media compression.

Патюков В. Г., Патюков Е. В., Шатров В. А. Оценка длительности временных интервалов сигналов частотных датчиков … 14

Исследован новый метод оценки длительности временных интервалов сигналов частотных датчиков, основанный на формировании вспомогательных интервалов, учитывающих параметры исследуемых сигналов. Анализ погрешностей показал возможность измерения коротких временных интервалов, включая пикосекундный диапазон, при существенном уменьшении среднеквадратического значения погрешности дискретности.

Ключевые слова: временные интервалы, частотные датчики, погрешности измерения.

Patyukov V. G., Patyukov E. V., Shatrov V. A. Estimation the duration of frequency sensors signals time intervals

The novel method for estimation the duration of frequency sensors signals time intervals based on the generation of secondary intervals taking into account the parameters of investigated signals has been investigated. Error analysis showed the possibility to measure the shot time intervals, including pico-femtosecond range under the decrease of RMS discreteness error.

Keywords: time intervals, frequency detector, the measurement error.

Грицкевич Е. В. Минимизация погрешности измерений оптико-электронного координатного датчика … 18

Рассмотрены вопросы моделирования оптико-электронного датчика, предназначенного для измерения координат точечных излучателей. Сделан вывод о возможности квазиоптимального согласования размеров чувствительной площадки фотоприемника и радиуса кружка рассеяния объектива по критерию минимизации погрешности измерения.

Ключевые слова: моделирование, измерение, погрешность, согласование, оптико-электронная система.

Gritskewich E. W. Measurement error minimization of electro-optical coordinate sensor

The problems of electro-optical sensor simulation for measurement the point radiator coordinates are considered. The conclusion about the possibility of quasioptimal harmonization for sizes of photo-detector sensitive plane and objective blur circle radius by the criterion of measurement error minimization is made.

Keywords: simulation, measurement, accuracy, harmonization, electro-optical system.

Верхогляд А. Г., Макаров С. Н., Ступак М. Ф. Высокопроизводительная система контроля геометрии крупногабаритных распределенных объектов … 20

Представлена система, предназначенная для контроля в режиме “on-line” положения в пространстве большого массива (более 1000) точек, принадлежащего поверхности объекта сложной формы. Система создана на основе сети распределенных датчиков расстояния, разработанных специально для этой системы. Помехоустойчивый, малогабаритный, бесконтактный датчик позволяет измерять расстояния до объекта в диапазоне 40 мм с погрешностью не более 0,1 мм и частотой опроса более 10³ Гц.

Ключевые слова: контроль формы поверхности, распределенная сеть датчиков, триангуляционный датчик.

Verkhogliad A. G., Makarov S. N., Stupak M. F. High-productive system for large-size distributed objects geometrical parameters inspection

The article presents a measurement system designed for “on-line” high throughput simultaneous optical inspection of large set of geometrical parameters (more than 1000 points) defining geometry of some complex surface. The measurement system is based on the distributed network of optical distance sensors. Specialized optical sensor as basic system element was developed for this purpose. Among its features are the following: noncontact measurement, high optical and electromagnetic noise immunity, small footprint, and mass-production oriented. The system allows measuring up to 1700 linear distance parameters simultaneously in the range of 40 mm, with accuracy (3σ) of 0.1 mm and sampling rate of at least 10³ Hz.

Keywords: surface geometry inspection, distributed network of sensors, triangulation sensor.

Белобородов А. В., Гущина А. А., Завьялов П. С. и др. Оптико-электронный контроль керамических колец … 25

Представлены результаты разработки оптико-электронной установки для бесконтактного контроля размеров изделий из вакуумной керамики, в том числе c металлизированной поверхностью. Установка позволяет измерять и контролировать следующие геометрические параметры кольцевых изделий: внутренний и наружный диаметры, соосность цилиндрических поверхностей, высоту, плоскостность и параллельность торцевых поверхностей с погрешностью 5–10 мкм (в зависимости от параметра), а также наличие дефектов – сколов на кромках.

Ключевые слова: керамические кольца, теневой метод, структурное освещение, дифракционный оптический элемент, телецентрический объектив.

