Датчики и системы, № 11, 2016

Sensors and Systems, N 11, 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

Представляет Нижегородский региональный редакционный совет

Nizhny Novgorod Regional Editorial Council presents

Никулин С. М., Терентьев А. А.

НОВЫЙ ПОДХОД К ИЗМЕРЕНИЮ S-ПАРАМЕТРОВ МЕТОДОМ ПЕРЕМЕННОЙ ПРОСТРАНСТВЕННО УДАЛЕННОЙ НАГРУЗКИ … 3

Аннотация: Предложен новый подход к измерению S-параметров СВЧ-устройств с использованием метода переменной пространственно удаленной нагрузки. Приведены схема измерения, расчетные формулы и экспериментальные результаты, обсуждаются перспективы применения.

Ключевые слова: метод переменной пространственно удаленной нагрузки, параметры рассеяния, СВЧ-устройства.

Nikulin S. M., Terentev A. A.

A NOVEL APPROACH TO SCATTERING PARAMETERS MEASURING USING METHOD OF VARIABLE SPATIALLY REMOTE LOAD: DESCRIPTION AND PERSPECTIVES … 3

Abstract: The new approach to measure of scattering parameters based on a variable spatially remote load is proposed. The measurement scheme, evaluation formulas, experimental results showing the perspectives of new approach are presented.

Keywords: method of variable spatially remote load, scattering parameters of high-frequency devices.

Кузин А. А., Мякиньков А. В., Смирнова Д. М.

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ ЦЕЛЕЙ В ПРОСВЕТНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ … 8

Аннотация: Предложено для повышения точности траекторного сопровождения в просветной радиолокационной системе измерять угловые координаты цели относительно как приемной, так и передающей позиций. Получены оценки потенциальной точности измерения координат объекта. Приведены результаты математического моделирования.

Ключевые слова: просветная радиолокационная система, многолучевая антенная решетка, итерационный алгоритм, траекторная обработка.

Kuzin A. A., Miakinkov A. V., Smirnova D. M.

THE IMPROVEMENT IN ACCURACY OF TARGET COORDINATE MEASUREMENT IN FORWARD SCATTER RADAR … 8

Abstract: The paper deals with forward scatter radar and target coordinate measurement relative to the receive and transmit positions. The proposed approach provides improvement in accuracy of target trajectory tracking in comparison with the angle coordinate measurement relative to the receiver. The model of target motion and observation is described. The estimation of potential accuracy of coordinate measurement is obtained. The results of mathematical modeling are presented.

Keywords: forward scatter radar, multi-beam antenna array, iteration algorithm, trajectory processing.

Букварев Е. А., Огурцов А. Г., Рындык А. Г.

МНОГОПРОЦЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ … 14

Аннотация: Рассмотрены варианты построения многопроцессорных модулей цифровой обработки сигналов. Предложен вариант построения такого модуля на основе систем в корпусе, представляющих собой реализацию кластера из четырех процессоров ВН32.

Ключевые слова: цифровая обработка, процессор цифровой обработки, “система в корпусе” обработки данных, многопроцессорный модуль.

Bukvarev E. A., Ogurtsov A. G., Ryndyk A. G.

MULTIPROCESSOR DIGITAL SIGNAL PROCESSING MODULE … 14

Abstract: Existing structure variants of multiprocessor computing modules for digital signal processing are considered. The structure of similar module on the base of high-performance digital signal processor is offered. Improvement of developed module characteristics when “System on chip” for data processing is used is considered.

Keywords: digital signal processing, digital signaling processor, “System on chip” for data processing, multiprocessing system.

Мельников В. И., Иванов В. В., Тепляшин И. А.

ВОЛНОВОДНЫЙ АКУСТОЗОНДОВЫЙ ПРИБОР КОНТРОЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СВОБОДНОГО ГАЗА В ЖИДКОСТИ … 19

Аннотация: Предложена конструкция прибора контроля истинного объемного газосодержания (паросодержания) в потоке жидкости на основе акустического зондирования. Благодаря применению волноводов прибор способен работать длительное время в широком диапазоне температур и давлений контролируемой среды (–200¼+400 °С, 20 МПа). Приведены результаты калибровки прибора дилатометрическим методом в вертикальной трубе. Даны рекомендации по применению прибора.

