Научная статья на тему 'Кратко об особенностях технологии формирования автоматизированного рабочего места оператора-исследователя в высшем учебном заведении'

Кратко об особенностях технологии формирования автоматизированного рабочего места оператора-исследователя в высшем учебном заведении Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
268
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ПРИЁМНИКИ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СКОРОСТИ / КОМБИНИРОВАННЫЕ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЕ ПРИЁМНИКИ / МИКРО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ / MEMS ТЕХНОЛОГИЯ / МЭМС-АКСЕЛЕРОМЕТРЫ / RECEIVERS OSCILLATORY SPEED / COMBINED HYDROACOUSTIC RECEIVERS / MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS / MEMS TECHNOLOGY / MEMS-ACCELEROMETERS

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Алифанов Роман Николаевич, Халаев Николай Лукич, Мищенко Максим Николаевич, Стародубцев Павел Анатольевич

В статье достаточно подробно представлено технологическое решение процесса обнаружения малошумных подводных объектов на уровне теоретических и модельных исследований. В основу их положено создание поколения приемников колебательной скорости (ПКС), как средств обнаружения объектов с регистрацией звукового давления, измерения скорости частиц среды или градиента давления в волне. Проведенные, в этом направлении исследования показали, что в основе теории гидроакустики лежит уравнение гидродинамики, в котором при проведении расчетов дальности обнаружения неправомочно не учитывается нелинейный член. Это лишает исследователей использования важного физического принципа линейных сред и являлся неправильным при проведении расчетов полей в низкочастотном гидроакустическом диапазоне. Существенным прогрессом в области учета влияния нелинейного члена уравнения акустики и создания ПКС при решении задач обнаружения объектов в водной среде стал переход к микро электромеханическим системам. За рубежом они распространены от датчиков давления до датчиков ускорения (акселерометров). Для исследования возможностей акселерометра было использовано разработанное и собранное в рамках проведенных исследований, автоматизированное рабочее место оператора-исследователя (АРМ-ОИ) и испытательный стенд. По результатам проведенных исследований было отмечено, что сконструированное в условиях учебного заведения АРМ-ОИ позволяет решать задачи не только учебного характера, но и научного. Конструкции, составленные на инженерной базе учебной лаборатории NI ELVIS (National Instruments Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite), обладают высокой эффективностью, позволяют быстро перестраивать системы на различные схемы конструирования и делать предварительную оценку результатов исследования и проектирования новых технологических устройств обнаружения объектов с учетом нелинейности среды распространения акустических полей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Алифанов Роман Николаевич, Халаев Николай Лукич, Мищенко Максим Николаевич, Стародубцев Павел Анатольевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Briefly about the peculiarities of the technology of forming the automated workplace of the research operator in a higher educational institution

The article presents in detail the technological solution for the detection of low-noise underwater objects at the level of theoretical and model studies. They are based on the creation of a generation of vibrational speed (PIC) receivers, as a means of detecting objects with the recording of sound pressure, measuring the velocity of the particles of the medium or the pressure gradient in the wave. The studies carried out in this direction have shown that the hydroacoustics theory is based on the hydrodynamic equation, in which the nonlinear term is not appropriately taken into account when calculating the detection range. This deprives researchers of the use of the important physical principle of linear media and was incorrect when performing field calculations in the low-frequency hydroacoustic range. Significant progress in accounting for the influence of the nonlinear term of the acoustic equation and the creation of the PCS in solving problems of detecting objects in an aqueous medium was the transition to microelectromechanical systems. Abroad, they are distributed from pressure sensors to acceleration sensors (accelerometers). To study the capabilities of the accelerometer, the automated workplace of the operator-researcher (ARM-OI) and the test stand developed and collected within the framework of the conducted researches were used. Based on the results of the conducted studies, it was noted that the ARM-OI constructed in the conditions of the educational institution allows solving problems not only of a learning nature, but also of a scientific one. The constructions made on the engineering base of the NI ELVIS (National Instruments Educational Laboratory) laboratory have a high efficiency, they allow to quickly rebuild the systems for various design schemes and to make a preliminary assessment of the results of research and design of new technological object detection devices taking into account the nonlinearity of the propagation medium аcoustic fields.