Beloborodov A. V., Gushchina A. A., Zav’yalov P. S., et al. Optoelectronic inspection for ceramic rings

The results of optoelectronic system development for noncontact inspection the dimensions of articles from vacuum ceramics, including the articles with metalized surfaces are presented. System allows measuring and inspecting the following ring articles geometrical parameters: inner and outer diameters, cylindrical surfaces alignment, height, flatness and parallelism of end surfaces with error of 5-10 mm (depending on parameter), as well as the defects presence, namely: chipping on edges.

Keywords: ceramic rings, shadow method, structured light, diffractive optical element, telecentric lens.

Кураков С. А. Система автономного мониторинга состояния окружающей среды … 29

Представлена система автономного мониторинга состояния окружающей среды “САМ”, предназначенная для мобильных и стационарных долговременных автоматических измерений параметров атмосферы, почвы и водоемов. Отличие от уже имеющихся измерительных систем заключается в сочетании: низкого энергопотребления, широкого набора подключаемых датчиков, необслуживаемого режима работы, работоспособности в широком диапазоне условий эксплуатации, низкой цены. Разработан ряд датчиков, отличающихся от аналогов низкой ценой и высокими характеристиками.

Ключевые слова: автоматическая метеостанция, термометр, автономный измеритель профиля температуры.

Kurakov S. A. Environmental condition autonomous monitoring system

System for environmental condition autonomous monitoring “SAM”, intended for mobile and stationary long-term automatic measurements of atmosphere, ground and basins parameters has been developed. The distinctive feature of this system consists in low power consumption, wide set of connected sensors, maintenance-free mode, functionality in operational conditions wide range. The number of sensors different from analogs by low cost and high technical performances is produced (developed).

Keywords: automatic weather stations, temperature sensor, autonomous profile thermometer.

Шталин С. Г., Гордеев В. Ф., Малышков С. Ю. и др. Регистратор импульсных электромагнитных полей для мониторинга геодинамических процессов и геофизической разведки … 32

Приведено описание регистратора естественного импульсного электромагнитного поля Земли в диапазоне очень низких частот. Показаны возможности его использования для изучения глубинного строения земной коры, обнаружения в земной коре скрытых геологических разломов, разрывных нарушений, поиска месторождений полезных ископаемых, включая месторождения нефти и газа, анализа и оценки сейсмической ситуации в сейсмоактивных районах и активности геодинамических процессов.

Ключевые слова: регистратор, геофизическая разведка, импульсное электромагнитное поле, диапазон очень низких частот.

Shtalin S. G., Gordeev V. F., Malyshkov S. Yu., et al. EM field recording unit for monitoring the geodynamic processes and geophysical prospecting

The recording unit and areas of its applications are based on principally new physical concepts of sources and mechanisms of originating the Earth’s natural pulse electromagnetic field (ENPEMF) in a range of very low frequencies. The ENPEMF originates in the Earth’s crust due to its continuous geodynamic motion. The recording unit allows conducting fundamental researches in geosciences, understanding the interrelation and interaction of lithospheric processes and the atmosphere, developing systems of operating earthquake prediction and investigating the kinetics and mechanics of cryogenic processes in conditions of global climate changes. Applying the recording unit makes it possible to study the interior structure of the Earth, detect hidden geologic faults and fractures in the crust, search for mineral deposits including oil and gas fields, analyze and assess the seismic situation and geodynamic activeness in seismically active areas.

Keywords: recording unit, geophysical prospecting, pulse electromagnetic field, very low-frequency range.

Кутенкова Е. Ю. Оптоэлектронный многопараметровый автоматический колориметр … 37

Рассмотрена новая конструкция оптоэлектронного многопараметрового колориметра, отличительными особенностями которого является стационарное выполнение кюветы, когда она может устанавливаться в ходе технологического процесса перекачки жидкости, а также наличие (n + 1) оптопар, позволяющее контролировать наличие n компонентов в составе жидкостей.