Ключевые слова: прибор контроля концентрации газа в потоке жидкости, акустическое зондирование, волноводы, паросодержание, тепловая энергетика, химические технологии, нефтедобыча.

Melnikov V. I., Ivanov V. V., Tepljashin I. A.

THE WAVEGUIDE ACOUSTIC DEVICE FOR GAS-CONTENT CONTROL IN THE LIQUID FLOW … 19

Abstract: The new design of the device based on acoustic sensing for the control of the true volumetric gas (vapor) content in the liquid flow was developed. The device is able to operate during long term in the wide temperature (from –200 to +400 °C) and pressure (up to 20 MPa) ranges of controlled medium. The calibrating curve of dependence amplitude signal of device on gas content was linear. The measures gas content was coincident with data measured by dilatometric methods. The recommendations for the use of the device in thermal power engineering, chemical and oil industry are given.

Keywords: control device, of the gas concentration in the fluid flow, acoustic waveguides, void fraction, thermal power, chemical engineering, oil production.

***

Карпов А. В., Восков Л. С., Ефремов С. Г.

МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ БЕСПРОВОДНОЙ СЕНСОРНОЙ СЕТИ ФОТОКАМЕР … 23

Аннотация: На основе анализа существующих подходов к определению энергетической эффективности беспроводной сенсорной сети камер с автономными источниками питания и методов ее повышения предлагается адаптивный подход, учитывающий запросы пользователей. Согласно предлагаемому методу степень обработки изображений оконечными устройствами изменяется таким образом, чтобы минимизировать затраты энергии на передачу информации. Приведены характеристики разработанного макета оконечного устройства.

Ключевые слова: сенсорные сети камер, энергетическая эффективность, централизованная и локальная обработка изображений.

Karpov A. V., Voskov L. C., Efremov S. G.

A METHOD FOR IMPROVING ENERGY EFFICIENCY OF WIRELESS CAMERA SENSOR NETWORKS … 23

Abstract: On the base of the existing approaches study to the energy efficiency determining and increasing for wireless camera sensor networks with autonomous power sources an approach is offered that takes into account users' requests. In proposed approach the degree of image processing by the terminal devices changes so that the energy cost of transmitting data is minimal. Some characteristics of the developed system prototype are given.

Keywords: camera sensor networks, energy efficiency, energy efficiency functioning, centralized and local image processing.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

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. ТОПОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ … 28

Аннотация: Приведены основные этапы работы с функциями топологического редактора PCB AD, отмечены основные элементы и подробно описаны и указаны на рисунках. Также приведена настройка рабочего пространства. Рассмотрен подробный процесс создания топологического рисунка одним из методов, предоставляемых программной средой проектирования печатных плат. Указаны основные требования и нормы проектирования топологии платы и шелкографии, а также структуры самой платы в целом. Представлены настройки правил проектирования топологии и настройки структуры платы. Показан процесс создания формы печатной платы при помощи настроек габаритов и дополнительных инструментов, встроенных в редактор печатных плат PCB. В статье приведен обобщенный алгоритм трассировки и автоматической трассировки проводящего рисунка. Также приведено описание встроенного интеллектуального помощника проектирования печатных плат (New Board Wizard).

Ключевые слова: печатная плата (ПП), трассировка, проводящий рисунок, топология, нормы проектирования, алгоритм, шелкография.

