Датчики и системы, № 10, 2016

Sensors and Systems, N 10, 2016

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

C O N T E N T S AND A B S T R A C T S

ТЕОРИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

THEORY AND CONSTRUCTION PRINCIPLES OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

Дорофеюк А. А., Дорофеюк Ю. А., Мандель А. С., Спиро А. Г., Чернявский А. Л., Шифрин М. А.

КОНЦЕПЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ПОДСИСТЕМЫ МАРШРУТИЗАЦИИ ПАЦИЕНТОВ В ПАЦИЕНТ-ОРИЕНТИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ КРУПНОЙ КЛИНИКОЙ … 3

Аннотация: Рассмотрена специфика разработки интеллектуальной информационной подсистемы маршрутизации, предназначенной для управления потоками пациентов при оказании лечебно-диагностических услуг в медицинском учреждении (на примере клиники нейрохирургического профиля). Разработка ведется с использованием современных информационных технологий, в том числе методов коллективной многовариантной экспертизы и алгоритмов интеллектуального анализа сложно организованных данных. По результатам проведенной коллективной многовариантной экспертизы были сформулированы основные положения концепции адаптивной интеллектуальной информационной подсистемы маршрутизации.

Ключевые слова: пациент-ориентированные медицинские системы, процесс маршрутизации пациентов, пара пациент – заболевание как объект маршрутизации, типизация (структуризация) маршрутов во времени, экспертно-классификационные методы интеллектуального анализа и прогнозирования, информационные технологии управления.

Dorofeyuk A. A., Dorofeyuk J. A., Mandel A. S., Spiro A. G., Chernyavskiy A. L., Shifrin M. A.

THE CONCEPT OF INTELLECTUAL SUBSYSTEM PATIENTS ROUTING IN A PATIENT-ORIENTED LARGE CLINIC MANAGEMENT SYSTEM … 3

Abstract: The development peculiarities of the intelligent information routing subsystem are designed to manage the patients flow while providing treatment and diagnostic services in the medical institution (on the example of the neurosurgical clinic). The development is conducted with use of modern information technologies, including methods of collective multivariate expertise and mining algorithms highly organized data. This subsystem is one of the main blocks of a patient – oriented management system of diagnostics and treatment processes at large-scale medical institution. On the results of the collective multivariate expertise has formulated the basic provisions of the adaptive intelligent information subsystem routing concept.

Keywords: patient-oriented medical system, the patients routing process, a pair of patient – disease such as object routing, typing (structuring) of routes in time, expert-classification methods for data mining and forecasting, information technology for management and control.

Серьезнов А. Н., Колосков А. А., Брагин А. А., Кузнецов А. Б., Лукьянов А. В.

АНАЛИЗ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ВСТРОЕННОГО КОНТРОЛЯ КОНСТРУКЦИИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ … 9

Аннотация: Рассмотрено создание беспроводного интеллектуального датчика для встроенных систем контроля конструкции летательных аппаратов. Разработана функциональная схема датчика и выбрана номенклатура элементов, входящих в его состав. На основе анализа технологий по обеспечению автономного питания, предложена схема работы системы питания, основанная на применении подзаряжаемых источников тока – ионистров и подзарядке их беспроводным способом индукционной передачи энергии через радиопрозрачные вставки в обшивке конструкции летательного аппарата.

Ключевые слова: система встроенного контроля, интеллектуальный датчик, ионистр, ZigBee.

Seryeznov A. N., Koloskov A. A., Bragin A. A., Kuznetsov A. B., Lukyanov A. V.

ANALYSIS AND CHOICE OF ELEMENTS OF INTEGRATED MONITORING SYSTEM OF A DESIGN OF AIRCRAFT … 9

Abstract: In this paper, we create wireless smart sensor for integrated monitoring system of a design of Aircraft. The structurally functional scheme of the sensor is developed and the nomenclature of the elements which are its part is chosen. On the basis of the analysis of technologies on ensuring self-contained power, the scheme of work of a power supply system based on application of the rechargeable current sources – pseudocapacitors, and recharge by their wireless way of induction transmission of energy through radiotransparent inserts in an aircraft design covering is offered.

Keywords: integrated monitoring system, smart sensor, pseudocapacitor, ZigBee.

Низаметдинов А. М.

ИЗМЕРЕНИЕ ДОБРОТНОСТИ И СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВИБРОВИСКОЗИМЕТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА … 15

Аннотация: Рассмотрены режимы работы колебательной системы вибровискозиметрического датчика, предназначенного для измерения вязкости и плотности жидкостей в процессе их охлаждения и нагрева. Предложен режим работы колебательной системы датчика с поддержанием заданного значения разности фаз между сигналом возбуждения и сигналом отклика путем подстройки частоты возбуждающего сигнала. Экспериментально подтверждено, что предлагаемый режим позволяет существенно упростить измерение добротности и собственной частоты и снизить погрешности для колебательной системы с малой добротностью.

