Датчики и системы, № 2, 2016

Sensors and Systems, N 2, 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

Букин А. Г., Смуров С. В., Сусакин П. А.

АНАЛИЗ ЗАЩИЩЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИОННО-ЛИНГВИСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БЕЗМАСШТАБНОЙ СЕТИ … 3

Аннотация: Рассмотрен метод построения информационно-лингвистической модели автоматизированной системы для проведения анализа защищенности ее элементов. Данный метод позволяет определять коэффициент критичности узлов системы с учетом изменения структуры и с применением модели безмасштабных сетей, позволяющей описывать реальные сложные системы. На основе предложенного метода приведены результаты моделирования динамики изменения коэффициентов критичности элементов системы с учетом изменения ее структуры.

Ключевые слова: безопасность автоматизированной системы, система защиты, оценка уязвимостей элементов систем, информационно-лингвистический базис, моделирование систем, оценка критичности элементов систем.

Bukin A. G., Smurov S. V., Susakin P. A.

THE SECURITY ANALYSIS OF THE ELEMENTS OF THE AUTOMATED CONTROL SYSTEM USING A LINGUISTIC MODEL OF SCALE-FREE NETWORKS … 3

Abstract: This article provides a method of constructing linguistic models of automated system for the analysis of security of its elements. This method allows to determine the coefficient of criticality of system nodes to reflect the changes in structure. The study of the dynamics of changes in the structure of the system is carried out using a model of scale-free networks, which allows to describe real complex systems. Based on the proposed method, the results of simulation of dynamics of change of the coefficients of the criticality of the system elements to reflect changes in its structure.

Keywords: security of automated control systems, system protection, vulnerability assessment of elements of the systems, information and linguistic basis, systems modeling, evaluation of criticality of the system components.

Слободян А. Б., Пащенко Ф. Ф.

ОЦЕНКА МАКСИМАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА КОРРЕЛЯЦИИ НА ОСНОВЕ КОПУЛЫ БЕРНШТЕЙНА … 10

Аннотация: Рассматриваются вопросы оценивания нелинейной стохастической связи сигналов в информационно-измерительных и управляющих системах. Для оценки максимального коэффициента корреляции и соответствующих оптимальных преобразований стохастических сигналов используется копула Бернштейна. Представлены основные понятия теории копул. Приведены формулы расчета максимальной корреляции в случае вырожденного стохастического ядра. Предложен алгоритм оценки максимальной корреляции и соответствующих оптимальных, в общем случае нелинейных, преобразований случайных сигналов. Рассмотрен пример оценки корреляционной зависимости случайных сигналов.

Ключевые слова: максимальная корреляция, состоятельная мера зависимости, собственные функции, копула, аппроксимация Бернштейна, вырожденное ядро.

Slobodyan A. B., Pashchenko F. F.

ESTIMATION OF THE MAXIMUM CORRELATION COEFFICIENT USING BERNSTEIN COPULA … 10

Abstract: In this paper we consider estimation of the maximum correlation coefficient and corresponding optimal transformations using Bernstein approximation. Some basic concepts of the copula theory are discussed. Main calculation formulas for a degenerate kernel are presented. The estimation algorithm is proposed.

Keywords: maximum correlation, consistent dependence measure, eigenfunctions, copula, Bernstein approximation, degenerate kernel.

Дудкин А. В., Власенко Е. А.

ВЛИЯНИЕ АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ РАДИАЦИОННЫХ ПОРТАЛЬНЫХ МОНИТОРОВ ЯДЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА НАДЕЖНОСТЬ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ … 19

Аннотация: Рассмотрены особенности эксплуатации радиационных портальных мониторов ядерных материалов в реальных условиях функционирования систем физической защиты ядерных объектов. Рассмотрены преимущества и недостатки различных алгоритмов работы радиационных портальных мониторов. Проведен анализ надежности функционирования радиационных портальных мониторов ядерных материалов для каждого рассмотренного алгоритма работы и обобщены полученные результаты.

Ключевые слова: радиационный портальный монитор, датчик присутствия, система физической защиты, ложное срабатывание, наработка на отказ, вероятность безотказной работы.

Dudkin A. V., Vlasenko E. A.

