Для авторов
Найти
Результаты поиска
##search.searchResults.foundPlural##
-
БЕСКОНТАКТНЫЙ ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ КЛАПАНА
С.А. Матюнин , Р.А. Жигалов , А.А. Иголкин204-2172025-08-04Аннотация ▼Целью исследования является разработка бесконтактного феррозондового датчика положения для контроля открытого/закрытого состояния клапана. Существует немало примеров использования в современной техники элементов или устройств, взаимодействующих с магнитным полем. Одной из актуальнейших задач является использование влияния магнитного поля в качестве средства контроля или составляющей управляющей среды. Применение магнитооптических датчиков для контроля функционирования технических объектов обусловлено их бесконтактным способом измерения, возможностью изме-рения не только магнитных, но и других различных физических величин, относительной простотой, надежностью и дешевизной конструкции чувствительного элемента, гибко-стью в применении, эксплуатацией в низкотемпературных и высокотемпературных средах. Одним из датчиков подобного типа является феррозондовый преобразователь магнитного поля. Примером объекта внедрения феррозондового датчика являются клапаны различных пневмогидравлических систем. Сущность поставленной задачи заключается в создании бесконтактного концевого переключателя золотника клапана, сигнализирующего о закрытом или открытом состоянии клапана и передающего эту информацию в систему контроля. Предлагается разбиение данной задачи на этапы и последовательное их выпол-нение. Сначала производится поиск и анализ уже существующих решений, реализующих датчик положения с использованием феррозондового метода контроля для усовершенст-вования разрабатываемой конструкции. Далее, разрабатывается первоначальная конст-рукция чувствительного элемента феррозондового преобразователя, согласно начальной конструкции, создается геометрическая 3D-модель чувствительного элемента, выбирается предполагаемый материал составляющих элементов датчика. С помощью численных методов компьютерного моделирования моделируется работа датчика и определяется его выходная характеристика при различных режимах работы. По расчетным характеристикам выбирается и рассчитывается оптимальная конструкция и конфигурация чувствительного элемента датчика. По итогам моделирования разрабатываются сборочные и рабочие чертежи датчика. Предложенный способ решения задачи характеризуется сложностью изучения нелинейных магнитных систем и их моделирования. Результаты данного исследования могут быть рекомендованы для разработки магнитооптических датчиков подобного или иного типа и изучения материалов с нелинейными магнитными свойствами.
-
КОМПЕНСАЦИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В АВИАЦИОННЫХ ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНЫХ ДАТЧИКАХ ДАВЛЕНИЯ
М. Е. Дробынин , Давуд Мохаммед Аль-Таи Омар, Е. В. Филина , П.А. Львов , С.А. Кузин2021-12-24Аннотация ▼В настоящее время пьезорезистивные датчики давления (ПДД) широко применяются
в различных микроэлектронных устройствах, используемых в авиационной технике. Пове-
дение электрического сигнала таких ПДД в основном зависит от температуры окружаю-
щей среды. Известно, что на температурный дрейф выходного сигнала ПДД влияют раз-
личные факторы: температурный эффект, зависимость сопротивления чувствительного
элемента от концентрации примесей, зависимость модуля Юнга мембраны датчика и под-
ложки от температуры и др. Установлено, что разработанная ранее аналитическая ка-
либровочная модель выходного сигнала ПДД, учитывающая отдельные температурные
эффекты, не позволяет измерять давление с требуемой точностью в диапазоне изменения
температур, характерном для авиационной техники, — от минус 60 до 140 С. Поэтому
для описания зависимости выходного сигнала ПДД от измеряемого давления и температу-
ры используются традиционные полиномиальные математические модели. В работе ис-
пользуется традиционный подход, когда зависимость выходного напряжения от давления
представляется с помощью полинома относительно невысокого порядка, а зависимости
коэффициентов этого полинома от температуры также задаются соответствующими
полиномами. К сожалению, температурные зависимости коэффициентов адекватно опи-
сываются только полиномами высокого порядка (не менее 7), что усложняет процедуру
идентификации модели и ведет к ошибкам вычислений. Поэтому авторы предложили ис-
кать зависимости коэффициентов от температуры в виде кубических сплайнов. В работе
подробно описана методика идентификации рассматриваемой полиномиальной модели и
получены выражения для корректировки показаний ПДД при измерениях давления в широ-
ких температурных пределах. С целью экспериментального подтверждения работоспо-