Текст научной работы на тему «Кратко об особенностях технологии формирования автоматизированного рабочего места оператора-исследователя в высшем учебном заведении»

Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http ://naukovedenie. ru/

Том 9, №3 (2017) http://naukovedenie.ru/vol9-3.php

URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/101TVN317.pdf

Статья опубликована 21.07.2017

Ссылка для цитирования этой статьи:

Алифанов Р.Н., Халаев Н.Л., Мищенко М.Н., Стародубцев П.А. Кратко об особенностях технологии формирования автоматизированного рабочего места оператора-исследователя в высшем учебном заведении // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №3 (2017) http://naukovedenie.ru/PDF/101TVN317.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ.

УДК 629.127.4

Алифанов Роман Николаевич

ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет», Россия, Владивосток1

Кандидат технических наук, доцент E-mail: gidra_518@mail.ru

Халаев Николай Лукич

ФГКВОУ ВО «Тихоокеанское высшее военно-морское училище имени С.О. Макарова», Россия, Владивосток

Старший преподаватель Кандидат технических наук E-mail: halaevn@mail.ru

Мищенко Максим Николаевич

ФГКВОУ ВО «Тихоокеанское высшее военно-морское училище имени С.О. Макарова», Россия, Владивосток

Адъюнкт очной адъюнктуры E-mail: kaiser25@yandex.ru

Стародубцев Павел Анатольевич

ФГКВОУ ВО «Тихоокеанское высшее военно-морское училище имени С.О. Макарова», Россия, Владивосток

Заведующий кафедрой Физики (и ОТД) Доктор технических наук, профессор E-mail: spa1958@mail.ru

Кратко об особенностях технологии формирования автоматизированного рабочего места оператора-исследователя в высшем учебном заведении

Аннотация. В статье достаточно подробно представлено технологическое решение процесса обнаружения малошумных подводных объектов на уровне теоретических и модельных исследований. В основу их положено создание поколения приемников колебательной скорости (ПКС), как средств обнаружения объектов с регистрацией звукового давления, измерения скорости частиц среды или градиента давления в волне.

Проведенные, в этом направлении исследования показали, что в основе теории гидроакустики лежит уравнение гидродинамики, в котором при проведении расчетов дальности обнаружения неправомочно не учитывается нелинейный член. Это лишает исследователей использования важного физического принципа линейных сред и являлся

1 690087, г. Владивосток, ул. Луговая 52В-501

неправильным при проведении расчетов полей в низкочастотном гидроакустическом диапазоне.

Существенным прогрессом в области учета влияния нелинейного члена уравнения акустики и создания ПКС при решении задач обнаружения объектов в водной среде стал переход к микро электромеханическим системам. За рубежом они распространены от датчиков давления до датчиков ускорения (акселерометров).

Для исследования возможностей акселерометра было использовано разработанное и собранное в рамках проведенных исследований, автоматизированное рабочее место оператора-исследователя (АРМ-ОИ) и испытательный стенд.

По результатам проведенных исследований было отмечено, что сконструированное в условиях учебного заведения АРМ-ОИ позволяет решать задачи не только учебного характера, но и научного. Конструкции, составленные на инженерной базе учебной лаборатории NI ELVIS (National Instruments Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite), обладают высокой эффективностью, позволяют быстро перестраивать системы на различные схемы конструирования и делать предварительную оценку результатов исследования и проектирования новых технологических устройств обнаружения объектов с учетом нелинейности среды распространения акустических полей.

Ключевые слова: приёмники колебательной скорости; комбинированные гидроакустические приёмники; микро электромеханические системы; MEMS технология; МЭМС-акселерометры

Введение

Создание малошумных подводных объектов изменило требования к гидроакустическим системам, главным из которых является необходимость повышения дальности их обнаружения. Повышение дальности обнаружения потребовало перехода к более низким частотных диапазонам, что, в свою очередь, привело к увеличению габаритов гидроакустических антенн. Такая цепочка взаимосвязанных технических подходов потребовала решения перспективной задачи: создание нового поколения средств обнаружения малошумных и гидроакустически малозаметных подводных объектов [1]. Чтобы сохранить габариты приемных систем в существующих геометрических пределах и повысить объем информации о волновых полях, получаемых из водной среды посредством этих систем, рядом российских научно -исследовательских институтов был проведен целый комплекс исследовательских мероприятий.

