Электротехника

Рассмотрены особенности метода, позволяющего определять частотные искажения сигналов в цепях, находящихся в рабочем режиме и не допускающих их отключения и перевода в тестовый режим. Метод основан на сравнении корреляционных характеристик случайных сигналов на входе и выходе цепи. Предложен критерий выявления и оценки частотных искажений сигналов, имеющих нормальное распределение

Рассмотрены конструкции датчиков линейных и угловых перемещений основанных на новом физическом принципе работы, отличающихся простотой и высокой долговечностью. Приведены технические характеристики и области применения

Описан универсальный оптоволоконный пирометр для измерения высоких температур (1000...3000 К) в промышленности, сочетающий в себе функции пирометра монохроматического и пирометра спектрального отношения В качестве селективного светофильтра использован акустооптический перестраиваемый фильтр.

Рассмотрена обработка динамограмм в контроллерах систем автоматизации нефтедобывающих скважин, эксплуатируемых штанговыми глубинными насосами

Изложен метод определения погрешностей виртуального прибора при измерении температуры обмоток электродвигателей, учитывающий условия его применения

Рассмотрена информационно-измерительная система, предназначенная для мониторинга состояния преднапряжения, целостности, герметичности и прочности защитной оболочки и состояния подкрановых путей полярного крана атомного блока. Приведено описание компонентов и частей системы

Рассмотрены вопросы построения устройств оценки помехоустойчивости систем при обработке сигналов частотных датчиков. Используемый способ обработки сигналов частотных датчиков основан на анализе фазовых флуктуаций и позволяет вести оперативный контроль за измеряемыми параметрами сигналов частотных датчиков при ограничении используемых данных

Описан метод определения нелинейных искажений сигналов, имеющих произвольный спектр, с применением в качестве критерия вероятностного показателя разброса мгновенных значений дифференциального коэффициента усиления. Рассмотрены особенности реализации метода

Рассмотрен принцип измерения вязкости ротационным методом, а также структурная схема, конструкция и основные технические характеристики разработанного на его основе вискозиметра

Обсуждаются способы построения параметрических моделей пассивных компонентов с помощью искусственных нейронных сетей. Рассмотрены основные типы нейронных сетей, наиболее подходящие для задач многомерной аппроксимации. Приведены способы построения параметрических моделей пассивных компонентов и результаты, демонстрирующие их эффективность

Приведена принципиальная схема акустооптического пирометра и описан принцип его действия. Рассмотрена статическая характеристика, чувствительность и разрешающая способность акустооптического пирометра. Получены математические зависимости данных характеристик и на их основе построены графики

Рассмотрены вопросы построения вихретоковых датчиков с микропроцессорной системой коррекции температурных погрешностей по результатам измерения информативных параметров эквивалентной схемы замещения

Приведены результаты исследования относительной диэлектрической проницаемости подложек из поликора, используемых для реализации различных СВЧ-устройств. Разработана измерительная система, основным элементом которой является микрополосковый прямоугольный измерительный резонатор, выполняющий роль измерительного датчика. Полученные результаты сопоставлены с соответствующими величинами, измеренными прибором E4991A-002 фирмы Agilent Technologies, а также с паспортными значениями относительной диэлектрической проницаемости поликоровых подложек

Предложена структура видеодатчика с предварительной обработкой изображения, заключающейся в фильтрации изображения известными масочными фильтрами

Предложена структура устройства для классификации последовательностей цифровых сигналов. В основе классификации лежит критерий принятия решений, основанный на кодах

Приведены физическая и математическая модели акустооптического пирометра для измерения высоких температур в промышленности, сочетающего в себе функции измерения как яркостной температуры, так и температуры спектрального отношения. Предложено считать математической моделью пирометра аналитическую зависимость мощности оптического излучения на выходе световода от температуры объекта измерения, ослабляющих свойств атмосферы, материала и типа световода, параметров приемной оптической системы пирометра

Рассмотрена радиоэлектронная система контроля образования наледи на проводах воздушных линий электропередачи (ВЛЭП), принцип работы которой основан на регистрации разности скоростей прохождения электромагнитного гармонического сигнала по контролируемому участку линии и воздушной среде. Информация о толщине ледяной муфты передается по радиоканалу на диспетчерский пункт

Рассмотрены современные проблемы электроэнергетики применительно к построению многодатчиковых интеллектуальных сетей, обеспечивающих надежное, безопасное и энергоэффективное электроснабжение потребителей

Рассмотрены подходы к организации времячастотного распределения (ВРЧ) в режиме реального времени на основе экстремальной фильтрации. Показано сходство (аналогия) с преобразованием Хуанга-Гильберта