собности предложенного метода была использована интеллектуальная промышленная
автоматизированная система градуировки ПДД, описанная в работе. Показано, как с ее
помощью можно снимать экспериментальные данные для градуировки показаний датчика
в широких температурных пределах, и описана процедура идентификации математиче-
ской модели датчика давления, необходимой для минимизации затрат на его сертифика-
цию. Приведены результаты экспериментальных исследований конкретных ПДД, исполь-
зуемых в авиационной технике. -
ЭМУЛЯЦИЯ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ИК- И УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ НАВИГАЦИИ МОБИЛЬНОГО РОБОТА
Ф.М. Цеева , Н.Е. Арабов , А.М. Бозиева , З. В. Шомахов2026-04-29Аннотация ▼Актуальность исследования обусловлена растущей потребностью в безопасной валидации навигационных алгоритмов автономных мобильных роботов, функционирующих в загромождённых и динамически изменяющихся средах, где использование физического оборудования сопряжено с риском повреждений и высокими затратами. Цель работы – разработка строгой методологии программной эмуляции системы технического зрения на основе комплементарных виртуальных инфракрасных и ультразвуковых датчиков. Для достижения цели решены следующие задачи: формализация кинематической модели дифференциального привода с вектором состояния
[x, y, θ]ᵀ; математическое описание нелинейной триангуляции ИК-датчиков и физики распространения ультразвука методом времени пролёта d=c·t/2; интеграция аддитивных гауссовых шумов с параметрами σus=0,005 м, σir=0,002 м; реализация слияния разнородных данных через UKF. В качестве навигационных контроллеров применены метод искусственных потенциальных полей с притягивающими и отталкивающими компонентами и нечёткие логические контроллеры. Экспериментальная проверка в Python-среде моделирования лабиринта со статическими препятствиями продемонстрировала среднюю ошибку позиционирования 0,2 м в сферических конфигурациях и точность обнаружения препятствий 89,61%. Новизна предложенного подхода заключается в обеспечении детерминированной связи между теоретическим планированием траектории и физической реализацией за счёт синергетического использования оптических и акустических сенсорных модальностей. Практическая значимость работы состоит в существенном сокращении времени разработки и тестирования интеллектуальных робототехнических систем благодаря возможности предварительной отладки алгоритмов восприятия, слияния данных и навигации в контролируемых эмуляционных условиях без привлечения дорогостоящего аппаратного обеспечения -
СЕМАНТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ КИБЕРУСТОЙЧИВОСТИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Д.Н. Богачева , О. В. Лукинова , А. А. Саломатин2026-02-27Аннотация ▼В современных условиях обеспечение киберустойчивости информационно-телекоммуникационных систем предприятий становится приоритетной задачей, требующей учета сложного взаимодействия множества факторов. Данная работа посвящена исследованию устойчивости информационно-телекоммуникационных систем с точки зрения процессно-ориентированного подхода, который фокусируется на сохранении непрерывного и безопасного функционирования предприятия при возникновении киберинцидентов. При этом одна из существующих сегодня проблем заключается в отсутствии средств системного анализа факторов безопасности, их влияния на общую защищенность бизнес-процессов. Цель исследования заключается в разработке формализованного инструмента, позволяющего прогнозировать уровень устойчивости с учетом функциональных зависимостей между факторами. В качестве основного метода исследования выступает концептуальное семантическое моделирование, позволяющее формализовать причинно-следственные связи между элементами системы. Научная новизна заключается в разработке модели, фиксирующей взаимное влияние угроз и мер противодействия, что позволяет прогнозировать уровень устойчивости информационно-телекоммуникационных систем уже на этапе проектирования. На примере метода оценки корректности параметров оконечных устройств автоматизированной системы управления технологическим процессом продемонстрировано влияние различных факторов на эффективность механизмов защиты нижнего уровня системы. Результаты, представленные в работе, позволяют сократить противоречие между научным и практическим применением процессно-ориентированного подхода, а также могут быть использованы как теоретическая основа для разработки программных инструментов в контексте принятия решений по выбору мер защиты бизнеса на основе баланса между возможным ущербом, ожидаемыми уровнями киберустойчивости, рисков и безопасности в течение всего жизненного цикла информационной системы.