THE INFLUENCE OF OPERATIONAL ALGORITHMS OF RADIATION PORTAL MONITORS OF NUCLEAR MATERIALS ON RELIABILITY OF THEIR WORK … 19

Abstract: The features of exploitation of radiation portal monitors of nuclear materials in actual conditions of physical protection systems at nuclear sites are reviewed. Advantages and disadvantages of different operational algorithms of radiation portal monitors of nuclear materials are examined. The reliability analysis of functioning of radiation portal monitors of nuclear materials for every reviewed operational algorithm is completed. The results of analysis are generalized.

Keywords: radiation portal monitor, intrusion sensor, physical protection system, false alarm, time between failures, probability of no failure.

Боровик С. Ю., Кутейникова М. М., Подлипнов П. Е., Райков Б. К., Секисов Ю. Н., Скобелев О. П.

ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОДНОВИТКОВОГО ВИХРЕТОКОВОГО ДАТЧИКА В ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ С ИМПУЛЬСНЫМ ПИТАНИЕМ … 27

Аннотация: Рассмотрены идеализированные модели передачи импульсного питания через согласующий трансформатор на чувствительный элемент одновиткового вихретокового датчика, а также дано описание трансформации индуктивности чувствительного элемента в первичную обмотку согласующего трансформатора. Приведены результаты вычислительных экспериментов на моделях и экспериментальных исследований токов, напряжений и эквивалентной индуктивности первичной обмотки, изменяющихся во времени, в том числе, в начале переходного процесса. Предложены способы оценки эквивалентных индуктивности и сопротивления первичной обмотки на основе сравнения и сопоставления расчетных и экспериментальных данных в начальной области переходного процесса.

Ключевые слова: одновитковый вихретоковый датчик, согласующий трансформатор, чувствительный элемент, модель передачи импульса питания и трансформации индуктивности, экспериментальные исследования, способы оценки эквивалентных индуктивности и сопротивления.

Borovik S. Yu., Kuteynikova M. M., Podlipnov P. E., Raykov B. K., Sekisov Yu. N., Skobelev O. P.

EQUIVALENT PARAMETERS OF SINGLE-COIL EDDY-CURRENT SENSOR IN MEASURING CIRCUIT WITH PULSE SUPPLY … 27

Abstract: The idealized models of pulse supply transfer from analog signal matching transformer to sensitive element of single-coil eddy-current sensor are considered. The description of inductance transfer from sensitive element to primary winding of matching transformer is given too. The computing and experimental results of currents and voltages analysis as well as the results of analysis of time-varying (including the transient beginning) primary equivalent inductance are described. The methods for estimating of primary equivalent inductance and resistant based on comparing and contrasting of calculations and experimental data at the transient beginning, are suggested.

Keywords: single-coil eddy-current sensor, matching transformer, sensitive element, the model of pulse supply transfer, experimental results, methods for estimating of primary equivalent inductance and resistant.

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

Костюков В. Н., Косых А. В., Науменко А. П., Завьялов С. А., Бойченко С. Н., Костюков А. В.

БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ … 36

Аннотация: Описаны элементная база, структура, программное обеспечение и основные характеристики беспроводной системы мониторинга технического состояния оборудования, работающей в нелицензируемом диапазоне частот.

Ключевые слова: выносные датчики вибраций, автономный цифровой радиодатчик, Гауссовская модуляция, приемопередатчики микроконтроллер.

Kostyukov V. N., Kosykh A. V., Naumenko A. P., Zavyalov S. A., Bojchenko S. N., Kostyukov A. V.

WIRELESS NETWORK FOR MACHINERY CONDITION MONITORING … 36

Abstract: In this paper the hardware, design, software and main performances of the machinery condition wireless monitoring system are presented. The system works in no license required wave band.

Keywords: remote vibration sensors, autonomous digital radio sensor, Gaussian modulation, transmitters, microcontroller.

Ушаков К. А.

ОБНАРУЖИТЕЛЬ СИГНАЛОВ НА ФОНЕ ПОМЕХ … 41

Аннотация: Представлены результаты теоретических исследований корреляционного обнаружителя сигналов с разнесенными в пространстве электроакустическими преобразователями.

Ключевые слова: сигнал, электроакустический преобразователь, пространственный фильтр.

Ushakov K. A.

DETECTOR SIGNAL ON THE BACKGROUND NOISE … 41

Abstract: This article describes the results of theoretical studies of the correlation detector signals with spaced electroacoustic transducers.

Keywords: signal, electroacoustic transducer, spatial filter.

Бондарь О. Г., Брежнева Е. О., Поздняков В. В.

РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИХ ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ … 43

Аннотация: Представлены вариант температурной стабилизации и схемотехнические решения, направленные на снижение погрешностей измерения концентрации газа с помощью каталитического газочувствительного датчика.

Ключевые слова: каталитический газочувствительный датчик, температурная стабилизация, микроконтроллер, чувствительный элемент, эталонное сопротивление, погрешность.

Bondar O. G., Brezhneva O. E., Pozdnyakov V. V.

IMPLEMENTATION OF THE ISOTHERMAL MODE CATALYTIC GAS SENSORS … 43

Abstract: Options for temperature stabilization and circuit solutions aimed at reducing errors in measuring the concentration of gas by catalytic gas sensor are presented.

Keywords: catalytic gas sensor, temperature stabilization, the microcontroller, sensor, reference resistance error.

Акбари С., Баранов А. М., Спирякин Д. Н., Сомов А. С.

АВТОНОМНЫЙ БЕСПРОВОДНОЙ ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА С ПИТАНИЕМ ОТ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ … 48

Аннотация: Дано описание конструкции датчика, алгоритм его работы. Представлены результаты эксперимента по разработке автономного беспроводного датчика CO, имеющего питание от альтернативных источников энергии (энергии Cолнца и ветра).

Ключевые слова: беспроводной датчик CO, альтернативные источники энергии.

Akbari S., Baranov A. M., Spirjakin D. N., Somov A. S.

AUTONOMOUS WIRELESS CARBON MONOXIDE SENSOR NODE POWERED BY AMBIENT ENERGY SOURCES … 48

Abstract: Interest in developing wireless gas sensors has significantly grown in the last decades. However, their application in real scenarios is constrained due to unavailability of power grids in the difficult-to-access areas of sensors deployment. In this work, we present the experimental results on developing a carbon monoxide wireless sensor node. The sensor node is powered by the ambient energy sources (solar radiation and wind).

Keywords: carbon monoxide wireless sensor node, ambient energy sources.

Хитрово А. А.

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ГАЗОСТРУЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ … 54

Аннотация: Представлены результаты разработки и исследования быстродействующего струйного оптоэлектрического преобразователя для электропневматических систем управления.

Ключевые слова: преобразователь, газоструйный, оптоэлектронный, исследование, разработка, быстродействие.

Khitrovo A. A.

THE OPTOELECTRONIC JETCONVERTER … 54

Abstract: The results of research and development the optoelectronic jetconverter for the combined control systems.

Keywords: jetconverter, optoelectronic, research, development, high-speed, systems, control, combined, reserve.

Литовка Ю. В., Као В. З.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ВАННОЙ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ КАТОДАМИ И БИПОЛЯРНЫМИ ЭЛЕКТРОДАМИ … 58

Аннотация: Описано применение дополнительных катодов и биполярных электродов при нанесении гальванических покрытий. Предложены критерий неравномерности покрытия, математическая постановка задача и алгоритм ее решения. Представлены структурная схема и принцип функционирования системы управления гальванической ванной с дополнительными катодами и биполярным электродом.

Ключевые слова: система управления, равномерность, гальванопокрытие, анод, дополнительные катоды, биполярный электрод.

Litovka Yu. V., Cao V. D.

CONTROL SYSTEM FOR THE GALVANIC BATH WITH ADDITIONAL CATHODES AND BIPOLAR ELECTRODES … 58

Abstract: The use of additional galvanic cathodes and bipolar electrodes is represented. A criterion of non-uniformity, mathematical formulation of the problem and an algorithm for its solution are proposed. The block diagram of the control system for galvanic bath with additional cathode and bipolar electrode is presented.

Keywords: control system, electroplating uniformity, anode, additional cathodes, bipolar electrode.

Новые приборы

New devices

ДИФФУЗИОННЫЙ АЭРОЗОЛЬНЫЙ СПЕКТРОМЕТР DAS MODEL 2702 … 62

DIFFUSION AEROSOL SPECTROMETER DAS MODEL 2702 … 62

ДЕФЕКТОСКОП АВГУР-АРТ … 63

FLAW DETECTOR AVGUR-ART … 63

ДАТЧИК БЛИЗОСТИ ДБ2-12К … 64

PROXIMITY SENSOR DB2-12K … 64

АВТОНОМНЫЙ РАДИОМОДУЛЬ WALK-BY … 64

INDEPENDENT RADIO MODULE WALK-BY … 64