ДАТЧИКИ И СИСТЕМЫ № 1, 2013
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
Джашитов В. Э., Панкратов В. М. Динамическая система гироскопического тренажера с переменным кинетическим моментом. Теория и практика … 2
Построена и исследована нелинейная математическая модель специализированного гироскопического тренажера для рук, применяемого в медицинской и спортивной практике. Разработано поддерживающее программное обеспечение. На основе аналитического и численного анализа полученных динамических уравнений движения осуществлен выбор параметров тренажера и необходимых управляющих воздействий, обеспечивающих существенное увеличение его переменного кинетического момента. Выработаны практические рекомендации по управлению тренажером.
Ключевые слова: гироскопический тренажер с переменным кинетическим моментом, математическая модель, нелинейная динамическая система, программное обеспечение, управляющие воздействия.
Dzhashitov V. E., Pankratov V. M. Dynamical system of gyroscopic body-builder with variable angular momentum. Theory and practice
Nonlinear mathematical model of specialized gyroscopic body-builder for arms used in medical and sporting practice was designed and tested. Supporting software was developed. The choice of body-builder's parameters and necessary control actions ensuring substantial increase of its variable angular momentum was realized on the base of analytical and numerical analysis of obtained dynamical equations of motion. Practical recommendations on body-builder control were elaborated.
Keywords: gyroscopic body-builder with variable angular momentum, mathematical model, nonlinear dynamical model, software, control actions.
Жулев В. И., Львова И. А. Колебательные системы на основе диэлектрических резонаторов для микроволновых измерительных преобразователей перемещений … 7
Предложена модель колебательной системы на основе диэлектрических резонаторов, которая может быть использована при расчете параметров чувствительного элемента первичных микроволновых преобразователей перемещений для контроля параметров технологических процессов и элементов систем управления.
Ключевые слова: колебательная система, диэлектрический резонатор, диапазон перестройки, измерительный преобразователь, малые перемещения.
Zhulev V. I., Lvova I. A. The analysis of oscillatory systems on the basis of dielectric resonators for microwave displacement transducers synthesis
The model of oscillatory system on the basis of dielectric resonators is offered. It can be used for calculation of microwave displacement trаnsducers sensitive element parameters for control technological processes parameters and control systems elements parameters.
Keywords: dielectric resonator, resonant system, tuning range, displacement trаnsducer, small displacement.
Локтюхин В. Н., Антоненко А. В., Челебаев С. В. Синтез вторичного преобразователя для частотных измерительных приборов на основе нейросетевых технологий … 11
Рассмотрены этапы синтеза вторичного преобразователя для частотных измерительных приборов на основе нейросетевых технологий. Приводится пример обучения преобразователя на линеаризацию характеристики частотного датчика уровня электропроводных сред, а также его реализация на ПЛИС.
Ключевые слова: вторичные преобразователи, датчики уровня, искусственные нейронные сети, программируемые логические интегральные схемы.
Loktiukhin V. N., Antonenko A. V., Chelebaev S. V. Synthesis of the secondary converter for the frequency measuring instruments on the basis technologies neural networks
Synthesis stages of function converters for an frequency measuring instruments on a basis neural networks technologies are considered. The example of adjustment (training) of the function converter on the task of a sensor characteristic linearization of a electrowire environments level meter with implementation on FPGA is resulted.
Keywords: secondary сonverters, level sensors, artificial neural networks, programmable logic integrated circuits.
Фаянс А. М. Возможности выявления полного множества структур однозначно разрешимых многоэлементных двухполюсников, состоящих из элементов двух типов … 16
Рассматривается задача построения полного множества структур однозначно разрешимых двухполюсников с элементами двух типов. Предложен и обоснован итерационный алгоритм формирования искомого множества. Следование алгоритму позволило выявить множество структур с одним, двумя и тремя контурами и указать топологические характеристики однозначно разрешимых структур с числом контуров, большим трех.
Ключевые слова: многоэлементные двухполюсники, однозначное определение параметров пассивных двухполюсников.
Fayans A. M. Possibility of revealing complete set of structures uniquely solvable multielement dipoles, consisting of two types elements
The problem of constructing a complete set of structures of uniquely solvable dipoles with the elements of two types is considered. Proposed and justified an iterative algorithm for the formation of the desired set. Following the algorithm allowed to reveal a set of structures with one, two and three loops, and to specify topological characteristics of the uniquely solvable structures with the number of loops a large than three.
Keywords: multielement dipoles, single-valued determination of the parameters of passive dipoles.
Бобылев Д. А. Синусоидальные и полигармонические тестовые сигналы в измерителях-анализаторах импеданса … 23
Рассмотрено применение в измерителях-анализаторах импеданса наряду с синусоидальным тестовым сигналом простых полигармонических сигналов импульсного вида для оптимизации процесса измерения импеданса в диапазоне частот в целях повышения быстродействия и точности.
Ключевые слова: измерение импеданса, фазочувствительное преобразование, полигармонический сигнал, амплитудно-частотная характеристика.