-
АНАЛИЗ ДОСТОВЕРНОСТИ ОЦЕНКИ ПРИОРИТЕТОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕНДОВ В УСЛОВИЯХ СВЯЗНОСТИ КРИТЕРИЕВ И ТЕХНОЛОГИЙ
А. М. Белевцев , А.А. Белевцев , В.А. Балыбердин47-582025-12-30Аннотация ▼В настоящее время значительное внимание в развитых зарубежных странах уделяется вопросам развития и использования в военной сфере концепции сетецентрического управления (СЦУ). Концепция определяет архитектуру системы проведения операций в виде взаимоувязанных в единую систему трёх видов сетевых структур: разведки и наблюдения, информационно-управляющей, средств поражения. Анализ показывает, что существенную роль в сетевой структуре разведки и наблюдения (называемой также сенсорной решеткой) играют радиолокационные системы и комплексы (РЛК). Отмечается, что в настоящее время значительные усилия предпринимаются в целях разработки качественно нового поколения РЛС на базе исследований по созданию новых технологий в таких областях, как наноэлектроника, микро- и наноэлектромеханическая техника (MEMS/NEMS), наносистемы, функциональные материалы и наноматериалы, построение больших информационных коммуникационных сетей. В этой связи вопросы прогнозирования направлений развития новых технологий создания перспективных радиолокационных систем и комплексов военного назначения приобретают существенный интерес. Рассматриваются вопросы повышения достоверности оценок при анализе технологических трендов и технологий на примере развития радиолокационных комплексов (РЛК) для систем СЦУ. В работе предложена процедура формирования иерархической системы критериев, проведен пoэтапный анализ векторов приоритетов на примере создания и развития технологических трендов и технологий радиолокационной составляющей сенсорной решетки СЦУ. Было показано, что наличие взаимосвязей критериев и обратных связей в анализируемых технологических трендах приводит к существенным ошибкам: в определении значений векторов приоритетов и построении дорожных карт создания радиолокационной составляющей сенсорной решетки СЦУ. В результате установлено, что для повышения достоверности прогнозирования необходимо проводить оценку приоритетов в общей схеме развития технологических трендов и технологий на основе метода аналитических сетей
-
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УПРУГОЙ МЕМБРАНЫ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ»
С.П. Малюков , В. Д. Мишнев159-1672025-11-10Аннотация ▼Высокая точность и повышенные эксплуатационные характеристики датчиков давления необходимы для обеспечения безопасности, качества и эффективности в различных отраслях промышленности и техники. Применение метода конечных элементов (МКЭ) при проектировании датчиков давления позволяет улучшить их точность за счёт более глубокого анализа механических и физических процессов, возникающих при воздействии нагрузки от давления. Целью данной работы является построение цифровой трёхмерной модели чувствительного элемента (ЧЭ) датчика давления и анализ напряжённо-деформированного состояния упругой мембраны под действием нагрузки от давления от 0 до 15 МПа. Основные задачи работы: исследование свойств и параметров материалов, применяющихся в составе чувствительного элемента датчика давления на основе структуры «кремний на сапфире»; получение значений максимального эквивалентного напряжения, возникающего в конструкции упругой мембраны ЧЭ при воздействии нагрузки от давления 125% от номинального значения; распределение радиальных и тангенциальных деформаций упругой мембраны и определение наилучшего расположения тензорезисторов на поверхности ЧЭ датчика давления. В результате исследования установлено, что используемые материалы обладают хорошей стойкостью к воздействию агрессивной среды, а также возможностью работы в широком диапазоне температур и при воздействии высоких нагрузок от давления. По результатам моделирования определено значение максимального эквивалентного напряжения, величина напряжения не превышает предел прочности чувствительной мембраны, получено распределение радиальных и тангенциальных деформаций на поверхности ЧЭ, что даёт возможность получить оптимизированный рисунок тензорезисторной мостовой схемы
-
БЕСПРОВОДНЫЕ СЕНСОРНЫЕ СЕТИ В ЗАЩИЩАЕМЫХ ЗОНАХ
Г.П. Виноградов , А.С. Емцев, И. С. Федотов2021-04-04Аннотация ▼В военных целях беспроводные сенсорные сети позволяют «связать автономные
системы» в комплекс, обладающий свойством самоорганизации, когда объекты «умеют»
сами находить друг друга и формировать сеть, а случае выхода из строя какого-либо из
узлов могут устанавливать новые маршруты для передачи сообщений. Достичь желаемой
эффективности подобных комплексов возможно, главным образом, путем совершенство-
вания интеллектуальной составляющей их системы управления в целом и отдельным узлом
в частности. Однако следует отметить, что подавляющее число исследований в этой
