Датчики и системы, № 3, 2016

Sensors and Systems, N 3, 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

Пилипенко Н. А., Восков Л. С., Ефремов С. Г.

ДИНАМИЧЕСКОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ПРОТОКОЛОВ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ В ПРОМЫШЛЕННОМ ИНТЕРНЕТЕ … 3

Аннотация: Рассмотрена задача увеличения времени эффективной работы ограниченных в ресурсах интеллектуальных датчиков в промышленном Интернете и динамическое назначение протоколов коммуникации как способ ее решения. Приведена модель сети взаимодействующих интеллектуальных датчиков, рассматривающая передачу данных как процесс расхода ресурсов. Даны количественные оценки преимуществам использования динамического назначения протоколов коммуникации и определены условия их применения.

Ключевые слова: промышленный Интернет, интеллектуальные датчики, динамическое назначение протоколов, энергоэффективность.

Pilipenko N. A., Voskov L. S., Efremov S. G.

DYNAMIC PROTOCOL ASSIGNMENT FOR COMMUNICATING SMART SENSORS IN INDUSTRIAL INTERNET … 3

Abstract: The paper focuses on the task of increasing efficient operation time of autonomous resource-constrained sensors in Industrial Internet and on dynamic assignment of communication protocols as the possible solution. A model of a network of communicating intellectual sensors is given, which presents the process of data transmission as consumption of multiple resources. We quantitatively assess advantages of using dynamic protocol assignment and suggest the application conditions.

Keywords: Industrial Internet, intellectual sensors, dynamic protocol assignment, energy efficiency.

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

ВЕРИФИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ С ОДНОВИТКОВЫМИ ВИХРЕТОКОВЫМИ ДАТЧИКАМИ … 9

Аннотация: Предложена процедура верификации, предусматривающая сравнение результатов моделирования измерительной цепи (ИЦ) с результатами специально организованных экспериментальных исследований ИЦ. Приведены описания структурных схем стенда для проведения экспериментальных исследований ИЦ и интегрированной модели ИЦ, включающей модель электромагнитного взаимодействия чувствительного элемента датчика и лопатки. Определены параметры настройки интегрированной модели, при которых наблюдается минимальное расхождение результатов моделирования и эксперимента, что позволяет считать предложенную процедуру верификации состоявшейся.

Ключевые слова: верификация, экспериментальные исследования, моделирование, стенд, измерительная цепь, интегрированная модель, параметры настройки.

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

VERIFICATION OF THE RESULTS OF SIMULATION OF MEASURING CIRCUIT WITH SINGLE-COIL EDDY-CURRENT SENSORS … 9

Abstract: The verification procedure as a comparison of measuring circuit simulation results and the results of specially organized experimental research of the same measuring circuit is proposed. The descriptions of test bench block-diagram for measuring circuit experimental researches as well as the description of measuring circuit integrated model that includes the model of electromagnetic interaction between sensitive element and a blade are given. The integrated model configuration settings that provide a minimal divergence between the simulation and experimental results are determined. This is a reason for thinking that the verification procedure is happened.

Keywords: verification, experimental researches, simulation, test bench, measuring circuit, integrated model, configuration settings.

Гулямов Ш. М., Юсупбеков А. Н., Темербекова Б. М.

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СЛОЖНОГО ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА С НЕПРЕРЫВНЫМ ХАРАКТЕРОМ ПРОИЗВОДСТВА … 16

Аннотация: Предложена концептуальная модель химико-технологического комплекса с непрерывным характером производства, состоящего из взаимодействующих технологических и накопительных узлов. Разработан алгоритм имитации функционирования химико-технологического комплекса, позволяющий прогнозировать изменяющиеся характеристики его узлов с учетом возмущений и управляющих воздействий.

Ключевые слова: концептуальная модель объекта, имитационное моделирование, технологические агрегаты и комплексы, оперативно-диспетчерское управление химико-технологическими комплексами и узлами.

Gulyamov Sh. M., Yusupbekov A. N., Temerbekova B. M.

IMITATING MODEL OF THE DIFFICULT CHEMICAL AND TECHNOLOGICAL COMPLEX WITH CONTINUOUS NATURE OF PRODUCTION … 16

Abstract: The conceptual model of a chemical and technological complex with continuous nature of the production consisting of the interacting technological and accumulative knots is offered. The algorithm of imitation of functioning of a chemical and technological complex allowing to predict the changing characteristics of its knots taking into account indignations and the operating influences is developed.