Рассмотрены вопросы моделирования и синтеза цифрового рекурсивного фильтра, предназначенного для селекции сигналов в гидроакустическом датчике, с учетом возможностей реализации фильтра на микропроцессорном контроллере с низким энергопотреблением. Приведена постановка задачи синтеза селективного фильтра методами целочисленного нелинейного математического программирования. Дан пример решения задачи многофункционального синтеза рекурсивного фильтра селективной системы гидроакустического датчика

В завершающей статье цикла публикаций представлены предложения по развитию приборного парка на основе межведомственной координации работ в рамках комплексной целевой программы, предлагаемой к разработке. Формулируются развернутые выводы по тематике публикаций

Дана общая характеристика радиоизмерительных приборов, обсуждаются актуальные вопросы их разработки и выпуска, анализируется современное состояние парка приборов, находящихся в эксплуатации

Рассмотрены вопросы идентификации параметров схем замещения датчиков, работающих в жестких условиях эксплуатации с применением физического моделирования измерительных цепей датчиков, что позволяет расширить функциональные возможности датчиков и повысить их метрологические характеристики

Рассмотрены задачи, возникающие при измерении S-параметров микроэлектронных компонентов: определение параметров полосковой линии передачи, идентификация моделей полосковых калибровочных мер методом частотного окна и исключение влияния контактных устройств на результаты измерений в стандартном коаксиальном канале. Эффективность восстановления S-параметров электронных компонентов в широком диапазоне частот с помощью известных методов SOM, SOMT и TRL, используемых в практике СВЧ-измерений, сравнивается на примере чип-резистора.

Рассмотрены вопросы синтеза схемы замещения вихретокового датчика и определения ее информативных параметров с использованием настраиваемых моделей

На основе положений теории радиотехники и теории вероятностей разработана методика определения точности радиоэлектронной разведки параметров радиоэлектронных средств противника, позволяющая оценить предельные значения ошибок определения несущей частоты, при которых возможна их компенсация за счет расширения спектра помехи для поддержания требуемой эффективности радиоэлектронного подавления при одновременном обеспечении требований радиоэлектронной защиты своих радиоэлектронных средств в условиях минимального частотного разноса

Выполнен анализ влияния размера ресурсного блока (RB) сигнала OFDM на качество работы сетей 4G. Для режима цифрового обмена предложена методика и показатель эффективности, позволяющие учесть влияние размера RB на скорость обмена и вероятность перегрузок (GoS). Установлено, что дискретизация в два RB, применяемая при распределении ресурса в LTE, слишком велика. Это может приводить к потере производительности и росту GoS. В McWILL размер дискретизации распределения устанавливается с точностью до RB/8. Показано, что в этом случае потерь производительности не возникает

Проведен сравнительный анализ емкости сетей LTE и McWILL при передаче речи и коротких сообщений. Установлено, что применяемая в LTE техника VoIP приводит к существенным потерям. В сетях McWILL для речевого обмена используется специализированный протокол. Показано, что благодаря этому протоколу сети McWILL превосходят сети LTE по показателю числа речевых каналов на единицу полосы в 1,7–3,4 раза (в зависимости от условий работы)

Исследуется уровень внеполосных и паразитных излучений передающих устройств типовых радиомодулей базовых станций (БС) сетей McWILL и LTE. Предложена усовершенствованная методика стендовых измерений, обеспечивающая точность измерений до уровней –95 дБн. Показано, что типовая аппаратура БС сетей LTE и McWILL реализует уровень внеполосного и паразитного излучений на 3–7 дБ ниже установленного Рекомендациями 3GPP

Отмечается негативный эффект для сетей широкополосной транкинговой связи от применения методики распределения спектра, построенной на базе одной частотной селекции. Рассмотрена технология частотно-территориально-углового разнесения для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) между сетями McWILL 1800 и LTE 1800. Предложена методика оценки роста сложности проектирования при требовании обеспечения ЭМС. Для сети McWILL 1800 она показала, что сложность возрастет не более чем в 1,5

Предлагается распределенный подход к организации вычислительных мощностей сети, позволяющий за счет внедрения нескольких уровней облачных вычислительных центров разной мощности добиться сокращения времени передачи данных по сети для большого количества соединений

Приведены сведения по основным источникам образования сточных вод гальванохимических производств, обобщена информация по экспериментальным и промышленным методам их очистки. Представлены сравнительные характеристики широкого ассортимента реагентов, рекомендуемых для обезвреживания основных экотоксикантов данных стоков, включая тяжелые металлы и цианиды. Даны подробное описание алгоритма и примеры расчета постадийного материального баланса процесса реагентной очистки сточных вод гальванохимических производств и обработки образующихся осадков.