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

TECHNIQUES OF ELECTRONIC DESIGN AUTOMATION OF SWITCHING STRUCTURES IN ALTIUM DESIGNER ENVIRONMENT. PHYSICAL DESIGN … 23

Abstract: The main stages of operation with functions of the topological PCB AD editor are given; basic elements are marked and explicitly are described and specified in figures. Setup of a work space is also given. In operation detailed process of creation of a topological figure is considered by one of the methods provided by a software environment for design of printed circuit boards. The main requirements and norms of topology design of a board and silk screening, and also structure of the board in general are specified. In article settings of rules of design of topology and setup of structure of a board are provided. Also in operation process of creation of the form of the printed circuit board by means of settings of the overall dimensions and additional tools which are built in in the editor of the printed circuit boards PCB is considered. The generalized algorithm of trace and automatic routing of the carrying-out figure is given in article. The description of the built-in intellectual assistant to design of printed circuit boards (New Board Wizard) is also provided.

Keywords: printed circuit board (PCB), tracing, topology, conductive pattern, design standards, algorithm, silkscreen.

***

Кулагин В. П., Кузнецов Ю. М., Львов С. А., Чулкова Г. М., Шустров А. В., Иванов А. И.

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАЛЛООКСИДНЫХ СЕНСОРОВ В УСТРОЙСТВАХ ТИПА "ЭЛЕКТРОННЫЙ НОС" … 39

Аннотация: Приведен обзор сенсоров, изготовленных на основе металлооксидных полупроводников. Рассмотрены технологии и различные варианты выполнения химических сенсоров для использования в устройствах типа “электронный нос” с целью распознавания широкого класса химических веществ. Показаны перспективность применения нейронных сетей для распознавания запаховых образов.

Ключевые слова: сенсор, полупроводниковый датчик, распознавание запахов, “электронный нос”, нейронные сети.

Kulagin V. P., Kuznetsov Yu. M., Lvov S. A., Chulkova G. M., Shustrov A. V., Ivanov A. I.

ASSESS THE FEASIBILITY OF METAL OXIDE SENSORS IN DEVICES SUCH AS "ELECTRONIC NOSE" … 39

Abstract: A review of the chemical (electrochemical) sensors, made on the basis of solid metal oxide semiconductors. We consider the technology and various embodiments of the chemical sensors for use in the type of "electronic nose" devices to detect a broad class of chemicals.

Keywords: sensor, semiconductor sensor, recognition of odors, electronic nose, neural networks.

Юрин А. И., Неборский А. Ю.

КОРРЕКЦИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ И ГИСТЕРЕЗИСА ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНДУКТИВНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ … 48

Аннотация: Предложен алгоритм коррекции нелинейности и гистерезиса функции преобразования индуктивных измерительных преобразователей. Разработан виртуальный прибор для реализации предложенного алгоритма. Приведены результаты экспериментального исследования эффективности предложенного алгоритма на примере дифференциального индуктивного измерительного преобразователя линейных перемещений.

Ключевые слова: индуктивный измерительный преобразователь, гистерезис, функция преобразования, коррекция погрешностей, LabVIEW.

Yurin A. I., Neborsky A. Yu.

CORRECTION OF NON-LINEARITY AND HYSTERESIS OF CONVERSION FUNCTION OF INDUCTIVE MEASURING TRANSDUCERS … 48

Abstract: The features of operation of the inductive transducers. The algorithm of correction of non-linearity and hysteresis of conversion function of inductive transducers. A virtual instrument for the implementation of the proposed algorithm. Experimental research on the effectiveness of the proposed algorithm using a differential inductive transducer of linear displacement.

Keywords: inductive transducer, hysteresis, conversion function, error correction, LabVIEW.

Мецлер Э. А., Титов С. С., Жирнов А. А., Павленко А. А.

УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ СРЕДНЕГО РАЗМЕРА ЧАСТИЦ СУБМИКРОННЫХ АЭРОЗОЛЬНЫХ СРЕД … 52

Аннотация: Представлена модифицированная методика определения среднего объемно-поверхностного диаметра частиц аэрозольных сред. Показана экспериментальная установка определения концентрации и среднего размера частиц аэрозольной среды во времени. Приведены результаты экспериментального исследования динамики параметров сложных аэрозольных сред, состоящих из частиц, образованных при распылении однородных жидкостей и неазеотропных растворов.