Keywords: conceptual model of object, imitating modeling, technological units and complexes, supervisory control of chemical and technological complexes and knots.

Соловьев В. А., Морозова М. Н.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ НЕЙРОКОЛОРИМЕТРА НА СТАДИЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ … 24

Аннотация: Рассмотрен метод обучения измерительной системы интегрального колориметра, построенного на принципах искусственных нейронных сетей, используемый как на стадии проектирования, так и в процессе производства и эксплуатации прибора. Также приведены структуры искусственной нейронной сети, используемые для определения конструктивных параметров измерительной системы прибора и для ее обучения на этапах производства и эксплуатации.

Ключевые слова: колориметр, искусственная нейронная сеть, синаптические коэффициенты, обучение.

Soloviev V. A., Morozova M. N.

TRAINING NEUROCOLORIMETER AT THE STAGES OF DESIGN, PRODUCTION AND OPERATION … 24

Abstract: The authors suggest the method for learning integrated colorimeter measurement system by means of artificial neural networks principles. This method used on the design stage and the device production and operation process. The authors developed the artificial neural network structure that is used to determine the measuring system design parameters of the device and for artificial neural networks learning on the production and operation stages.

Keywords: colorimeter, an artificial neural network, synaptic coefficients, training.

Поздравляем юбиляра!

Congratulation on anniversary!

ВАДИМ АНАТОЛЬЕВИЧ ШАХНОВ … 30

VADIM A. SHAHNOV … 30

КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ДАТЧИКОВ, ПРИБОРОВ И СИСТЕМ

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

Сергеева Н. А., Цивинская Т. А., Шахнов В. А.

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МЭМС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАЛОГАБАРИТНЫХ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ ДЛЯ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ … 32

Аннотация: Рассмотрены перспективы разработки и внедрения в аэрокосмическую отрасль контрольно-измерительных средств нового поколения с использованием малогабаритных чувствительных элементов из монокристаллического кремния с системой обработки сигнала отечественной разработки на базе компонентов МЭМС.

Ключевые слова: сенсорные системы, измерительные приборы, чувствительные элементы, монокристаллический кремний.

Sergeyev N. A., Tsivinskaya T. A., Shakhnov V. A.

CONTROL AND MEASURING MEMS DEVICES WITH USE OF SMALL-SIZED SENSITIVE ELEMENTS FROM SINGLE-CRYSTAL SILICON FOR SPACE BRANCH … 32

Abstract: In this article the question of prospects of development and introduction in space branch of control and measuring means of new generation with use of small-sized sensitive elements from single-crystal silicon with system of processing of a signal of domestic development on the basis of the MEMS components is considered.

Keywords: sensors systems, measuring devices, sensitive elements, single-crystal silicon.

Егоров В. В., Калинин А. П., Коровин Н. А., Родионов А. И., Родионова И. П.

СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ УФ-С-МОНОФОТОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ … 40

Аннотация: Описаны принципы работы системы передачи информации, построенной на базе монофотонной УФ-С-технологии. Приведена структура полезного сигнала и помех. Проведена оценка вероятностей ошибок канала связи и определено оптимальное число импульсов в коде полезного сигнала для реальных условий.

Ключевые слова: УФ-С-излучение, монофотонный сенсор, канал связи, импульс, фотон, код, вероятность, ложная комбинация, подавление.

Egorov V. V., Kalinin A. P., Korovin N. A., Rodionov A. I., Rodionova I. P.

THE TRANSMISSION DATA SYSTEM BASED ON THE UV-C MONOPHOTONIC TECHNOLOGY … 40

Abstract: Principles of the information transmission system that based on monophotonic UV-C technology are described. The structure of useful signal and noisy signal is given. Estimation of the error probabilities for information channel is done and optimal number of pulses in code of useful signal for real condition is determined.

Keywords: UV-C radiation, monophotonic sensor, communication channel, pulse, photon, code, probability, false set, suppression.

Скрипкин Н. И., Шмелев А. В., Моругин С. Л.