Представлен обзор методик моделирования термоэлектрических генераторов с использованием метода конечных элементов на основе программной платформы ANSYS Workbench. Приведен сравнительный анализ применений различных моделей и сопоставление с экспериментом. Рассмотрены направления развития методик для исследования свойств перспективных типов термоэлектрических генераторов, в том числе генераторов на основе технологии МЭМС, а также сегментированного и коаксиального типов. Показано, что важным этапом проектирования является расчет геометрических параметров термоэлементов, осуществляемый с помощью численных методов решения оптимизационной задачи по критерию максимизации выходной мощности. Применение методик моделирования позволяет определить режимы включения термоэлектрических генераторов, рабочий диапазон температур, сопротивления нагрузок, выходную мощность

Для преодоления имеющихся в литературе противоречий в измерениях скоростей звука в ударносжатых металлах с использованием разных методик предложено совмещение в каждом взрывном эксперименте фотоэлектрической (ф.э.м.) и лазерно-гетеродинной (л.г.м.) методик. Эффективность совмещения продемонстрирована во взрывных экспериментах со ступенчатыми образцами из аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т и высокочистого магния Мг95 при их ударно-волновом нагружении в диапазонах 60–120 и 20–30 ГПа соответственно. При помощи ф.э.м. осуществляется классическая регистрация продольных и объемных скоростей звука. В зависимости от интенсивности нагружения л.г.м. зарегистрировано изменение во времени скорости границы раздела образец–индикатор или изменение во времени скорости фронта ударной волны в индикаторе. По этим данным контролировались параметры ударного сжатия изучаемого образца и определялся момент догона фронта ударной волны в индикаторе первой характеристикой веера волны разрежения. В области относительно низких нагрузок, пока индикаторная жидкость работает как оконный материал, сохраняя прозрачность, л.г.м. регистрирует изменение во времени скорости движения границы раздела изучаемого образца и вещества-индикатора. В области высокоинтенсивных нагрузок обеспечивается устойчивая работа ф.э.м. При этом лазерно-гетеродинной методикой непрерывно во времени регистрируется скорость движения фронта стационарной ударной волны в индикаторе до догона ее волной разрежения. В промежуточной области нагрузок работают обе методики. Совмещение методик позволило повысить надежность получаемой непротиворечивой информации по скоростям звука в ударно-сжатых конструкционных материалах и сократить количество взрывных экспериментов с образцами из токсичных материалов

Описаны способы изготовления интерференционного полосового фильтра для ультрафиолетовой области спектра. Фильтр имеет высокие коэффициент пропускания и контраст в рабочей области спектра и малый коэффициент пропускания в области “фоновых” сигналов. Обсуждается оригинальная конструкция гибридного фильтра, принцип работы которого основан на многократном отражении световых лучей. Приведены экспериментально измеренные спектральные характеристики изготовленных образцов фильтров

Рассмотрено устройство, предназначенное для разделения падающих и отраженных от произвольной нагрузки импульсных сигналов на основе двойного направленного сверхширокополосного моста. Приведены экспериментальные результаты исследования устройства с помощью электрических импульсов пикосекундной (40 пс) и наносекундной (10 нс) длительности. Тестовый импульс, подающийся на входной порт, поступает на исследуемый объект с ослаблением 5 дБ. Устройство разделяет образующиеся падающий и отраженный импульсы, которые поступают на разные порты. Развязка между портами падающих и отраженных импульсов составляет не менее 20 дБ в диапазоне рабочих частот от 300 кГц до 16 ГГц

Предложены многомерные созвездия квадратурных амплитудно-модулированных (КАМ) сигналов, каждый символ которых состоит из блока КАМ-символов, несущих один и тот же объем информации и которые составлены из символов различающихся одномерных созвездий более высокого порядка (в отличие от простой одномерной модуляции, где каждый КАМ-символ несет свою индивидуальную информацию). Синтезированы многомерные созвездия КАМ-сигналов на основе алгоритма оптимизации по критериям повышения энергетической и (или) спектральной эффективности систем передачи цифровой информации. Оценены характеристики помехоустойчивости предложенных сигналов на основе аналитических расчетов и имитационного моделирования. Получены соотношения, позволяющие рассматривать технологию FTN (Faster-than-Nyquist, передача со скоростью выше скорости Найквиста) как частный случай многомерных созвездий КАМ-сигналов. Показано, что полученные сигналы дают энергетический выигрыш по отношению к традиционным одномерным сигналам, в частности, обеспечивается работоспособность при меньших значениях отношения сигнал/шум, чем для сигналов двоичной фазовой манипуляции

