CC BY
55. Электронный фонд правовой и нормативной документации - Режим доступа: http://docs.cntd.ru.
6. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2.1324-03 «Гигиенические требования к срокам годности и условиям хранения пищевых продуктов» - Режим доступа: http:// docs.cntd.ru/document/901864836.
7. Павлова, Е.А. Расчет уровня конкурентоспособности маркировки молока, реализуемого покупателям на территории города Саратова [Текст] / Е.А.
Павлова, Ю.Г. Гриняева // Инновационные технологии в промышленности - основа повышения качества, конкурентоспособности и безопасности потребительских товаров. Материалы II Международной (заочной) научно-практической конференции. 31 октября 2014 г. - Ярославль-Москва: Издательство «Канцлер», 2014. - С. 312-319.
ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ С УПРАВЛЯЕМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
Плаксиенко Владимир Сергеевич
Д-р техн. наук, профессор Южного федерального университета, г. Таганрог
Плаксиенко Нина Евгеньевна Канд. техн. наук, доцент Южного федерального университета, г. Таганрог
Сиденков Александр Сергеевич АспирантЮжного федерального университета, г. Таганрог
FREQUENCY DETECTORS WITH CONTROLLED CHARACTERISTICS
VladimirPlaksienko, Doctor of Science, professor of Southern federal University,Taganrog Nina Plaksienko, Candidate of Science, assistant professor of Southernfederal University,Taganrog Alexandr Sidenkov, Post graduate student Southernfederal University, Taganrog
АННОТАЦИЯ
В работе рассматриваются особенности построения частотных детекторов с управляемой дискриминационной характеристикой на основе схемы балансного детектора. Показано, что увеличение крутизны дискриминационной характеристики реализуется не за счет усиления, а за счет применения взаимных обратных связей между каналами обработки. Исследованы статические и статистические характеристики, установлено, что повышение крутизны статистической дискриминационной характеристики не сопровождается соответствующим ухудшением дисперсионной характеристики. Введено понятие относительной дискриминационной характеристики, позволяющей более полно сопоставлять характеристики детекторов.
ABSTRACT
The paper discusses the design features of the frequency detectors with managed discriminatory characteristic on the basis of the balanced detector. It is shown that the increase in the slope of discriminatory features is not implemented at the expense of gain, and through the use of mutual back links between processing channels. Investigated static and statistical characteristics, it was found that increasing the steepness of the statistical discriminatory features are not accompanied by deterioration of the dispersion characteristics. Introduced the concept of relative discriminatory features, allowing you to more fully map the characteristics of the detectors.
Ключевые слова: частотные детекторы; дискриминационные характеристики; крутизна дискриминационной характеристики; дисперсионная характеристика; статистические дискриминационные характеристики; дискриминаторы с взаимными обратными связями; дискриминаторы с управляемой характеристикой; относительные дискриминационные характеристики; устойчивость статистических дискриминационных характеристик при воздействии шумов.
Keywords: frequency detectors; discriminatory characteristics; the steepness of the discriminatory characteristics; dispersion characteristics; statistical discriminatory characteristics; discriminatory with cooperation-and a lot of feedbacks; discriminatory with controlled characteristics; relative discriminatory characteristics; stability of statistical discriminatory characteristics when exposed to noise.
Дискриминаторы широко применяют в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения [1-3].
В работе рассматриваются аналоговые частотные дискриминаторы с взаимными обратными связями (ЧДОС), выполненные по схеме с управляемой характеристикой. В таких дискриминаторах возможно увеличение крутизны среднего участка дискриминационной характеристики и ее размах за счет введения цепей обратных связей [1, 2, 4, 5].
Структурная схема ЧДОС приведена на рис. 1 [1], где ПФ - полосовые фильтры, Р1 - регуляторы уровней проходящих сигналов, Д - детекторы, УУ - управляемые усилители, ФНЧ - фильтры нижних частот, ВУ - вычитающее устройство, ивх1 и ивх2 - амплитуды напряжений на входах регуляторов уровней; ит1 и ит2 - амплитуды напряжений на выходах регуляторов уровней; ир1 и ир2
- напряжения, управляющие регуляторами уровня; иупр
- напряжение управления коэффициентами усиления усилителей УУ1 и УУ2.