Ключевые слова: средний размер частиц, аэрозоль, турбидиметрический метод.

Metsler E. A., Titov S. S., Zhirnov A. A., Pavlenko A. A.

A SETUP OF STUDY DYNAMICS OF THE MEAN PARTICLE DIAMETER OF SUBMICRON AEROSOLS … 52

Abstract: The paper presents a modification technique for determining the Sauter mean diameter of aerosol particles. An aerosol experimental setup has been developed for determining the dynamics of the concentration and the mean aerosol particle diameter. The results of experimental studies into the dynamics of aerosol parameters in complex medium composed of particles formed by homogeneous dispersion of fluids and non-azeotropic solutions are given.

Keywords: mean particle size, aerosol, turbidity method.

Совлуков А. С., Терешин В. И.

РАДИОЧАСТОТНЫЙ КОНЦЕНТРАТОМЕР СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА В ТРУБОПРОВОДЕ … 58

Аннотация: Рассмотрено радиочастотное устройство для оперативной концентратометрии сыпучих материалов, перемещаемых по трубопроводу. Бесконтактный чувствительный элемент содержит две вогнутые металлические пластины и располагается в диэлектрической трубе на внутренней поверхности трубопровода.

Ключевые слова: сыпучий материал, концентрация, трубопровод, измерение, датчик, радиочастотный.

Sovlukov A. S., Tereshin V. I.

RADIOFREQUENCY DEVICE FOR CONCENTRATION MEASUREMENT OF PARTICULATES IN A PIPELINE … 58

Abstract: Proposed radiofrequency (RF) device for on-line concentration measurement of particulates in a pipeline is described. RF sensor of the device is contactless containing two concave metal plates as electrodes within a dielectric tube on inner surface of a pipeline at its measuring part.

Keywords: particulate material, concentration, pipeline, measurement, sensor, radiofrequency.

ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)

MEASUREMENT, CONTROL, AUTOMATION (Journal in Journal)

Ицкович Э. Л.

ТРЕБУЕМЫЕ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ ОТ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ДОСТУПА В АСУ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ … 74

Аннотация: Рассмотрены методы защиты информации от несанкционированного доступа в системах автоматизации производственных объектов. Проанализировано содержание нормативов: ГОСТов и Руководящих документов ФСТЭК по защите информации в АСУ. Приведены отличия разных уровней (классов) необходимой защиты АСУ и их компонентов от несанкционированного доступа в различных нормативных документах. Отмечена требуемая сертификация средств защиты. Показаны особенности использования нормативов по защите информации при проектировании и эксплуатации АСУ.

Ключевые слова: защита информации в АСУ от несанкционированного доступа, кибербезопасность АСУ ТП, уровни киберзащиты АСУ.

Itskovich E. L.

ACTION REQUIRED FOR INFORMATION PROTECTION AGAINST UNAUTHORIZED ACCESS TO AUTOMATIC CONTROL SYSTEMS OF POTENTIALLY HAZARDOUS OBJECTS … 74

Abstract: Methods of information protection against unauthorized access to automatic control systems of industrial objects were considered. Contents of Проанализировано содержание regulations: state standards (GOSTs) and guidance documents of Federal Service for Technical and Export Control (FSTEC of Russia) on information protection in automatic control systems. Differences at various levels (classes) of required protection of automatic control systems and their components from unauthorized access according to different guidance documents were presented. Required certification of protection means was noted. Particular qualities of the use of regulations in the design and operation of automatic control systems were shown.

Keywords: information protection against unauthorized access to automatic control systems, cyber security of automated technological process control system, levels of cyber security of automatic control systems.

КОНФЕРЕНЦИИ, СИМПОЗИУМЫ, СЕМИНАРЫ (ЯНВАРЬ–ОКТЯБРЬ 2017 г.) … 75

CONFERENCES, SYMPOSIUMS, SEMINARS (JANUARY–OCTOBER 2017) … 75