области остается на теоретическом уровне. Цель состоит: 1) в исследовании и разработ-
ке алгоритмов построения архитектуры сети с мобильными узлами и с возможными их
отказами вследствие выполнения боевой задачи; 2) в исследовании и разработке использо-
вания узла сенсорной сети для сбора, анализа, передачи данных об обстановке и принятия
решения в зоне своей ответственности; 3) предложить в условиях ограничений по энерго-
потреблению и быстродействию сравнительно простые алгоритмы для придания узлу
сети свойства интеллектуального поведения. Показано, что требуемые алгоритмы можно
разработать, если выявить классы типовых ситуаций и успешные способы действия в
реальных условиях. На этой основе появляется возможность разработки формальных мо-
делей (паттернов) для реализации в системе управления узлом. Предложена двухуровневая
структура интеллектуальной системы управления сетью. Верхний уровень, реализуемый
оператором, соответствует таким свойствам, как выживание, безопасность, выполнение
обязательств согласно миссии, накопление и корректировка базы знаний в виде эффектив-
ных паттернов поведения. Объектом управления для нее является сеть, рассматриваемая
как некоторая функциональная система. -
ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА МОДЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ДАТЧИКА ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
С. И. Клевцов2021-11-14Аннотация ▼Рассматриваются вопросы выбора вида и параметров модели характеристики пре-
образования интеллектуального датчика физических величин на примере датчика давле-
ния. Характеристика преобразования интеллектуального датчика представляет собой
математическое, алгоритмической и программное обеспечение для вычисления физической
величины на основе электрических сигналов, которые поступают с измерительных каналов
датчика. Модель характеристики преобразования должна быть адаптирована к конфи-
гурации функции преобразования чувствительного элемента датчика и особенностям по-
ведения этой функции при воздействии внешних дестабилизирующих факторов. В работе
рассмотрены различные модели характеристики преобразования, определены особенности
их применения, достоинства и недостатки, достижимые уровни погрешности аппрокси-
мации реальной характеристики, которые влияют на конечную точность измерений ин-
теллектуального датчика. Интеллектуальные датчики используются для задач измерения
физических величин в различных технических системах и требования к точности измере-
ний в реальных задачах различны. Точность измерений в значительной степени определя-
ется степенью аппроксимации реальной характеристики датчика ее математической
моделью. Чем сложнее модель, тем, как правило, сложнее ее реализовать в датчике и тем
выше стоимость измерений. Поэтому важно управлять погрешностью аппроксимации
характеристики преобразования, чтобы эффективно использовать датчик. Для управле-
ния погрешностью аппроксимации характеристики преобразования интеллектуального
датчика давления предложено воспользоваться методом мультисегментной пространст-
венной аппроксимации, а в качестве сегментов использовать модели линейных или нелиней-
ных пространственных элементов. Определены основные математические выражения,
схема управления погрешностью. Представлены результаты моделирования, которые по-
казывают возможность и преимущества использования метода для формирования про-
странственных моделей характеристики преобразования, которые адаптивны к измене-
ниям реальной функции преобразования датчика, учитывают влияние внешних факторов
на результаты измерений. Кроме того, метод позволяет модифицировать текущую мо-
дель пространственной аппроксимации, изменяя типы локальных пространственных эле-
ментов и таким образом, управлять погрешностью измерений -
ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СХЕМ РЕТРАНСЛЯЦИИ СИГНАЛА В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ ДАТЧИКОВ
Алалван Амин Раад Джихад, Шаммари Наджм Абед Мандила, Д. А. Мищенко, А. А. Львов , М.С. Светлов2021-12-24Аннотация ▼Беспроводные сети датчиков (БСД) активно внедряются в различных системах дис-
танционного наблюдения и мониторирования распределенных объектов. БСД обладают
целым рядом несомненных достоинств: гибкость, эффективность, относительная деше-
визна и возможность быстрого развертывания. Однако обмен информацией и данными
производится в БСД с помощью беспроводных каналов связи, подверженных воздействию,
как правило, неконтролируемых помех, вызывающих ошибки передачи и даже потерю пе-
редаваемых пакетов данных, что представляет собой одну из главных проблем обеспече-
ния надежности БСД. Другой не до конца решенной проблемой является неравномерное
распределение потребляемой энергии внутри БСД в условиях жестких ограничений и тре-
бований к источникам энергии. В настоящее время для предотвращения потерь передавае-
мых данных наиболее широко используются две схемы повторной передачи информации –