Bobylev D. A. A combined application of the sinusoidal and polyharmonic test signals in measuring instruments-impedance analysers
The possibility of application in measuring instruments-analysers impedance along with sinusoidal test signal simple polyharmonic signals of the pulse type of optimization process for impedance measurement in the frequency range in order to improve the speed and accuracy is discussed.
Keywords: impedance measurements, phase-sensitive detection, polyharmonical test signal, amplitude-frequency characteristic.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ
Степанова Л. Н., Лебедев Е. Ю., Кабанов С. И. и др. Исследование характеристик проволочных и полупроводниковых тензодатчиков, используемых для измерения ударных процессов … 28
Приведены результаты сравнительных испытаний основных технических характеристик (коэффициента тензочувствительности, статической характеристики преобразования, ползучести, температурной стабильности) для проволочных и полупроводниковых нетермокомпенсированных тензодатчиков. Показано, что для измерения относительных деформаций конструкций при кратковременных ударных процессах и при температурных изменениях окружающей среды через относительное приращение сопротивления можно использовать полупроводниковые нетермокомпенсированные тензодатчики.
Ключевые слова: проволочный тензодатчик, полупроводниковый тензодатчик, деформация, тензометрия, коэффициент тензочувствительности, ползучесть, балка, прогиб, сопротивление, система, ударный процесс.
Stepanova L.I., Lebedev E.Yu., Kabanov S.N., et al. Studies of characteristics of wire and semiconductor strain gauges used for a measurement of shock processes
Results of comparative tests of main technical characteristics (thermal sensitivity coefficient, static transformation characteristic, creep, temperature stability) for wire and semiconductor strain gauges without thermal compensation were presented. It was shown that semiconductor strain gauges without thermal compensation can be used for a measurement of relative deformations of structures in short-duration shock processes and in environment temperature variations through relative temperature increments.
Keywords: wire strain-gage, semiconductor strain-gage, deformation, strain mesurements, gage factor, creepage, bolster, deflection, resistance, system, impact process.
Кравченко А. М., Анохин А. М. Новый подход к построению терморегуляторов на основе S-негатрона … 34
Рассмотрены некоторые аспекты уникальных термочувствительных свойств полупроводниковых p-n-структур с S-образной переключательной вольтамперной характеристикой – S-негатронов. Введено понятие пороговой кельвин-вольтовой характеристики преобразования и предложено использовать ее в качестве метрологической основы для построения на S-негатронах температурных преобразователей нового типа. Представлена функциональная схема двухканального терморегулятора на S-негатронах с двухпозиционным регулированием по каждому каналу. Экспериментально выявлены негативные факторы, характерные для переключательного режима при двухпозиционном терморегулировании, и найдено техническое решение по его устранению путем введения цепи корректирующей обратной связи.
Ключевые слова: полупроводник, сенсор, негатрон, S-образная ВАХ, температурный порог, функция преобразования, позиционное регулирование.
Kravchenko A. M., Anohin A. M. New approach to creation of temperature regulators on the basis of S-negatron
Some aspects of unique thermosensitive properties of semiconductor p-n structures with S-shaped switching volt-amper the characteristic, named S-negatronov are considered. The concept of the threshold kelvin-volt characteristic of transformation is entered and it is offered to use it as a metrological basis for construction on S-negatrons temperature converters of new type. In this context the function chart of a two-channel temperature regulator on S-negatron with on-off regulation on each channel is developed and presented. Negative factors characteristic for a switching mode are experimentally revealed at twopozition thermoregulation and the technical decision on its elimination – by introduction of a chain of correcting feedback is found.
Keywords: the semiconductor, sensor control, negatron, S-shaped VACH, temperature threshold, function of transformation, position regulation. .
Серяков А. В. Повышение точности измерения температуры термисторами … 38
Рассмотрен способ повышения точности измерений температуры термисторами за счет привязки температуры к точке перегиба функциональной зависимости логарифма сопротивления термистора и учета временного дрейфа коэффициентов разложения.
Ключевые слова: измерение температуры, точка перегиба функциональной зависимости логарифма сопротивления термистора, дрейф коэффициентов разложения.
Seryakov A. V. The upgrading of the temperature measurement accuracy by thermistors
In the article we consider the question of the upgrading of temperature measurement accuracy by thermistors. The upgrading of the temperature measurement accuracy is performed by means of temperature matching with the inflection point Tinf of the functional dependence of the logarithm of the resistance of thermistor, and accounting drift of the coefficients of decomposition.
Keywords: temperature measurement, inflection point of the functional dependence of the logarithm of the resistance of thermistor, drift of the coefficients of decomposition.
Баранов Вик. А., Баранов Вл. А., Кострикина И. А. Совершенствование метрологического обеспечения измерений температуры при производстве вакуумных электронных приборов … 43
Рассмотрены вопросы повышения точности измерений температуры и метрологической надежности термоэлектрических преобразователей по ГОСТ Р 8. 585-2001 в диапазоне 1000¼1200 °С с применением использования датчиков плавления на основе латуни, меди и мельхиора. Описана методика автоматической коррекции дрейфа статической характеристики термоэлектрического преобразователя в процессе эксплуатации.