Основная часть

Одним из решений поставленной задачи явилось совмещение регистрации звукового давления с измерением скорости частиц среды или градиента давления в волне. Так в 80-х годах прошлого века появились приемники колебательной скорости (ПКС). ПКС производят преобразования колебательного смещения (градиента звукового давления или колебательной скорости) и звукового давления (ЗД) распространяющихся в воде гидроакустических сигналов в пропорциональные электрические сигналы с нормируемыми метрологическими характеристиками [1, 2].

Но в основе теории гидроакустики лежит уравнение гидродинамики, а именно: уравнение движения жидкости - уравнение Эйлера, уравнение непрерывности и уравнение состояния.

Уравнение Эйлера в общем случае имеет вид

ди - -

р— + р(иУ)и + Ур = 0 (1)

д1

где: Р - плотность жидкости;

ди

Р¥

с" - произведение плотности жидкости на ускорение;

ди

д - производная скорости по времени, ускорение;

Р - давление жидкости;

^ - оператор Набла для трёхмерного пространства;

- нетривиальный оператор дифференцирования по направлению векторного поля скорости °;

° - вектор скорости;

- распределённое давление.

Второй член этого уравнения при разложении дает очень сложную для проведения расчетов акустического поля формулу и имеет малые величины. Поэтому для сохранения линейности уравнения (1) при расчетах им пренебрегали. С переходом в область низких частот это пренебрежение стало неправомочным. Второй член уравнения, нарушая линейность уравнения (1), лишал исследователя использования важного физического принципа линейных сред и являлся неправильным для проведения расчетов полей в низкочастотном гидроакустическом диапазоне, имея вид

ди _

Р — + Ур = 0 (2)

д1

Очевидно, что для исследования процессов в низкочастотной области гидроакустического диапазона наиболее справедливым будет использование уравнения (1).

Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ) разработаны отечественные серийные образцы комбинированных гидроакустических приемников (КГП). Конструктивно КГП представляет собой шарообразный герметичный контейнер, выполненный из негигроскопичной пластмассы или обрезиненного металла, внутри которого расположен один трехкомпонентный векторный приемник, а снаружи - гидрофонные головки. Малошумные усилители, входящие в состав КГП, в зависимости от модификации могут располагаться как снаружи, так и внутри сферического корпуса. Рабочий диапазон частот каналов звукового давления у таких приёмников изменяется в пределах от 5 до 10000 Гц, рабочий диапазон частот каналов гидродинамического давления - от 20 до 10000 Гц в зависимости от модификации (см. рис. 1). Средняя плотность приемников равна от 1,15 до 2,5 кг/дм3 [2] (см. рис. 1).

а) б)

Рисунок 1. Внешний вид КГП-1 (а) и КГП-10 (б) [2]

Колебания тела, помещенного в среду, в случае равенства плотностей звукоприемника и среды вызваны наличием градиента давления (ГД) в акустической волне, поэтому КГП является приемником градиента давления (ПГД). Основной недостаток ПКС проявляется в зависимости от результатов измерений от соотношения плотности тела и среды. В связи с чем для производства надёжных гидроакустических измерений требуется усовершенствование отечественных ПКС.

Существенным прогрессом в области создания ПКС при решении задач обнаружения акустически малозаметных объектов в водной среде стал переход к микроэлектромеханическим системам - MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) [3, 4].

Под технологией MEMS понимают технологию микрообработки, позволяющую изготавливать кремниевые микросхемы механическими элементами малых, размеров (10-3 м) -интеллектуальными машинами с самыми различными функциями. MEMS - это объединение механических элементов, датчиков, приводов и электроники на одном кремниевом основании, подложке (рис. 2).

Рисунок 2. Внешний вид внутреннего устройства МЭМС-изделия [2]

Начиная с 2001 г. в РФ развернуты работы по данному направлению. Открыты более 100 НИОКР в области исследований и разработки MEMS, и акцент в проведении работ по этой тематике переместился с фундаментальной и поисковой направленности в прикладную область [5, 6]. За рубежом МЭМС-элементы распространены от датчиков давления до датчиков ускорения (акселерометров).