Предложен способ формирования сложных композитных сигналов систем спутниковой радионавигации на основе линейного равновесного или неравновесного мультиплексирования компонент для обеспечения равномерности амплитудной огибающей результирующего сигнала. Это позволяет решить одну из основных проблем таких систем, связанную с низкой энергетической эффективностью усиления сигналов в спутниковом радиопередатчике из-за значительного пик-фактора излучаемого сигнала

Предложен эффективный алгоритм определения взаимной временной задержки распространения сигналов в спутниковых сверхширокополосных системах связи с ортогональным частотным мультиплексированием (OFDM). Алгоритм основан на модификации расчета взаимной функции неопределенности сигналов для компенсации эффекта Доплера. Прямое вычисление взаимной функции неопределенности сверхширокополосных сигналов не позволяет дать состоятельную оценку взаимной временной задержке вследствие влияния эффекта доплеровского расширения спектральной полосы. Представленный в работе алгоритм основан на разбиении принимаемых сигналов на отдельные узкополосные каналы и последующем вычислении взаимных функций неопределенности в этих каналах. Проведено сравнение работы алгоритма на OFDM-сигналах и сигналах с псевдослучайной скачкообразной перестройкой рабочей частоты

Представлен новый метод параметрической стабилизации выходного напряжения переменного тока магнитоэлектрического генератора, а также проведены исследования данного метода и показана его перспективность. Результаты исследований получены численными методами путем компьютерного моделирования в программном комплексе Ansoft Maxwell

Приведено статистическое описание процедуры дискретизации – восстановления реализаций случайного поля со скачками и с четырьмя возможными состояниями. Реализация такого поля образуется двумя реализациями бинарных марковских случайных процессов, определенных по двум координатным осям. Исследование процедуры дискретизации – восстановления этого поля состоит из двух частей. Первая часть посвящена выбору интервалов дискретизации на основе заданной вероятности пропуска состояния. Вторая часть связана с оценкой точек смены состояний в восстанавливаемой реализации, а также с расчетом дисперсий оценок. Последние характеризуют качество восстановления. Дается пример, иллюстрирующий предлагаемый метод анализа

Изучена кинетика процесса оксидирования титана в сульфатном электролите, содержащем соединения циркония и молибдена. Получены оксидные покрытия, исследованы их морфология и фазовый состав. Методом импедансной спектроскопии исследована дефектность и электрическая проводимость полученных материалов. Показано, что полученные оксидные покрытия устойчивы до температуры 700°С

Материал методического пособия представляет собой часть курса лекций для студентов очной и очно-заочной форм обучения физического факультета. На основе монографий, учебников, научных статей, различных электронных источников рассматриваются основные современные и перспективные на правления функциональной электроники.

Рассмотрены причины, ограничивающие удельную реактивную мощность, которую возможно пропускать через материалы силовых индуктивностей и емкостей. Эти причины можно условно разделить на энергетические и тепловые. Энергетические ограничения вытекают из конечной удельной энергоемкости материалов и заданной частоты преобразования. Тепловые ограничения возникают из-за наличия тепловых потерь в реальном реактивном элементе и неидеальных условий охлаждения. Расчет тепловых режимов материалов ведется с учетом тангенса угла потерь, максимальной температуры работы и термического сопротивления элемента. В работе предложена универсальная методика расчета оптимальной частоты преобразования и максимально допустимой удельной реактивной мощности активных материалов. Данная методика позволяет выбрать режим работы реактивного материала, при котором полностью используются его возможности как по энергетическим, так и тепловым параметрам. Применяемая оценка материалов по максимально допустимой удельной реактивной мощности отличается от традиционного рассмотрения коэффициента производительности и параметров Штейнмеца, но является их логическим продолжением. Разработанная методика расчета ориентирована на практические инженерные расчеты — в ней используются общепринятые параметры, приводимые производителями в описаниях к материалам. Также для упрощения расчетов при анализе не учитываются амплитудная и частотная нелинейности потерь. Проведенный по предложенной методике анализ показал, что наибольшей удельной реактивной мощностью обладают высокочастотные материалы с малой энергоемкостью в диапазоне значений частоты преобразования 0,3…3 МГц. Согласно результатам анализа, наиболее перспективными материалами являются высокочастотная конденсаторная керамика и никель-цинковые ферриты с низкой проницаемостью. Большая удельная реактивная мощность достижима при использовании реактивных компонентов без активных материалов в диапазоне 3…300 МГц. В данном диапазоне возможна реализация высокодобротных реактивных элементов без применения материалов с высокой диэлектрической или магнитной проницаемостью. При исключении активных материалов оказывается возможна штатная работа реактивных элементов при температурах, близких к температуре плавления проводника