пошаговая и сквозная. Большинство известных исследований, посвященных вопросам надеж-
ной передачи данных в БСД с использование этих схем, выполнено экспериментальным пу-
тем. Кроме того, до сих пор отсутствуют аналитические методы оценки различных на-
дежных транспортных решений, что затрудняет анализ предлагаемых БСД. Поэтому цель
настоящей работы – синтез аналитических методов и алгоритмов исследования рабочих
характеристик ретрансляционных схем сигналов в БСД. Предлагаются аналитические ме-
тоды оценки схем повторной передачи в БСД, основанные на относительно новой теоре-
тической базе – сетевом исчислении для сетей с коммутацией пакетов, представляющем
собой инструмент определения размеров сети. Сначала вводятся модели трафика, обслу-
живания и затрат энергии. На основе этих моделей и сетевых расчетов осуществляются
аналитические оценки максимальной задержки времени передачи пакетов и энергоэффек-
тивности пошаговой и сквозной повторной передач. По результатам эксперимента срав-
ниваются в нескольких сценариях максимальная задержка и наибольшее энергопотребле-
ние этих двух схем. Кроме того, максимальная задержка, вычисленная аналитически,
сравнивается с результатами моделирования. С помощью предлагаемого метода можно
выбрать подходящую схему повторной передачи на основе различных устанавливаемых
требований и ограничений. -
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСИРОВАННЫХ ДЕСКРИПТОРОВ В РЕШЕНИИ SLAM-ЗАДАЧИ
В. П. Носков , А. Н. Курьянов2022-04-21Аннотация ▼Рассмотрена актуальная задача определения всех шести координат (трех линейных
и трех угловых) текущего положения мобильного робота (беспилотного летательного
аппарата) по видео-дальнометрическим изображениям внешней среды (объемным раскра-
шенным облакам точек), формируемым бортовой комплексированной системой техниче-
ского зрения, построенной на базе 3D-дальнометрического сенсора (лидара) и цветной
видеокамеры, при движении (полете) в неизвестной среде. Предложен алгоритм видео-
навигации, основанный на использовании комплексированных (видео-дальнометрических)
дескрипторов, для описания которых используются яркостные и геометрические пара-
метры. Сформулированы правила формирования комплексированного дескриптора, обес-
печивающие выделение с помощью оператора Собеля особых (центральных) точек деск-
риптора и вычисление яркостных и геометрических параметров в его локальной области.
Дополнение яркостных параметров дескриптора, формируемых видеокамерой, геометри-
ческими параметрами, формируемых дальнометрическим сенсором, снимает проблему
инвариантности дескриптора к масштабу и тем самым существенно снижает трудоем-
кость вычислений при его выделении. Описаны правила нахождения соответствующих
друг другу комплексированных дескрипторов в последовательности комплексированных
изображений, основанные на вычислении разности яркостных и геометричесих параметров сравниваемых дескрипторов. Выполнена оценка ошибки решения навигационной задачи
с использованием комплксированных дескрипторов в зависимости от ошибки сенсоров
системы технического зрения и геометрических размеров дескриптора. За счет построе-
ния гистограмм решения навигационной задачи по каждой координате объекта управления
для всех пар соответствующих друг другу дескрипторов достигнута статистически ус-
тойчивая высокая достоверность решения полной навигационной задачи. При этом ошиб-
ка решения навигационной задачи получилась на порядок меньше ошибки при формировании
системой технического зрения комплексированных изображений. Использование комплек-
сированных дескрипторов позволило при сравнительно малом объеме вычислений с прием-
лемой точностью и быстродействием решить полную навигационную задачу, что обеспе-
чивает решение SLAM-задачи на бортовых вычислителях в темпе движения объекта
управления. Эффективность предложенных алгоритмических и разработанных программ-
но-аппаратных средств подтверждена натурными экспериментами, проведенными в ре-
альных условиях различных сред. -
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ЕМКОСТНОЕ УСТРОЙСТВО С ДВУМЯ АВТОГЕНЕРАТОРАМИ
Р.Н. Набиев , Г. И. Гараев , Р.Р. Рустамов145-1532025-08-01Аннотация ▼Описаны структура, конструкция, установка, функциональные возможности, техни-
ческие параметры емкостного устройства, применяемого в системах охраны и оповещения
периметров объектов, а также схема запатентованного дифференциально-емкостного
датчика с двумя автогенераторами, который является частью устройства, по результа-
там расчета оценивается вероятность обнаружения несанкционированных вторжений с
использованием этого устройства. Принцип работы емкостного датчика заключается в
преобразовании изменении емкости относительно Земли двух чувствительных элементов,
составляющих защитное ограждение, при приближении или прикосновении к ним посторон-