Акселерометры начинают находить применение в сейсмических системах записи, мониторах станков и механизмов, диагностических системах, то есть там, где необходимо измерять ускорение, удар, вибрацию или звук [5, 6]. При этом акселерометры представляют собой законченные устройства с емкостным чувствительным элементом, как показано на рис. 3, 4.

Рисунок 3. Блок-схема типового МЭМС-акселерометра [2]

Рисунок 4. Структурная схема акселерометра с емкостным чувствительным элементом [2]

Две емкости включены по полумостовой схеме с общей средней обкладкой. При возникновении ускорения вдоль оси, перпендикулярной обкладкам, средняя обкладка отклоняется в сторону, противоположную колебанию, в результате чего емкость одного конденсатора увеличивается, а другого уменьшается. В конструкцию датчика, кроме первичного чувствительного элемента, входит также чип для обработки полученных сигналов и датчик температуры для внешней температурной стабилизации. Акселерометр имеет аналоговый выход [7].

На кафедре физики и общетехнических дисциплин (физики и ОТД) Тихоокеанского высшего военно-морского училища им. С. О. Макарова (ТОВВМУ) для исследования возможностей МЭМС-акселерометра было использовано разработанное и собранное в рамках - проведения НИР «Вейвлет», автоматизированное рабочее место оператора-исследователя (АРМ-ОИ) и испытательный стенд «NI ELVIS II» c платой расширения «Emona FOTEx» (рис. 5-8). В состав АРМ-ОИ входят: бесперебойный источник питания; фильтр сетевой; персональный компьютер (системный блок); монитор; принтер; устройства ввода, манипулятор (компьютерная «мышь»), клавиатура; сервисный чемодан АРМ-ОИ с содержимым.

В состав сервисного чемодана АРМ-ОИ входят: испытательный стенд «NI ELVIS II»; плата расширения «Emona FOTEx»; реконфигурируемый инструмент (РИ) - «NI myRIO»; соединительная беспаячная макетная плата; дополнительный источник питания от 5 до 15 В; сервисные приборы для работы с акселерометрами; соединительные провода и кабели [8].

Рисунок 5. Автоматизированное рабочее место оператора-исследователя (в свёрнутом положении) (составлено автором Халаевым Н.Л.)

Рисунок 6. Содержимое чемодана, входящего в состав АРМ-ОИ (составлено автором Халаевым Н.Л.)

Рисунок 7. Испытательный стенд «NI ELVIS II» (без плат расширения) [2]

Рисунок 8. Испытательный стенд «NI ELVIS II» с модулем расширителя «Emona FOTEx» (составлено автором Халаевым Н.Л.)

В такой комплектации могут быть сформированы с отображением на мониторе виртуальные приборы (ВП) с возможностями, как указано ниже: цифровой мультиметр (Digital multimeter - DMM); осциллограф (Oscilloscope); источник питания постоянного тока (DC Power Supply); регулируемый источник питания (Variable Power Supplies); генератор стандартных сигналов (Function Generator); анализатор импеданса (Impedance Analyzer); анализатор спектра (Dynamic Signal Analyzer); генератор сигналов произвольной формы (Arbitrary Waveform Generator); анализатор вольт-амперных характеристик двух- и трехполюсников (Two-Wire Current-Voltage Analyzer); цифровой ввод-вывод (Digital Writer/Digital Reader) [9].

Чтобы обеспечить согласование разрабатываемых и исследуемых схем, в составе АРМ-ОИ имеется реконфигурируемый инструмент, с помощью которого к рабочему месту можно подключать реальные аналоговые и цифровые приборы и конструируемые узлы. Внешний вид РИ представлен на рис. 9.

В составе РИ имеется два идентичных расширительных порта (MXP-A и MXP-B), позволяющих проводами или удаленно (имеется канал Wi-Fi) подключать исследуемые схемы (устройства) к компьютеру через порт «NI mini System» (MSP).

«NI myRIO» (см. рис. 9) содержит в общей сложности 40 цифровых линий ввода-вывода; восемь односторонних аналоговых входов; два дифференциальных аналоговых входа; четыре односторонних аналоговых выхода; два общих аналоговых входа, позволяющих подключать бесчисленное количество сенсоров, устройств и программируемых контроллеров системы. Вся необходимая функциональность встроена и предварительно настроена в базовом функционале,

что устраняет необходимость в дополнительных платах расширения или «шинах» для добавления новых возможностей [10].