Ключевые слова: измерение температуры, термоэлектрический преобразователь, датчик плавления, дрейф статической характеристики датчика температуры, автоматическая коррекция дрейфа.
Baranov Vik. A., Baranov Vl. A., Kostrikina I. A. The improvement of temperature measurement' metrology assurance in producing of vacuum electronic devices
The article deals with the problems of the improvement of the accuracy of temperature measurements and metrological reliability of thermoelectric sensors in accordance with GOST 8.585 P-2001 in the range 1000–1200 °C through the use of fusion sensors based on brass, copper and nickel silver. Here is also described the method of automatic drift correction of the static characteristic of the thermoelectric sensors during the expluatation.
Keywords: temperature measurement, thermoelectric sensor, fusion sensor, the drift of the temperature sensor’ static characteristic, an automatic drift correction.
Арбузов В. П., Мишина М. А., Ларкин С. Е., Водовскова П. Н. Бесконтактный датчик толщины диэлектрических материалов … 44
Описан емкостной датчик, обеспечивающий бесконтактное измерение толщины диэлектрических материалов с измерительной цепью, обеспечивающей инвариантное к параметрам соединительного кабеля преобразование информативного параметра в выходной сигнал.
Ключевые слова: временное разделение каналов, параметрический преобразователь, система базисных функций, условия временного разделения каналов.
Arbuzov V. P., Mishina M. A., Larkin S. E., Vodovskova P. N. The contactless gauge of a thickness of dielectric materials.
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: time division of channels, the parametrical converter, system of basics functions, conditions of time division of channels.
Еремкин В. В., Мараховский М. А., Панич А. Е. и др. Особенности получения сегнетожесткой керамики для использования в многослойных пьезоэлектрических преобразователях …47
Исследовано влияние механической активации на условия синтеза и степень дисперсности порошков, режимы спекания и микроструктуру сегнетожесткой пьезокерамики системы твердых растворов PbZrO3–PbTiO3–Pb(Mn1/3Nb2/3)O3–Pb(Zn1/3Nb2/3)O3. Показано, что температура спекания материала может быть снижена до 1000 °С без изменения химической композиции.
Ключевые слова: пьезоэлектрик, сегнетоэлектрик, многослойная керамика, цирконат-титанат свинца, микроструктура, высокоэнергетический помол.
Eremkin V. V., Marakhovskiy M. A., Panich A. E., et al. Eculiarities of obtaining of hard ferroelectric ceramics intended for use in multilayered piezoelectric transducers
It has been studied the effect of mechanical activation on conditions of synthesis and dispersity of powders, modes of sintering and a microstructure of hard piezoelectric ceramics based on PbZrO3–PbTiO3–Pb(Mn1/3Nb2/3)O3–Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 solid solution system. It is shown, that the temperature of material sintering can be lowered down to 1000 °C without change of a chemical composition.
Keywords: piezoelectric, ferroelectric, multilayered ceramics, lead zirconate-titanate, microstructure, high-energy milling.
Николаев Ю. Н., Пинигин М. А. Повышение эффективности контроля уровня загрязнения атмосферного воздуха … 49
Рассмотрены вопросы повышения эффективности контроля уровня загрязнения атмосферного воздуха. Приведен перечень существующих газоанализаторов, указаны их преимущества и недостатки. Указано на необходимость создания газоанализатора непрерывного контроля с целью более адекватного мониторинга качества атмосферного воздуха.
Ключевые слова: здоровье человека, контроль уровня загрязнения воздуха, газоанализатор, мультисенсор.
Nikolayev Yu. N., Pinigin M. A. The need for establishment of hardware systems for monitoring air quality
The article is devoted to better control the level of air pollution in urban areas. In this paper, an analysis of currently available gas analyzers are their advantages and disadvantages. The author points to the need for continuous monitoring of the gas analyzer in order to more adequately monitor air quality. Improving the accuracy and sensitivity of the continuous monitoring of the gas analyzer is achieved by polisensors.
Keywords: human health, air pollution control, gas analyzers, multisensor.
Левин Ю. К., Попов В. В., Семянистый А. В. Методика измерения малых волн на водной поверхности … 52
Предложена универсальная (не зависящая от условий эксперимента) методика измерения уровня волн малой амплитуды на водной поверхности с помощью резистивного датчика, позволяющая значительно упростить процедуру измерений, исключив необходимость предварительной тарировки.
Ключевые слова: датчик уровня, тарировочная кривая, универсальная методика.
Levin Yu. K., Popov V. V., Semianisty A. V. The universal method of measuring waves on the water surface
Universal technique for the measurement of small amplitude waves on the water surface is proposed. Dimensionless formulae for the device calibration curve contains only numerical constants. The proposed technique essentially simplifies the process of measurement, because of eliminating the need of calibrating each sensor.
Keywords: level sensor, calibration curve, universal methodology.
ИЗМЕРЕНИЯ. КОНТРОЛЬ. АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)
Метрология в 2020-х гг. Реферат … 55
Новости. Анализ рынков датчиков … 65
***
Contents and abstracts … 67