Л
УУ1
ир1
«е-
иупр
УУ2
ивх2
ир2 ит2
ПФ2 1 Р2
Д2
ПФ1 Р1 Д1 ФНЧ1
1
ивх1
ит1
АДОС
V
ВУ
/ к
ФНЧ2
И
ивых
Рисунок 1. Структурная схема ЧДОС
Параметры амплитудного дискриминатора с обратными связями (АДОС), входящего в состав ЧДОС, определяют его основные характеристики.
Зависимости выходного напряжения регуляторов ит от напряжения регулирования ир при различных значениях параметра К имеют вид, представленный на рис. 2.
Степень взаимного влияния одного канала АДОС на другой характеризует коэффициент взаимной обратной связи К12, который равен отношению приращения напряжения на выходе регулятора первого канала при разомкнутой связи от второго канала к первому и при неизменной глубине обратных связей:
Рисунок 2. Регулировочная характеристика
К
Аи
т 2
12 а ивх; Аналогичным образом определяется коэффициент взаимной обратной связи от второго канала к первому К21:
Аи ,
т1
К 21 =
Аи
вх 2
В случае, если коэффициенты передачи по напряжению одноименных блоков в каналах дискриминаторов попарно равны, тогда К12=К21=К и К является функцией некоторого управляющего напряжения К=^иупр).
Таким образом, в зависимости от значения коэффициента взаимной обратной связи К возможны три режима работы [1]:
1) К=0 - соответствует режиму работы дискриминатора без обратных связей (режим работы с отключенными обратными связями);
2) 0<К<1 - мягкий режим работы дискриминатора;
3) К=1 - критический режим работы;
4) К>1 - жесткий режим работы дискриминатора.
Принцип работы АДОС при отсутствии на входах
дискриминатора шумов заключается в следующем. Если коэффициент обратных связей располагается в диапазоне 0<К<1, то управляющие напряжения иупр уменьшают коэффициенты передачи регуляторов уровней РУ. Чем больше К, тем в большей степени уменьшается коэффициент передачи канала, где сигнал меньше и в меньшей степени - где сигнал больше. При этом степень подавления одного сигнала другим зависит от соотношения уровней сигналов на входах каналов. Чем больше значение отношения сильного сигнала к слабому, тем в большей степени подавляется меньший сигнал и в меньшей степени изменяется больший. Поэтому степень подавления одного сигнала другим зависит как от их амплитудных соотношений, так и от значений коэффициента К.
При К=1 в системе происходит полное закрытие канала с меньшим сигналом, и выходное напряжение АДОС определится только большим сигналом одного из кана-
лов. Этот случай описывает процедуру автовыбора. Полное подавление сигнала в одном из каналов приводит к тому, что статическая дискриминационная характеристика будет иметь прямоугольную форму.
При работе в жестком режиме при К>1 управляющее напряжение в канале с большим сигналом полностью запирает канал с меньшим сигналом до момента, когда на входе уровень большего сигнала не станет меньше сигнала в противоположном канале в К раз. Следовательно, на выходе дискриминатора напряжение равно большему сигналу, пока меньший сигнал не превысит входной сигнал противоположного канала в К раз, в результате статическая характеристика принимает вид петли гистерезиса, ширина которой зависит от величины коэффициента К.
Полосовые фильтры ПФ1 и ПФ2 будут определять характер изменения напряжений ивх1 и ивх2 на их выходах. Обобщенная расстройка одиночных контуров, настроенных на частоты и f2=f2+Дf, определяется
выражениями:
1±У-. о
' -> 2 г* '
1 / 2
* = ^• a, *
(1)
2Дf - абсолютная расстройка контура; Ц1, Ц2 - добротности контуров.
В случае равенства полос пропускания контуров выполняется равенство:
f\= fl Qi Qi
(2)
амплитуды выходных колебаний контуров описываются выражениями:
и 1 = , и , и 2 = , и ,
" VI + (5, -I)2' "2 VI + (5, + я2 '.(3|
где и0 - резонансное напряжение контура.