Рисунок 9. Внешний вид реконфигурируемого инструмента «N1 шуШО» [2]

Авторским коллективом кафедры физики и ОТД ТОВВМУ в состав «АРМ-ОИ» включены дополнительные платы беспаячного моделирования и монтажа схем. Одна из монтажных плат с ПГД показана на рис. 10.

Рисунок 10. Плата беспаячного моделирования и монтажа с ПГД в период отладки работы схемы (составлено автором Халаевым Н.Л.)

Для физического моделирования в качестве исходных были использованы детали, как представлено на рис. 11.

MEAS

MEAS-SPEC.COM 3

*

т ^ — ■— - ч,

.. У

-nf

В * S *

а)

б)

в)

Рисунок 11. Детали моделируемого комбинированного приемника (составлено автором Халаевым Н.Л.)

На стенде прошли апробацию: пьезоэлектрический датчик (см. рис. 11а); операционный усилитель (см. рис. 11 б); МЭМС - акселерометр (см. рис. 11 в).

На АРМ-ОИ со стендом «NI ELVIS II с Emona FOTEx» и РИ «NI myRIO» было проведено четыре серии исследований: проверка пьезоэлектрического датчика при автономном исследовании его характеристик; проверка пьезоэлектрического датчика с операционным усилителем; исследование возможностей МЭМС-акселерометра на АРМ-ОИ с собранным стендом «NI ELVIS II Emona FOTEx» и c РИ «NI myRIO»; исследование физической модели комплексной приемной системы (КПС) без погружения в водную среду. Частью корпуса перспективной КПС являлся специально разработанный в ходе проведения НИР «Фторид» композитный цилиндр [8], показанный на рис. 12.

Звукопрозрачный корпус комплексной приемной системы позволяет разместить внутри: один пьезокерамический датчик; один трехкомпонентный МЭМС -акселерометр; один операционный усилитель; гравитационную систему вертикальной стабилизации КПС.

Композитный корпус был испытан в специализированной барокамере в Институте автоматики и процессов управления (ИАПУ) ДВО РАН с имитацией погружения до 3000 м.

Рисунок 12. Звукопрозрачный композитный корпус КПС [2]

Рассмотренные выше КПС являются датчиками соколеблющегося типа со средней плотностью 1,15-2,50 кг/дм2. Использование композитного корпуса с ПГД емкостного типа позволяет: увеличить глубину погружения до величин, превышающих 1000-метровую отметку с сохранением акустических функций и возможностей прибора; приблизить среднюю плотность приемника до величин, близких к средней плотности морской воды на этих глубинах.

Для проведения исследования на АРМ-ОИ были использованы ВП: мультиметр (а), осциллограф (б) и анализатор спектра (в), показанные на рис. 13.

|лТ«М«1

пш

Г>мвм •1 •1 3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

&&с£)

а) б) в)

Рисунок 13. Виртуальные приборы АРМ-ОИ, созданные на базовой платформе «NIELVISII с Emona FOTEx» (составлено автором Халаевым Н.Л.)

Используя среду разработки и платформу выполнения программ ЬаЬУГЕ'^ были созданы лицевая панель и блок-диаграмма исследуемой конструкции, показанные на рис. 1416, соответственно.

Рисунок 14. Лицевая панель регистратора акселерометра на который не оказываются внешние воздействия (составлено автором Халаевым Н.Л.)

Рисунок 15. Блок-диаграмма подключения реального акселерометра к виртуальной схеме для исследования характеристик (составлено автором Халаевым Н.Л.)

Рисунок 16. Блок-диаграмма схемы исследования характеристик акселерометра (составлено автором Халаевым Н.Л.)

Реально воспроизведенная схема исследования показа на рис. 17.

а) б)

Рисунок 17. Подключение акселерометра к «АРМ-ОИ»

через расширитель порта РИ «NI my RIO» (составлено автором Халаевым Н.Л.)

На рис. 17а представлена принципиальная схема выводящих линий связи для сочленения с РИ. на рис. 17б - реальная схема подключения акселерометра к АРМ-ОИ через реконфигурируемый инструмент.