них лиц в изменение частоты с помощью автогенераторов, а принцип работы емкостного
устройства основан на срабатывании сигнализации при превышении установленного пре-
дельного значения разности частот генераторов. Показано преимущество схем автогене-
раторов, построенных на логических элементах в дифференциально-емкостном датчике, к
входам которых подключены чувствительные элементы, причем один из них используется
как сигнальный, а другой как опорный генератор. Показано, что схемы автогенераторов,
построенных на цифровых микросхемах по той же схеме, значительно упрощаются, когда в
качестве частотозадающих не используются RLC-элементы с сосредоточенными парамет-
рами и кварцевые резонаторы, а их адаптация к изменениям внешней среды происходит ав-
томатически. Чтобы передать высокочастотные сигналы генераторов на ноутбук, сначала
эти сигналы преобразуются в низкочастотные сигналы через делители частоты, которые
находятся в частотомерах, затем эти низкочастотные сигналы преобразуются в цифровые
сигналы с помощью модуля Arduino Uno. Программное обеспечение, написанное на ноутбуке,
вычисляет разницу частот и генерирует сигнал тревоги при определенном значении разно-
сти. На основании расчетов отмечена достаточно высокая вероятность обнаружения не-
санкционированных вторжений на объекты и эффективность использования устройства
охраны и оповещения с дифференциально-емкостным датчиком на основе двух автогенера-
торов в системе авиационной безопасности. -
ОСОБЕННОСТИ СХЕМОТЕХНИКИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ НА КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ С УПРАВЛЯЮЩИМ PN-ПЕРЕХОДОМ
Н.Н. Прокопенко , В.Е. Чумаков , А.В. Бугакова , А.Е. Титов126-1352025-08-01Аннотация ▼Систематическая составляющая напряжения смещения нуля (Uсм) двухкаскадных
BJT и CMOS операционных усилителей (ОУ) с классической архитектурой существенно
зависит от численных значений (отличия от единицы) коэффициента передачи по току
(Ki≈1) применяемых токовых зеркал (ТЗ). На данный параметр ТЗ оказывает также влия-
ние напряжения Эрли их доминирующих активных компонентов. Поэтому, токовые JFET
зеркала являются сегодня слабым звеном в современной JFET аналоговой схемотехнике и
их нецелесообразно применять в структуре JFET ОУ. В статье поставлена и решена зада-
ча об условиях исключения ТЗ в ОУ на основе полевых транзисторов с управляющим pn-
переходом для случая, когда необходимо получить малое значение Uсм. Предлагаются вари-
анты практических схем входных (ВК) и промежуточных (ПК) каскадов микроэлектрон-
ных операционных усилителей на комплементарных полевых транзисторах с управляющим
pn-переходом (CJFET). Их основная особенность – отсутствие токового зеркала, которое
при реализации на CJFET отрицательно влияет на основные параметры ОУ по система-
тической составляющей напряжения смещения нуля, коэффициентам ослабления входного
синфазного сигнала и подавления помех по шинам питания. В этой связи перспективны
схемы ВК и ПК, которые не используют данный CJFET функциональный узел. Приведены
схемы операционных усилители на основе разработанных ВК с разомкнутым коэффициен-
том усиления более 80 дБ и систематической составляющей напряжения смещения нуля в пределах 300мкВ при малом токопотреблении в статическом режиме. Актуальность вы-
полненных исследований заключается в необходимости развития теории проектирования
высокоточных JFET и CJFET IP-модулей для применения в структурах малошумящих ана-
логовых интерфейсов датчиков различных физических величин, в том числе работающих в
тяжелых условиях эксплуатации (воздействие низких температур и радиации). Предла-
гаемые схемы могут быть реализованы на широкозонных полупроводников (SiC JFET,
GaN JFET или GaAs JFET). -
ВЫБОР МОДЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДАТЧИКА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЬЮ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
С.И. Клевцов2022-08-09Аннотация ▼На примере датчика давления рассматривается проблема подбора модели и пара-
метров функции преобразования микропроцессорного датчика. Функция преобразования
базируется на математической модели, которая ставит в соответствие электриче-
скому сигналу, поступающему с измерительного преобразователя датчика, значение
физической величины. Модель функции преобразования микропроцессорного датчика
должна повторять реальную пространственную зависимость электрического сигнала
от измеряемой величины и учитывать влияние дестабилизирующих факторов, таких как
температура. Микропроцессорные датчики используют для измерения параметров объ-
екта с заданной точностью. Основной вклад в погрешность измерений вносит неточ-
ность аппроксимации реальной функции преобразования ее моделью. Необходимость
достижения оптимального уровня погрешности измерения параметра в системе с уче-
том сложности и стоимости измерений требует управления погрешностью датчика.