Ключевые слова: колебательные системы с одной степенью свободы, вынужденные колебания, добротность, собственная частота, вибровискозиметрический датчик, разность фаз.

Nizametdinov А. M.

MEASUREMENT OF Q-FACTOR AND EIGEN FREQUENCY OF OSCILLATORY SYSTEM OF VISCOSITY SENSOR … 15

Abstract: Operation modes of oscillatory system of viscosity sensor are discussed. The sensor is designed to measure viscosity and density of liquids in the process of cooling and heating. We propose a mode of operation of the sensors vibration system to maintain a given value of the phase difference between the excitation signal and the response signal by adjusting the frequency of the excitation signal. It is experimentally confirmed that the proposed mode can significantly simplify the measurement of quality factor and eigen frequencies and reduce errors for oscillatory systems with low Q-factor.

Keywords: oscillatory system with one degree of freedom, forced oscillations, Q-factor, eigen frequency, oscillatory viscosity sensor, phase difference.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

Представляет Специальное конструкторское бюро
средств автоматизации морских исследований ДВО РАН

Special Research Bureau for Automation of Marine Researches FEB RAS presents

Мироненко М. В., Карачун Л. Э., Василенко А. М., Шостак С. В.

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСВЕТНЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА С УЧЕТОМ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНАЛА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН … 21

Аннотация: Рассмотрена модель формирования волнового фронта акустической волны и ее приема линейной антенной. Показано, что место морского объекта может быть определено на основе пространственной структуры фазового фронта просветного акустического поля на основе расчета его обратной лучевой структуры. Рассмотренные решения обеспечивают возможность обнаружения и определения координат подводных источников излучения информационных волн.

Ключевые слова: модель волнового фронта акустической волны; линейная приемная антенна; программа расчета обратной лучевой структуры просветного акустического поля; определение координат подводных источников информационных волн.

Mironenko M. V., Karachun L. E., Vasilenko A. M., Shostak S. V.

FORMATION OF LUMINAL SONAR MONITORING SYSTEMS WITH CONSIDERING OF CORRELATION CHARACTERISTICS OF THE WAVES PROPAGATION CHANNEL … 21

Abstract: The model of the wave front of the acoustic wave and its receiving by linear antenna is considered. It is shown, that the marine object space can be determined on the base of the spatial structure of the phase front of transmissive acoustic field by calculating its reciprocal beam structure. It is shown, that the considered solutions make it possible to detect and determine the coordinates of underwater radiation sources of information waves.

Keywords: model of the wave front of the acoustic wave; linear reception antenna; a program for calculating the reverse beam structure of transmissive acoustic field; determination of coordinates of underwater sources of information waves.

Зайцев А. И., Костенко И. С., Кузнецов К. И., Леоненков Р. В., Береснев П. О.

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СТАНЦИЯ НАБЛЮДЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН В ОХОТСКОМ МОРЕ … 27

Аннотация: Представлены результаты натурных измерений уровня моря в районе мыса Свободный (юго-восточное побережье о. Сахалин), проведенных с помощью регистратора “Волнограф” разработки СКБ САМИ ДВО РАН. Анализ полученных записей колебаний уровня моря осуществлен с применением линейной теории гидростатического давления и нелинейно-дисперсионной теории. По результатам измерений прибора в реальных условиях зарегистрировано 76 волн с высотой более 0,5 м, подпадающих под определение аномальных.

Ключевые слова: аномальная волна, придонное давление, натурные измерения.

Zaytsev A. I., Kostenko I. S., Kuznetsov K. I., Leonenkov R. V., Beresnev P. O.

MEASURING STATION OF OBSERVATIONS OF SURFACE WAVES IN THE OKHOTSK SEA … 27

Abstract: At 2014–2015 the Staff of Special Research Bureau of Automation of Marine Researches of Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, using own development "Volnograf", have taken natural measurements of sea level near the Svobodny cape (the southeast coast of Sakhalin Island). Has been done the analysis of the received records of fluctuations of sea level with use linear the hydrostatic pressure and the nonlinear and dispersive theory. By the results of measurements of the device 76 waves with height more than 0. 5 m getting under definition of abnormal have been in actual practice registered.

Keywords: rogue wave, bottom pressure, field measurement.

Тихончук Е. А., Зайцев А. И., Волков А. Е.

НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ДРЕЙФОМ ЛЬДА В ОХОТСКОМ МОРЕ С ПОМОЩЬЮ РЛС … 32

Аннотация: Рассмотрены особенности ледового режима, выявлены факторы, определяющие характер дрейфа льда. Проведен анализ всей доступной информации о характеристиках ледового режима, исследованы возможности прогнозирования ледовых условий. Исследование организовано с помощью высокоточной радиолокационной станции морского исполнения FURUNO FAR-2117.