В ходе исследований было проведено три серии тестов: реакция акселерометра на изменение ориентации блока; реакция акселерометра на постукивания корпусом блока по твердой поверхности (имитация импульсных вибровоздействий); реакция акселерометра на имитацию импульсных колебательных скоростей в воздухе.

Исходное положение акселерометра показано на рис. 14. Он стоит осью z вверх. Поворачивая акселерометр, как показано на рис. 18а, можно наблюдать изменение положения векторов датчиков колебательной скорости (рис. 18б).

а) б)

Рисунок 18. Проверка акселерометра на чувствительность к наклонам (составлено автором Мищенко М.Н.)

Постукивание телом акселерометра по твердой поверхности (рис. 19а) вызывает дрожание чувствительного элемента и отображается на регистраторе акселерометра (19б).

а) б)

Рисунок 20. Проверка акселерометра на чувствительность к вибрациям (составлено автором Мищенко М.Н.)

При имитации импульсных колебательных скоростей в воздухе (на рис. 21 не зафиксировано) отмечена резкая реакция на звуковой импульс (см. рис. 21).

Рисунок 21. Реакция регистратора акселерометра на импульсный звук (составлено автором Мищенко М.Н.)

На регистраторе отмечено противофазное отклонение по осям X и I, так как конструктивно ось 2 имеет направление, обратное правой системе координат. При выполнении хлопка по составляющей У расстояние от источника звука до акселерометра было наименьшим.

Заключение

На основании результатов проведенных исследований и представленных в данной научной статье можно сделать ряд важных заключений: сконструированное в условиях военного учебного заведения АРМ-ОИ позволяет решать задачи не только учебного характера, но и научного; конструкции, составленные на инженерной базе «NI ELVIS II», обладают высокой эффективностью, так как позволяют быстро перестраивать системы на различные схемы конструирования, меняя в течение нескольких минут не только элементную базу блоков, но и средства измерения, и делать предварительную оценку результатов исследования и проектирования новых технологических устройств обнаружения малошумных и малозаметных морских объектов с учетом нелинейности среды распространения акустических полей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гордиенко В.А. Векторно-фазовые методы в акустике. - М.: Физматлит, 2007. -480 с.

2. Халаев Н.Л. Обнаружение акустически малозаметных морских объектов в мелком море закрытых бухт: монография, Владивостокский государственный университет экономики и сервиса. - Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2016. - 298 с.

3. Бёрд Киви. Микророботы: технология будущего сегодня Компьютерра. - Режим доступа: http ://old.computerra.ru/198791.

4. Телец В.А. Микроэлектромеханические инерционные преобразователи физических величин: типовые варианты исполнения // МСТ. - 2004. - № 2. - С. 2-5.

5. Баринов И.Н., Волков В.С. Микромеханика вокруг нас. - Режим доступа: http://dep_pribor.pnzgu.ru/files/dep_pribor.pnzgu.ru/mikromehanika_vokrug_nas.pdf.

6. Кузнецов С.П. Динамический хаос / Курс лекций. - М.: Изд. физ.-мат. лит., 2001. - 296 с.

7. Морозов А.П., Халаев Н.Л. Пути повышения эффективности обнаружения гидроакустических сигналов в условиях многолучевого распространения // XXVIII научно-техническая конференция. Совершенствование оружия, боевых и технических средств ВМФ и способов их использования и эксплуатации. Тезисы докладов. - Владивосток, 1984. - с. 37-41.

8. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т1. - М.: Наука, 1970.

9. Стародубцев П.А., Мироненко М.В. Метод и стационарная томографическая система мониторинга характеристик протяженных глубоководных морских акваторий: Сборник трудов региональной конференции по судовой радиоэлектронике. Владивосток. ДВГМА, 1998. - Ч.3. - С. 115-123.

10. Стародубцев, П.А. Шостак С.В., Богданов В.И. Метод определения временной задержки при приеме акустических сигналов / П.А. Стародубцев // 38-я Всерос. межвуз. научн.-техн. конф.: сб. докл. - Владивосток: ТОВВМУ, 1995. Т. 1. Ч. 1. -С. 192-194.