Учитывая полученные выражения (3) выражение для статической дискриминационной характеристики ЧДОС на участке fa<f<fb примет вид:
ивых = • [ 1
1
(1 - K) Vl + -*)1 Vl + +*)1
где f0 - центральная частота работы ЧДОС;
' . (4)
Процессы, происходящие в ЧДОС, изображены на рис. 3 [1].
]
Рисунок 3. Статическая дискриминационная характеристики ЧДОС
На рис. 4 представлены статические дискриминационные характеристики балансного ЧД (БЧД) и ЧДОС для различных значений К, которые получены моделированием в среде Micro-Cap.
Из рассмотрения характеристик следует вывод: уровень постоянной составляющей на выходе ЧДОС при К>0 всегда выше, чем у обычного БЧД. При установке значения К=0 статические дискриминационные характеристики ЧДОС и БЧД совпадают.
Наиболее информативной статистической характеристикой является относительная дискриминационная характеристика, представляющая собой отношение математического ожидания на выходе дискриминатора к корню квадратному от дисперсии (флуктуационная характеристика) выходного напряжения [1]:
S (f) =
M (f)
4Df)
(5)
Эта характеристика позволяет помимо традиционных параметров демодуляторов (размах, линейность), оценивать и степень устойчивости демодулятора в условиях воздействия помех [1, 4].
Дискриминационные характеристики ЧДОС и БЧД при работе в шумах, полученные моделированием в среде Micro-Cap приведены на рис. 5.
Мвых, В 1
0,5
К=0,9 -л
445
455 JW* J * 465 475 485 f, кГц*
-0,5
Рисунок 5. Дискриминационные характеристики ЧДОС и БЧД
Из рассмотрения дискриминационной характеристики следует, что меняя глубину обратных связей, задаваемую величиной К, можно увеличивать крутизну дискриминационной характеристики ЧД.
На рис. 6 представлены флуктуационные характеристики ЧДОС и БЧД. Рассмотрение показывает, что увеличение крутизны и размаха дискриминационной характеристики не приводит к увеличению дисперсии. Уровень шумовой дорожки на выходе ЧДОС в районе переходной частоты ниже, чем у БЧД.
Рисунок 6. Флуктуационные характеристики БЧД и ЧДОС
Локальные максимумы и крутизну статической характеристика БЧД можно увеличить усилением и приблизить к характеристике ЧДОС с К=0,9 (рис. 5). Однако в этом случае уровень шумов на выходе БЧД также увеличится.
Использование БЧД с последующим усилителем не увеличивает соотношение «сигнал/шум» на выходе си-
стемы, а лишь ухудшает его, т.к. не существует «нешумя-щих» усилителей. Увеличение соотношения «сигнал/шум» в ЧДОС достигается не последующим усилением дискриминационной характеристики, а применением обратных связей.
На рис. 7 приведены относительные дискриминационные характеристики БЧД и ЧДОС.
м»
¡х/ифлук
150 100 50
0 -50 -100
-150
445
/
К=0,9
455
465
475
485 f, кГц
Рисунок 7. Относительные дискриминационные характеристики
Именно эти характеристики наглядно показывают, что соотношение «сигнал/шум» на выходе ЧДОС при одинаковых условиях приема возрастает.
Исследования в пакете схемотехнического моделирования Micro-Cap позволяют выполнить сопоставление параметров, однако не позволяют выполнить метрологи-
м/m'D' 2,5
чески обеспеченных исследований. Поэтому были проведены лабораторные экспериментальные исследования ЧДОС на стандартной промежуточной частоте 465 кГц.
Результаты экспериментальных исследований относительных статистических характеристик приведены на рис. 8.
2 Р Р = 4, К=0
1,5
1
0,5
0 ^ = 2 Рш К=0
457,5 460 462 Ji'(3,5 465 467,5 470 472
* -1
11-2 -1,5
J -2
IL-, рш К=1 -2,5
" кГц
Рисунок 8. Относительные дискриминационные характеристики ЧДОС
Результаты эксперимента подтверждают результаты анализа и адекватность моделей в среде Micro-Cap.