В традиционных схемах многоуровневых автономных инверторов напряжения с фиксирующими диодами питание уровней инвертора осуществляется или от одного неуправляемого выпрямителя, нагруженного на гирлянду емкостных делителей, или нескольких неуправляемых выпрямителей для каждого уровня. При работе на переменной частоте в схемах частотно-регулируемого электропривода на низких скоростях задействуется только часть из возможных уровней напряжения, что существенно ухудшает качество выходной сети инвертора. Тогда при работе приводного асинхронного двигателя на низких скоростях проявляется негативное влияние широтно-импульсной модуляции на обмотки статора двигателя. При этом оно не намного меньше, чем при питании машины от обычного двухуровневого автономного инвертора напряжения. Некоторое снижение отрицательного влияния обусловлено лишь уменьшением амплитуды импульсов напряжения на выходе инвертора. В то же время производные импульсов напряжения по-прежнему не отличаются от этих производных для случая двухуровневого инвертора напряжения. Долговечность приводного двигателя существенно снижается из-за протекающих паразитных токов между витками обмотки и между обмоткой и станиной машины. В результате такого негативного воздействия происходит ускоренное старение изоляции двигателя и преждевременный ее пробой. Эта проблема часто решается конструированием и применением специального частотно-регулируемого двигателя. От двигателя общепромышленных серий он отличается применением специальной изоляции повышенной прочности и непроводящих неметаллических подшипников. При этом значительно возрастает стоимость и так недешевой системы электропривода из-за дорогого объекта управления — двигателя В работе показан вариант относительно простого усовершенствования силовой схемы для четырехуровневого автономного инвертора напряжения заменой питания уровней от неуправляемого на управляемый выпрямитель. Это позволяет получить лучший спектр выходного напряжения инвертора. Коэффициент гармоник линейного напряжения при этом снижается почти в 5 раз. Решение может быть рекомендовано, если работа электропривода на низких скоростях составляет значительную часть производственного цикла.

Бурное развитие естественных наук, которое наблюдается в последние десятилетия, опирается на существенное расширение технических возможностей проведения исследований и тесное переплетение достижений химии, физики, биологии и других областей естествознания. Это способствовало тому, что во второй половине XX в. появились новые области химии (лазерная химия, плазмо- и фотохимия, химия высоких давлений). В последние 10…15 лет уже XXI в. к их числу присоединилось и перспективное направление – микроволновая химия, которая возникла на стыке физики и химии. Она включает химические превращения с участием твердых диэлектриков и жидкостей, связанные с использованием энергии микроволнового (или сверхвысокочастотного) поля. Установлено, что микроволновое излучение способно в десятки и сотни раз ускорять многие химические реакции, вызывать быстрый объемный нагрев жидких и твердых образцов, эффективно (быстро и полностью) удалять влагу из твердых, в том числе и высокопористых, препаратов, модифицировать свойства различных сорбентов. Применение энергии микроволн вместо используемой в настоящее время тепловой энергии теплоносителей в промышленных установках позволяет значительно упростить технологические схемы, исключить все процессы и аппараты, связанные с подготовкой теплоносителя, а также снизить вредные выбросы в атмосферу. Ограничения для применения микроволного излучения связаны главным образом с отсутствием оборудования промышленного назначения.

Предложен метод выбора направления рациональной модернизации котельного агрегата ТЭС на полную или частичную замену элементов его оборудования с точки зрения как технологических, так и экономических аспектов в зависимости от реакционной способности используемого топлива. Показано, что более полная модернизация котельного агрегата, работающего на низкореакционном угле, приводит к большим экономическим результатам, в то время как реконструкция котлов на высокореакционных топливах практически не изменяет КПД брутто котельного агрегата

Настоящее пособие содержит теоритический материал и учебно-методические указания к лабораторным работам по курсу «Устройства приема и обработки сигналов». Пособие адресовано студентам старших курсов бакалавриата и магистрантам, обучающимся по направлениям «Радиотехника» и «Инфокоммуникационные технологии и системы связи».

Пособие представляет собой сборник примеров и упражнений по курсу «Техническая электродинамика» и включает в себя краткие теоретические сведения.

В учебно-методическом пособии приводятся краткие теоретические сведения о вентиляции и теплообмене, а также упражнения и задачи по вентиляционным и тепловым расчетам в электрических машинах. Типовые задачи снабжены подробными решениями.