Ключевые слова: лазерный диод, фотоприемник, оптопара, кварцевая кювета, полупрозрачные жидкости, сумматор, блок обработки фотоэлектрического сигнала, измерительный прибор.

Kutenkova E. J. Optoelectronic multiparameter automatic colorimeter

The novel design of optoelectronic multiparameter colorimeter is proposed. The distinctive features of it are that the cuvette is made stationary and can be installed during the technological process of liquid pumping. The presence of (n +1) optoelectronic couple allows one to inspect the presence of n components in liquids.

Keywords: laser diode, photo detector, optoelectronic couple, quartz cuvette, translucent liquid, an adder, photoelectric signal processing unit, measuring device.

Гордеев В. Ф., Малышков С. Ю., Шталин С. Г. и др. Система измерений прогибов и колебаний пролетных строений при статических и динамических нагрузках … 39

Приведено описание многоканальной измерительной системы измерения вертикальных перемещений пролетных строений при статических и динамических нагрузках. В основу измерений положен принцип акустической локации. Показаны возможности системы для оценки несущей способности пролетных строений автодорожных мостов.

Ключевые слова: пролетные строения, прогибы, статика, динамика, ультразвук, грузоподъемность.

Gordeev V. F., Malyshkov S. Yu., Shtalin S. G., et al. A system for spans sagging and vibrations measuring under static and dynamic loads

This paper covers a description of a multi-channel system intended for monitoring the vertical movements of spans under static and dynamic loads. Measurements are based on an acoustic radar principle. The system capabilities for estimation the bearing capacity of road bridges spans are presented.

Keywords: spans, sags, statics, dynamics, ultrasonic sound, bearing capacity.

Гилев В. М., Башуров В. В., Шиплюк А. Н., Шпак С. И. Дистанционное измерение угловых перемещений … 42

Приведено описание программно-аппаратных средств системы, предназначенной для дистанционного автоматизированного измерения угловых перемещений. Система построена на основе специального электронного датчика – инклинометра, с помощью которого производится непосредственное измерение угла атаки. Результаты измерений отображаются на электронной панели, также они могут передаваться по линии связи на управляющий компьютер.

Ключевые слова: аэродинамическая труба, система сбора экспериментальных данных, измерение угла атаки, АЦП, персональный компьютер, программное обеспечение.

Gilyov V. M., Bashurov V.V., Shiplyuk A. N., Shpak S. I. Remote measurement of angular movings

A description of hardware-software of the system intended for remote automated measurement of angular moving is reported. The system is constructed on the basis of special electronic sensor – an inclinometer which is used for direct measurement of the angle of attack. Results of measurements are displayed on the electronic panel, besides they can be transferred through the communication line to the operating computer.

Keywords: wind tunnel, experimental data acquisition, measurement of angle of attack, ADC, personal computer, software.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

Кониченко А. А. Устройство классификации последовательностей сигналов … 46

Предложена структура устройства для классификации последовательностей цифровых сигналов. В основе классификации лежит критерий принятия решений, основанный на кодах.

Ключевые слова: цифровой сигнал, устройство классификации.

Konichenko A. A. The device classification for sequences of signals

The structure of the device for the classification of sequences of digital signals is proposed. The classification criterion is the decision-making based on the codes.

Keywords: digital signal, the device classification.

Капля В. И., Капля Е. В. Идентификация динамических характеристик энкодера … 49

Описан экспериментально-теоретический метод идентификации динамических характеристик энкодера. Определены динамические характеристики двух современных энкодеров.

Ключевые слова: энкодер, датчик угла поворота, идентификация динамических характеристик, модель системы измерений, вращающий момент.

Kaplia V. I., Kaplia E. V. Identification of dynamic characteristics of encoder

The method of identification of dynamic characteristics of encoder is circumscribed experimental - theoretical. The dynamic characteristics of two modern encoders are defined.

Keywords: encoder, sensor of turn angle, identification of dynamic characteristics, model of system of measurements, torque.