В работе [7] проанализированы алгоритмы обработки сигналов, реализуемые дискриминаторами с обратными связями, а в работах [6, 8] проведен анализ особенностей применения фазовых дискриминаторов с обратными связями в системах ФАПЧ, показана их эффективность.
Литература
1. Плаксиенко В.С. Уровневая статистическая обработка дискретных сигналов. М.: Учебно-методический и издательский центр «Учебная литература», 2006. - 274 с.
2. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Сов. Радио, 1971 - 728 с.
3. Гайдук А.Р., Беляев В.Е., Пьявченко Т.А. Теория автоматического управления в задачах и примерах с решениями в MATLAB. Изд-во СПб: Лань, 2011.466 с.
4. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е. и др. А.С. Устройство для выделения частотно-модулированных радиоимпульсов на фоне шумов №1022314, Б.И. № 21, 1983.
5. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Д.В. Устройство для детектирования сигналов многопозиционной частотной телеграфии. Патент на изобретение №2187900 по заявке №2001106937 от 14.03.2001. Б.И. №23 от 20.08.2002.
6. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е., Сиденков А.С. Исследование системы ФАПЧ с фазовым дискриминатором с обратными связями. Научный вестник новосибирского государственного технического университета № 4 (57) 2014 с. 109-118
7. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е., Сиденков А.С. Особенности линейно-логической обработки сигналов. Ежемесячный научный журнал"Р^рега"№ 1; 2014. С. 108-113.
8. Плаксиенко В.С., Плаксиенко Н.Е. Монография. Фазовые дискриминаторы с обратными связями. LAPLAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG Saarbrucken, Germani, ISBN-13: 978-3-659-66874-6 ISBN-10: 3659668745. EAN: 97-3-659-66874-6.Опубл. 2014-12-25.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОГО РАЗГОНА В ГЕРМЕТИЧНЫХ ПРИЗМАТИЧЕСКИХ НИКЕЛЬ - КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРАХ
Галушкин Дмитрий Николаевич,
доктор технических наук доцент, Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал)
Донского государственного технического университета, город Шахты
Попов Владимир Павлович ведущий инженер, Южный Федеральный Университет, город Ростов-на-Дону
Галушкин Николай Ефимович
доктор технических наук, профессор, Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал)
Донского Государственного Технического, Университета, город Шахты
Язвинская Наталья Николаевна
кандидат технических наук, доцент, Донской Государственный Технический Университет, город Ростов-на-Дону
Galushkin Dmitry Nikolaevich, Doctor of Engineering, Professor, Institute Sphere of Service and Business (branch) Don State Technical University, town of Shakhty, Rostov Province
Popov Vladimir Pavlovich, lead engineer, Souse Federal University, town Rostov-on-Don
Galushkin Nicolay Ephimovich, Doctor of Engineering, Professor Institute Sphere of Service and Busines (branch) Don State Technical University, town of Shakhty, Rostov Province
Yazvinskaya Nataliya Nikolaevna, Candidate of Engineering, AssociateProfessor, of Don State Technical University, town Rostov-on-Don
АННОТАЦИЯ
В данной статье представлены результаты исследования процесса теплового разгона в герметичных, призматических никель кадмиевых аккумуляторах.
Ключевые слова: никель-кадмиевый аккумулятор; тепловой разгон. ABSTRAKT
This article presents the results of the research process thermal acceleration (thermal runway) in the prismatic sealed Nickel Сadmium batteries.
Keywords: Nickel-cadmium battery; thermal acceleration (thermal runway).
Введение
Во время заряда некоторых типов никель-кадмиевых аккумуляторов при постоянном напряжении, а также при их работе в буферном режиме может возникнуть яв-
ление теплового разгона. При этом ток заряда в аккумуляторах резко возрастает, происходит вскипание электролита. Возможны также: разрыв и оплавление корпуса аккумулятора, вылет пробок под давлением пара, возгорание и взрыв.
