Найти

Результаты поиска

• БЕСКОНТАКТНЫЙ ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ КЛАПАНА

  С.А. Матюнин , Р.А. Жигалов , А.А. Иголкин

  204-217

  2025-08-04

  Аннотация ▼

  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. Кузин

  2021-12-24

  Аннотация ▼

  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.

• СЕМАНТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ОЦЕНКИ КИБЕРУСТОЙЧИВОСТИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

  Д.Н. Богачева , О. В. Лукинова , А. А. Саломатин

  2026-02-27

  Аннотация ▼

  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.

• ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УПРУГОЙ МЕМБРАНЫ ДАТЧИКА ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ»

  С.П. Малюков , В. Д. Мишнев

  159-167

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  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

• ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРЕПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА УСКОРЕНИЯ

  В.В. Янчич

  2021-07-18

  Аннотация ▼

  Исследования выполнены с целью получения данных, необходимых для повышения
  точности расчета и оптимизации конструкций пьезоэлектрических датчиков механиче-
  ских величин, которые широко используются для контроля, мониторинга и диагностики
  сложного оборудовании и инженерных сооружений в различных областях техники. Задача
  исследований состоит в изучении особенностей рабочих деформаций в пьезоэлектрическом
  электромеханическом преобразователе в области крепления к основанию датчика и оценке
  их влияния на основные метрологические характеристики. Объектом исследования являет-
  ся электромеханический преобразователь в виде цилиндрического монолитного блока из
  пьезоэлектрической керамики с отношением высоты к диаметру от 0,33 до 2, закреплен-
  ный на основании датчика, на которое воздействует поступательное ускорение вибраци-
  онных колебаний со стороны контролируемого объекта. С использованием программного
  пакета ANSYS Multiphysics исследована математическая модель преобразователя с двумя
  принципиально разными типами крепления  «свободно-скользящего» и «жесткого». При
  этом выявлен механизм поперечного механического шунтирования деформации преобразо-
  вателя в области границы жесткого креплении. Для количественной оценки влияния усло-
  вий крепления на характеристики преобразователя предложены «коэффициент влияния
  крепления» и формула для его определения при различных отношениях высоты к диаметру
  преобразователя. Для определения влияния крепления преобразователя в реальных конст-
  рукциях датчиков разработана методика и проведены экспериментальные исследования с
  учетом свойств используемых на практике конструкционных материалов и наиболее час-
  то применяемого упругого поджатия элементов. Установлено, что свойства материала
  основания и соотношения размеров преобразователя в реальной конструкции датчика мо-
  гут вызывать изменения его коэффициента преобразования по напряжению до 15 %, ко-
  эффициента преобразования по заряду до 22 %, электрической емкости до 9 % и частоты
  продольного резонанса до 16 %. Влияние граничных условий крепления снижается одновре-
  менно с возрастанием относительной высоты преобразователя. Экспериментально полу-
  чены данные для расчета коэффициента влияния крепления при выполнении основания
  датчиков из металлов с модулем упругости от 74 до 300 ГПа и плотностью от 2,7 до 17,5
  т/м3. Результаты проведенных исследований могут учитываться при конструировании
  пьезоэлектрических датчиков механических величин.

• ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА МОДЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ДАТЧИКА ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

  С. И. Клевцов

  2021-11-14

  Аннотация ▼

  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

• ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ЕМКОСТНОЕ УСТРОЙСТВО С ДВУМЯ АВТОГЕНЕРАТОРАМИ

  Р.Н. Набиев , Г. И. Гараев , Р.Р. Рустамов

  145-153

  2025-08-01

  Аннотация ▼

  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.

• ВЫБОР МОДЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДАТЧИКА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЬЮ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

  С.И. Клевцов

  2022-08-09

  Аннотация ▼

  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.

• РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ СИТУАЦИЙ

  Сингх Санни, А.В. Прибыльский , Е.Ю. Косенко

  2025-01-30

  Аннотация ▼

  Раннее обнаружение пожароопасных ситуаций является критически важным аспектом
  обеспечения безопасности, так как позволяет минимизировать риск материальных и человеческих
  потерь. Заблаговременное выявление угроз способствует сохранению материальных ценностей,
  уменьшению времени на их восстановление и, что важнее, спасению человеческих жизней. В связи
  с этим, предлагается новый подход к прогнозированию пожароопасных ситуаций: алгоритм обу-
  чения модели прогнозирования пожароопасных ситуаций, а также алгоритм прогнозирования
  пожароопасных ситуация, которые разрабатываются на моделях машинного обучения таких как
  рекуррентные нейронные сети, случайный лес, оптимизационные деревья, авторегрессионные
  нейронные сети и т.д. В исследовании предлагается рассмотреть алгоритмы прогнозирования
  пожароопасных ситуаций, разработанных на основе анализа существующих алгоритмов прогно-
  зирования, включая методы на основе машинного обучения, статистические модели и симуляци-
  онные подходы, учитывая их преимущества и недостатки, показатели точности. Результаты
  исследования разработанных алгоритмов показывают, что они способны с точностью 93.33%
  предсказывать значение температуры снаружи датчика на основе тестовых данных с комплекса
  взаимосвязанных пожарных датчиков, с ошибками MAE = 1.72, MSE = 2.95 в нештатном режиме
  на тестовых данных, и с точностью 92.85% температура внутри датчика, ошибки MAE = 1.66,
  MSE = 2.75. Точность на тестовых данных в штатном режиме для температуры снаружи со-
  ставили 96.27%, ошибки MAE = 1.22, MSE = 1.48, а точность прогнозирования температуры
  внутри составила 96.16%, ошибки MAE = 1.24, MSE = 1.53. Для тестовой выборки в 500 000 от-
  счетов, ошибки спрогнозированной температуры снаружи составили: MAE = 1.82, а MSE = 3.31,
  а точность составили 91.78%. Ошибки спрогнозированной температуры внутри (temp2_inside)
  составили: MAE = 1.89, а MSE = 3.57, а точность составили 91.35%.