Образцов Р. М. Мультиплицированные пьезоэлектрические приводы для применения в авиатехнике … 53

Рассмотрен класс мультиплицированных пьезоприводов, разработанных специально для управления закрылками самолета или профилем лопастей несущего винта вертолета. Эти приводы имеют большие относительные деформации (до 3 %), большое блокирующее усилие (до 1 кН), а также потребляют небольшую электрическую мощность.

Ключевые слова: пьезоактюатор, многослойная структура, ход актюатора.

Obraztsov R. M. Amplified piezoelectric actuators for air applications

Amplified piezoelectric actuators offer large displacements (up to 1mm), precise and fast motion of working devices. A specific class of amplified piezo actuators has been developed special for driving flaps of airplane or active flaps of helicopter blades. These driving gear offer large deformation (up to 3%), and large forces (up to 1kN) while needing low Electrical power.

Keywords: piezoactuator, multilayer structure, stroke of the actuator.

Иванов Н. С., Решетникова В. П. Видеодатчик с предварительной обработкой изображения … 57

Предложена структура видеодатчика с предварительной обработкой изображения, заключающейся в фильтрации изображения известными масочными фильтрами.

Ключевые слова: видеодатчик, КМОП приемник излучения, обработка изображений.

N. S. Ivanov, V. P. Reshetnikova. Video sensor with image pre-processing

The structure of video sensor with image pre-processing, which consists in filtering the image known mask filters.

Keywords: video sensor, CMOS sensor, image processing.

Дмитриенко А. Г., Блинов А. В., Трофимов А. Н., Трофимов А. А. Датчики частоты вращения на основе модуля Виганда … 62

Рассмотрена возможность построения различных вариантов датчиков частоты вращения с использованием модуля Виганда. Представлен один из вариантов датчика частоты вращения, разработанного в НИИФИ (г. Пенза) и дана функциональная схема вторичного преобразователя.

Ключевые слова: датчик, частота вращения, чувствительный элемент, модуль Виганда, ротор.

Dmitrienko A. G., Blinov A. V., Trofimov A. N., Trofimov A. A. Rotation frequency sensors based on Wiegand modules

The possibility of construction of different variants of rotation frequency sensors with using of Wiegand modules was considered. One of the variants of rotation frequency sensor developed in Scientific research institute of physical measurements (Penza city) is presented and functional diagram of secondary transducer is given.

Keywords: sensor, rotation frequency, sensing element, Wiegand module, rotor.

Брежнева Е. О. Многофакторное моделирование функции преобразования металлооксидных датчиков СО … 64

Представлен вариант модели полупроводникового датчика СО на основе оксида олова. Построенная зависимость электрического сопротивления датчика от концентрации СО учитывает влияние влажности, температуры, давления и интерферирующего газа водорода.

Ключевые слова: полупроводниковый газочувствительный датчик, оксид олова, сопротивление, влияние температуры, влажности, давления, интерферирующих газов.

Brezhneva E. O. Multifactor simulation of transformation function of metal-oxide CO sensors

Model variant of semiconductor CO detector is presented. Determined dependence of detector's electrical resistance from CO concentration takes into account temperature, humidity, pressure and interfering gas (hydrogen) influence.

Keywords: semiconductor gas-sensitive detectors, tin oxide, resistance, temperature, humidity, pressure and interfering gases influence.

ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)

Ицкович Э. Л. Повышение квалификации инженерного персонала служб КИПиА предприятий … 70

Предлагаются организационные формы периодической стажировки (повышения квалификации) инженерного персонала служб КИПиА предприятий химико-технологических отраслей и рациональное содержание лекционных и практических занятий курсов повышения квалификации.

Ключевые слова: повышение квалификации, персонал КИПиА, содержание периодических стажировок.

Itskovich E. L. Professional development of engineering personal of enterprise's control instrumentation and automatics services

Organizational forms of periodical training (professional development) of engineering personal of control instrumentation and automatics services of enterprises of chemical-technological industrial sectors and rational contents of lecturing and practical studies of refresher courses are proposed.

Keywords: professional development, control instrumentation and automatics personnel, contents of periodical training.

Библиография+ … 75

Приглашение к представлению докладов на конференции и симпозиумы … 76

*  *  *

Contents and abstracts … 79