Alifanov Roman Nikolaevich

The Far Eastern state technical fishery university, Russia, Vladivostok

E-mail: gidra_518@mail.ru

Halaev Nikolay Lukich

Pacific higher naval school named after Makarov, Russia, Vladivostok

E-mail: halaevn@mail.ru

Mishenko Maksim Nikolaevich

Pacific higher naval school named after Makarov, Russia, Vladivostok

E-mail: kaiser25@yandex.ru

Starodubtsev Paul Anatol'evich

Pacific higher naval school named after Makarov, Russia, Vladivostok

E-mail: spa1958@mail.ru

Briefly about the peculiarities of the technology of forming the automated workplace of the research operator in a higher educational institution

Abstract. The article presents in detail the technological solution for the detection of low-noise underwater objects at the level of theoretical and model studies. They are based on the creation of a generation of vibrational speed (PIC) receivers, as a means of detecting objects with the recording of sound pressure, measuring the velocity of the particles of the medium or the pressure gradient in the wave.

The studies carried out in this direction have shown that the hydroacoustics theory is based on the hydrodynamic equation, in which the nonlinear term is not appropriately taken into account when calculating the detection range. This deprives researchers of the use of the important physical principle of linear media and was incorrect when performing field calculations in the low-frequency hydroacoustic range.

Significant progress in accounting for the influence of the nonlinear term of the acoustic equation and the creation of the PCS in solving problems of detecting objects in an aqueous medium was the transition to microelectromechanical systems. Abroad, they are distributed from pressure sensors to acceleration sensors (accelerometers).

To study the capabilities of the accelerometer, the automated workplace of the operator-researcher (ARM-OI) and the test stand developed and collected within the framework of the conducted researches were used.

Based on the results of the conducted studies, it was noted that the ARM-OI constructed in the conditions of the educational institution allows solving problems not only of a learning nature, but also of a scientific one. The constructions made on the engineering base of the NI ELVIS (National Instruments Educational Laboratory) laboratory have a high efficiency, they allow to quickly rebuild the systems for various design schemes and to make a preliminary assessment of the results of research and design of new technological object detection devices taking into account the nonlinearity of the propagation medium acoustic fields.

Keywords: receivers oscillatory speed; combined hydroacoustic receivers; microelectromechanical systems; MEMS technology; MEMS-accelerometers

REFERENCES

1. Gordienko V.A. Vector-phase methods in acoustics. - Moscow: Fizmatlit, 2007. -480 p.

2. Khalaev N.L. Detection of acoustically insignificant marine objects in the shallow sea of closed bays: monograph, Vladivostok State University of Economics and Service. -Vladivostok: Publishing house of VSUES, 2016. - 298 p.

3. Bird Kiwi. Microrobots: the technology of the future today Computerra. - Access mode: http://old.computerra.ru/198791.

4. Taurus V.A. Microelectromechanical inertial converters of physical quantities: typical versions // MST. - 2004. - № 2. - C. 2-5.

5. Barinov I.N., Volkov V.S. The micromechanics are all around us. - Access mode: http://dep_pribor.pnzgu.ru/files/dep_pribor.pnzgu.ru/mikromehanika_vokrug_nas.pdf.

6. Kuznetsov S.P. Dynamic chaos / Course of lectures. - Moscow: Izd. Fiz.-mat. Lit., 2001. - 296 s.

7. Morozov A.P., Khalaev N.L. Ways to improve the efficiency of detection of hydroacoustic signals in conditions of multipath propagation // XXVIII scientific and technical conference. Improvement of weapons, combat and technical means of the Navy and ways to use and operate them. Theses of reports. - Vladivostok, 1984. - with. 37-41.

8. Sedov L.I. Continuum mechanics. T1. - Moscow: Nauka, 1970.

9. Starodubtsev P.A., Mironenko M.V. Method and stationary tomographic system for monitoring the characteristics of extended deep sea areas: Proceedings of the regional conference on ship radio electronics. Vladivostok. DVGMA, 1998. - Part 3. - P. 115123.

10. Starodubtsev, P.A. Shostak S.V., Bogdanov V.I. Method for determining the time delay when receiving acoustic signals / P.A. Starodubtsev // The 38th All-Russian. Interuniversity. Scientific-technical. Conf.: Sat. Doc. - Vladivostok: TOVVMU, 1995. T. 1. Part 1. - P. 192-194.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.