Ключевые слова: дрейф льда, наблюдение за ледовой обстановкой, радиолокационная станция.

Tikhonchuk E. A., Zaitsev A. I., Volkov A. E.

RADAR MONITORING OF THE ICE DRIFT IN THE OKHOTSK SEA … 32

Abstract: The study of the ice regime, factors that determine the nature of the ice drift, are of considerable practical and scientific interest. Ice drift is very important hydrometeorological characteristics, which largely determines the economic activity on the coast of the Arctic and sub-Arctic seas. The process of ice formation in winter is observed in all surrounding seas of Russia, this is the peculiarity of its geographical position. For this reason, the collection of all available information about characteristics of the ice regime, the study of forecasting of ice conditions is particularly relevant.

Keywords: ice drift, monitoring the ice conditions, the radar station.

Системы автоматизированного проектирования коммутационных структур электронных средств

Computer-aided design of electronic means of connection structures

Власов А. И., Гриднев В. Н., Жалнин В. П., Емельянов Е. И.

МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОММУТАЦИОННЫХ СТРУКТУР В СРЕДЕ ALTIUM DESIGNER. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ … 37

Аннотация: Представлен следующий этап проектирования электронных коммутационных структур – схемотехническое проектирование. Приведены основные этапы создания принципиальной схемы устройства, в которой использованы основные элементы библиотек автоматизированной среды, ранее созданных пользователем при помощи специализированных редакторов Altium Designer. Краткое проанализированы основные элементы интерфейса схематического редактора Altium Designer. Создание принципиальной схемы элемента сенсорной системы рассмотрено на примере усилителя низкой частоты с выходом на три составляющие спектра. Даны рекомендации по процессу компиляции проекта и проверки его на ошибки.

Ключевые слова: печатная плата, Altium Designer, библиотека компонентов, посадочные места, транзистор, схемотехника, нормы проектирования.

Vlasov A. I., Gridnev V. N., Zhalnin V. P., Yemelyanov E. I.

TECHNIQUE OF COMPUTER-AIDED DESIGN OF ELECTRONIC SWITCHING STRUCTURES IN THE ENVIRONMENT OF ALTIUM DESIGNER. CIRCUITRY DESIGN … 37

Abstract: In this operation the 5^th design stage of electronic switching structures – circuitry design is provided. The main stages of creation of the schematic diagram of the device in which basic elements of the libraries of the automated environment which are earlier created by the user by means of the specialized Altium Designer editors are used are given. Short basic elements of the interface of the schematic Altium Designer editor are analyzed. An example of creation of the schematic diagram of an element of sensor system on the example of the amplifier of low frequency with an output on 3 spectrum components is reviewed. Recommendations about compile process of the project and its check on errors are made.

Keywords: printed circuit board, Altium Designer, library of components, seats, transistor, circuit engineering, design norms.

***

Олейник А. С., Медведев М. А.

УСТРОЙСТВО ВИЗУАЛИЗАЦИИ ИНФРАКРАСНОГО И ТЕРАГЕРЦОВОГО ИЗЛУЧЕНИЙ … 46

Аннотация: Рассмотрены принципы действия известных устройств визуализации ИК- и ТГц-излучений. Предложена новая конструкция визуализатора для анализа пространственно-энергетических характеристик ТГц-ИК-излучений с конвертером излучений, состоящим из тонкой слюдяной подложки, покрытой термочувствительным слоем из Al-VO_x, на обратной которой нанесена тонкая периодическая структура в виде алюминиевой сетки. Приведены технические характеристики визуализатора.

Ключевые слова: визуализация, терагерцовый диапазон, инфракрасный диапазон, термохромная среда VO_x, резонансное поглощение.

Oleynik A. S., Medvedev M. A.

DEVICE FOR IMAGING INFRARED AND TERAHERTZ RADIATIONS SOURCES … 46

Abstract: The existing devices for imaging infrared and terahertz radiations sources are discussed. The new construction of THz-IR converter comprising thin mica substrate, heat-sensitive layer Al-VO_x, thin aluminum grid is suggested. Technical characteristics of new device intended for imaging IR and THz radiations sources in manufacturing practice are showed.

Keywords: visualization, terahertz radiation, infrared radiation, thermochromic VO_x layer, resonance absorption.

Лункин Б. В., Криксунова Н. А.

РАДИОЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ СРЕДЫ ДЛЯ ИНВАРИАНТНЫХ К ЗНАЧЕНИЯМ ЕЕ ПРОВОДИМОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ … 51

Аннотация: Предложена структура радиочастотного датчика уровня и проводимости электропроводной среды, в котором возбуждаются колебания на двух резонансных частотах. По экспериментальным данным получены аппроксимирующие функции для определения зависимости резонансной частоты от контролируемых параметров и по ним исследован алгоритм измерения. На базе разработанного алгоритма датчик обеспечивает высокую точность измерения, при этом он прост в реализации.