С этой целью представлены различные модели и методы аппроксимации. Для эффектив-
ного управления погрешностью предлагается метод мультисегментной пространствен-
ной аппроксимации, в основе которого лежат модели линейных или нелинейных про-
странственных элементов. Сформулирована процедура управления погрешностью. По-
рядок использования модели мультисегментной пространственной аппроксимации ха-
рактеристики преобразования для вычислений давления с учетом влияния температуры
основан на комбинированном применении линейных и нелинейных пространственных эле-
ментов в рамках одной модели. Процедура подбора типа сегмента должна начинаться с
оценки возможности использования сначала линейного пространственного элемента, а в
случае невозможности выполнения требований по точности, анализа использования нели-
нейного элемента. Метод позволяет изменять типы и конфигурацию пространственных
элементов и таким способом влиять на погрешность измерений. Преимущества данного
подхода подтверждаются результатами моделирования. -
СТОХАСТИЧЕСКАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОДВОДНОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СЕНСОРНОЙ СЕТИ, ОСНОВАННАЯ НА ЛУВЕНСКОМ АЛГОРИТМЕ КЛАСТЕРИЗАЦИИ
А.М. Маевский , В.А. Рыжов , Т. А. Федорова , И. В. Кожемякин , Н.М. Буров62-812025-07-24Аннотация ▼Подводные беспроводные сенсорные сети (ПБСС) играют важную роль в мониторинге океанических процессов, подводной навигации, экологическом контроле и обеспечении безопасности. Однако особенности подводной среды, такие как высокая затухаемость сигналов, ограниченные ресурсы энергии и изменяющаяся топология сети, создают значительные сложности в организации эффективной передачи данных. Для оптимизации работы сети и продления ее срока службы используется метод кластеризации, позволяющий группировать узлы, снижать нагрузку на коммуникационные каналы и повышать энергоэффективность. Однако в условиях выхода из строя узлов сети статическая кластеризация становится неэффективной, что требует внедрения динамической рекластеризации. Процедура перераспределения ролей узлов и перестройки топологии сети позволяет сохранять устойчивость связи и минимизировать потери данных, учитывая энергетически баланс всей сети в целом. В данной работе исследуются современные подходы к кластеризации и рекластеризации в ПБСС с учетом энергетического баланса, вероятности отказов узлов и помех в среде передачи. Развитие адаптивных методов управления ПБСС является актуальной задачей, направленной на повышение надежности, энергоэффективности и долговечности подводных сетей связи. В статье представлена стохастическая кроссуровневая модель для динамических трехмерных ПБСС произвольной топологии. Модель использует: новую технику кластеризации/рекластеризации базирующуюся на лувенском алгоритме, протокол маршрутизации, построенный на методе Дейкстра и метод управления доступом к среде на основе расписания передач (TDMA). Предложенная модель функционирования ПБСС положена в основу разработанного имитационного комплекса, позволяющего проводить оценку эффективности и надежности сети с учетом нарушения связности и уязвимостей для ПБСС различного масштаба и назначения. В рамках исследований выполнен параметрический анализ систематических расчетов функциональных характеристик ПБСС. Результаты анализа показали, что предложенная имитационная модель обеспечивает увеличение времени автономной работы сети и снижение числа потерянных сообщений по сравнению с моделями других авторов.
1 - 14 из 14 результатов