МАГНЕТРОН С ВОЗДУШНЫМ ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ С РАДИАТОРОМ ВНУТРИ МАГНИТОПРОВОДА … 46

Аннотация: Представлены результаты теоретического анализа магнетрона с воздушным охлаждением, в конструкции которого радиатор расположен внутри магнитопровода. Показаны преимущества такой конструкции в сравнении с расположением радиатора вне магнитопровода (более низкая температура при той же мощности теплоотдачи, меньшие габариты). Проведено сравнение рассчитанных значений температуры нагрева магнетрона с экспериментальными данными, показавшее их хорошую сходимость.

Ключевые слова: магнетрон, принудительное охлаждение, теплоотвод, датчик температуры.

Skripkin N. I., Shmelev A. V., Morugin S. L.

MAGNETRON WITH FORCED AIR COOLING HEATSINK INSIDE THE MAGNETIC CIRCUIT … 46

Abstract: The results of theoretical analysis magnetron with air cooling in which the radiator is disposed within the magnetic circuit. The advantages of this construction, compared with the external radiator - lower temperatures for the same heat capacity, smaller size. Comparison of the calculated values of the heating temperature of the magnetron with experimental data revealed their good convergence.

Keywords: magnetron, forced cooling, heat sink, temperature sensor.

Казарян А. А.

ТОНКОПЛЕНОЧНЫЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ … 50

Аннотация: Рассмотрен датчик для одновременного измерения давления и температуры с выделением сигналов давления и температуры из суммарного сигнала. Датчик реализован на базе микроэлектронной технологии методом вакуумного напыления металлов никеля, меди на поверхности полиимидной пленки.

Ключевые слова: датчик давления и температуры, эксперимент, вакуумное напыление, конструкция, пленка, никель, медь, поток.

Kazaryan A. A.

FINE-FILM CAPTIVE PRESSURE AND TEMPERATURE … 50

Abstract: The sensor for simultaneous on to give inclination sharpening one capacitive pressure and temperature is considered. Signals are isolate out of summary measuring signal pressure and temperature. Capacitive construction on base microelectronic technologist methods vacuums saw metal nickel copper on to superficial palimony pellicle.

Keywords: capacitive pressure, temperature, simultaneous, inclination, experimental, signal, isolate, nose, construct, pellicle, nickel, copper, flow.

ИЗМЕРЕНИЯ, КОНТРОЛЬ, АВТОМАТИЗАЦИЯ (журнал в журнале)

DESIGN AND PRODUCTION OF SENSORS, DEVICES AND SYSTEMS

Грановский В. A.

ДИНАМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ: ТЕОРИЯ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЧЕРА И СЕГОДНЯ … 57

Аннотация: Представлены методология и практика метрологического обеспечения (МО) динамических измерений (ДИ) на различных этапах развития в СССР, России и Европе. Методология МО базировалась на результатах решения трех обобщенных формальных задач, две из которых относятся к некорректно поставленным обратным задачам. Представлены разработанные методы идентификации средств ДИ. Дана общая характеристика задачи восстановления входного сигнала средства ДИ. Отмечено, что периоды интереса к теории и практике ДИ в России и Европе, начиная с середины прошлого века, не совпадали между собой. Дана оценка нынешнего состояния вопроса и актуальности результатов, полученных отечественными метрологами, для решения проблем, выдвигаемых в рамках Европейского союза.

Ключевые слова: динамические измерения; средство измерений; динамическая характеристика, обратная задача, корректность, регуляризация.

Granovsky V. A.

DYNAMIC MEASUREMENTS: THEORY AND METROLOGICAL ASSURANCE AT YESTERDAY AND TOMORROW … 57

Abstract: Methodology and practice of metrological assurance (MA) of dynamic measurements (DM) at the different stages of their development in USSR, Russia, and Europe are presented. MA methodology has been based on solutions of three generalized problems, two of which are ill-posed inverse problems. DM means identification methods developed are presented. General characteristic of the recovery problem of the DM mean input signal is given. It is shown that DM theory and practice were of interest in Russia and Europe at the different periods of time from the middle of last century. Current state evaluation of the matter is given. It is shown that the results obtained by Russian metrologists are useful for solving problems introduced by EU specialists.

Keywords: dynamic measurement; measuring instrument; dynamic characteristic; inverse problem; correctness; regularization.

БИБЛИОГРАФИЯ+ … 73

BIBLIOGRAPHY+ … 73