Ключевые слова: радиочастотный датчик, уровень, электропроводность, двухканальная структура, алгоритм измерения.

Lunkin B. V., Kriksunova N. A.

THE RADIO FREQUENCY LEVEL SENSOR OF CONDUCTIVE MEDIUM FOR THE INVARIANT TO THE VALUES OF ITS CONDUCTANCE MEASUREMENTS … 51

Abstract: The structure of the radio-frequency level sensor and the conductivity of a conductive medium in which the oscillations are excited at two resonance frequencies. The experimental data obtained for approximating functions depending on the resonant frequency of the monitored parameters and it investigated the measurement algorithm. On the basis of the developed algorithm the sensor provides high accuracy, thus it is simple to implement.

Keywords: RF sensor, level, conductivity, two-channel structure, the measurement algorithm.

Белов Н. П., Одноворченко П. В., Шерстобитова А. С., Яськов А. Д.

ПРОМЫШЛЕННЫЙ РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДЛЯ КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КАРБАМИДА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ … 57

Аннотация: Рассмотрены конструктивные особенности и основные технико-эксплуатационные параметры промышленного рефрактометра для контроля в режиме реального времени концентрации водных растворов карбамида в технологическом процессе. Приведены результаты исследований рефрактометрических свойств растворов, используемых для настройки, калибровки и отладки программного обеспечения рефрактометра.

Ключевые слова: карбамид, промышленная рефрактометрия, показатель преломления, температурный коэффициент показателя преломления.

Belov N. P., Odnovorchenko P. V., Sherstobitova A. S., Yaskov A. D.

COMMERCIAL REFRACTOMETER SENSOR TO MONITOR AQUEOUS SOLUTIONS OF CARBAMIDE CONCENTRATION IN THE ENGINEERING PROCESS … 57

Abstract: The paper considers design features and basic operational parameters of the commercial refractometer to monitor online concentration of aqueous solutions of carbamide in the engineering process. Results of measurements of refractometric properties of these solutions applied for the adjustment and calibration of the mentioned refractometer software are presented.

Keywords: carbamide, commercial refractometer, refractive index, temperature factor of refractive index.

Мулев М. Ю., Мулев Ю. В.

К МЕТОДИКЕ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ МАНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ … 61

Аннотация: Представлены результаты экспериментальных исследований работы напоромеров с упругими чувствительными элементами из бериллиевой бронзы, проведенных при температуре окружающего воздуха до –83 °C по разным методикам испытаний. Показана экспериментальная установка, а также зависимости показаний прибора на 6 кПа от температуры. Дан расчет температурных коэффициентов.

Ключевые слова: напоромер, упругая мембрана, экспериментальная установка, низкие температуры, зависимость показаний от температуры.

Mulev M. Y., Mulev Y. V.

THE METHODOLOGY FOR THE TESTING OF PRESSURE DEVICES AT LOW TEMPERATURES … 61

Abstract: Experimental studies of working gauges with elastic sensing elements from beryllium bronze at ambient temperatures up to –83 °C, for a variety of testing techniques, experimental setup, depending on the readings of 6 kPa, the temperature, the calculation of the temperature coefficients.

Keywords: capsule manometer, elastic membrane, experimental installation, low temperatures, dependence of indications on temperature.

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПУБЛИЦИСТИКА

SCIENTIFIC AND TECHNICAL PUBLICISM

Волкова В. Н., Черный Ю. Ю.

СЕМЬ ИДЕЙ ПРОФЕССОРА Ф. Е. ТЕМНИКОВА: ОТ ТЕОРИИ ИЗМЕРЕНИЙ К ВЫСШИМ СИСТЕМАМ … 65

Аннотация: Представлен вклад идей советского ученого Ф. Е. Темникова (1906–1993 г.) в развитие ряда научных направлений, которым он давал собственные названия – центротехника, информатика, системотехника.

Ключевые слова: Темников Ф. Е., высшие системы, информатика, метод развертывающего преобразования, системотехника, теория измерений, центротехника.

Volkova V. N., Chernyy Yu. Yu.

SEVEN IDEAS F. E. TEMNIKOVA: FROM THEORY TO MEASURING SYSTEMS HIGHER … 65

Abstract: The article presents the contribution of ideas of the Soviet scientist F. E. Temnikov (1906–1993) to the development of a number of scientific fields, which he gave their own names – centertechnics, informatics, systems engineering.

Keywords: Temnikov F. E., informatics, top systems, scanning method of conversion, systems engineering, measurement theory, centertechnics.