CC BY
74
Министерство образования и науки РФ
Правительство Пензенской области Академия информатизации образования Академия проблем качества РФ Российская академия космонавтики им. К.Э.Циолковского Российская инженерная академия Вычислительный центр РАН им. А.А.Дородницына Институт испытаний и сертификации ВВТ ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л.Минца» ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «РУБИН» ОАО «НИИФИ», ОАО «ПНИЭИ», ФГУП ФНПЦ «ПО СТАРТ», НИКИРЭТ, ЗАО «НИИФИиВТ» ОАО «ППО ЭЛЕКТРОПРИБОР», ОАО «РАДИОЗАВОД» Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС» ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА» Пензенский государственный университет
АадижУ{%шсж
ТРУДЫ
МЕЖДУНАРОДНОГО СИМПОЗИУМА
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО
II то^
ПЕНЗА 2015
УДК 621.396.6:621.315.616.97:658:562 Т78
Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО»:
T78 в 2 т. - Пенза : ПГУ, 2015. - 2 том - 384 с.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
В сборник трудов включены доклады юбилейного ХХ-го Международного симпозиума «Надежность и качество», проходившего с 25 по 31 мая 2015 г. в городе Пензе.
Рассмотрены актуальные проблемы теории и практики повышения надежности и качества; эффективности внедрения инновационных и информационных технологий в фундаментальных научных и прикладных исследованиях, образовательных и коммуникативных системах и средах, экономике и юриспруденции; методов и средств анализа и прогнозирования показателей надежности и качества приборов, устройств и систем, а также анализа непараметрических моделей и оценки остаточного ресурса изделий двойного назначения; ресурсосбережения; проектирования интеллектуальных экспертных и диагностических систем; систем управления и связи; интерактивных, телекоммуникационных сетей и сервисных систем; экологического мониторинга и контроля состояния окружающей среды и биологических объектов; исследования физико-технологических процессов в науке, технике и технологиях для повышения качества выпускаемых изделий радиопромышленности, приборостроения, аэрокосмического и топливно-энергетического комплексов, электроники и вычислительной техники и др.
Оргкомитет благодарит за поддержку в организации и проведении Международного симпозиума и издании настоящих трудов Министерство образования и науки РФ, Правительство Пензенской области, Академию проблем качества РФ, Российскую академию космонавтики им. К. Э. Циолковского, Российскую инженерную академию, Академию информатизации образования, Вычислительный центр РАН им. А. А. Дородницына, Институт испытаний и сертификации ВВТ, ОАО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца», ОАО «УПКБ ДЕТАЛЬ», ОАО «НИИФИ», ФГУП «ПНИЭИ», ОАО «РУБИН», ОАО «РАДИОЗАВОД», ОАО «ППО ЭЛЕКТРИПРИБОР», ФГУП «ПО «СТАРТ», НИКИРЭТ - филиал ФГУП «ПО «СТАРТ», Пензенский филиал ФГУП НТЦ «АТЛАС», ОАО «ТЕХПРОММАШ», МИЭМ НИУ ВШЭ, Евразийский Национальный университет им. Л.Н. Гумилева, Сургутский институт мировой экономики и бизнеса «ПЛАНЕТА»,Пензенский государственный университет.
Сборник статей зарегистрирован в Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) с 2005 г.
Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я :
Юрков Н. К. - главный редактор Трусов В. А. - ответственный секретарь Баннов В. Я. - ученый секретарь Волчихин В. И., Абрамов О. В., Авакян А. А., Дивеев А.И., Иофин А. А., Каштанов В. А., Майстер В. А., Острейковский В.А., Петров Б. М., Писарев В. Н., Роберт И. В., Романенко Ю. А., Северцев Н. А., Садыков С. С., Садыхов Г. С., Увайсов С. У.
ISBN 978-94170-818-5(т.1) ISBN 978-94170-818-8
© Оргкомитет симпозиума, 2015 © ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», 2015
элементов сбора информации, основанных на проводниковых технологиях. Приведены краткие теоретические основы цифро-аналогового преобразования информации на основе волоконно-оптической техники. Рассмотрены конструкции ОЦАП с суммированием весовых коэффициентов. Представлена конструкция преобразователя углового положения в цифровой код с весовым уплотнением каналов на основе параллельного ОЦАП. Получена математическая модель представленного преобразователя,
позволяющая исследовать комплекс метрологических характеристик ОЦАП с учетом отклонений конструктивных параметров преобразователя от номинальных значений. Использование оптического волокна в составе преобразователей позволяет существенно снизить погонную массу соединительного кабеля между электронным и механическим блоками, что особенно важно для авиационного приборостроения, где массогабаритные показатели являются ключевыми.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент РФ 2929428. Преобразователь угол-код / Гречишников В.М., Зеленский В.А. // Открытия. Изобретения, 1995,№5.
2. Зеленский В.А., Гречишников В.М. Бинарные волоконно-оптические преобразователи в системах управления и контроля. [Текст]: монография - Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2006. - 120 с.ISBN 5-93424258-0.
3. Белов А.Г. Влагозащитное покрытие печатных узлов в датчике утечки воды / Белов А.Г., Баннов В.Я., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Лысенко А.В., Юрков Н.К. // Современные информационные технологии. 2014. № 19 (19). С. 265-272.
4. Гречишников В.М., Теряева О.В.Устройство сбора информации на основе волоконно-оптического цифро-аналогового преобразователя // Решетневские чтения: материалы XVII Междунар. науч. конф., посвящ. памяти генер. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева (12-14 нояб. 2013 г., Красноярск): в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2013. - Ч. 1. - 522 с., с.221-223.
5. Щербакова О.И. Методы изготовления многослойных печатных плат / Щербакова О.И., Граб Ю.А., Белов А.Г., Баннов В.Я., Кочегаров И.И., Трусов В.А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 154-157.
6. Гречишников В.М., Конюхов Н.Е. Оптоэлектронные цифровые датчики перемещений со встроенными волоконно-оптическими линиями связи. [Текст]: монография — М.: Энергоатомиздат, Библиотека по автоматике, Вып.677.- 1992. — с. 160.
7. Бутусов М.М., Галкин С.Л., Оробинский С.П., Пал Б.П.; Под общ. Ред. М.М. Бутусова. - Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1987. - 328 с.: ил.
УДК 621.37
Аминев1 Д.А., Журков1 А.П., Силаев2 В.М.
Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", Москва, Россия 2Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия ОБЗОР АВТОРСКИХ СВИДЕТЕЛЬСТВ СССР ПО РАДИОПЕЛЕНГАЦИИ
Введение
Радиопеленгация, целью которой является определение направления на источник радиоизлучения, была весьма актуальна в годы существования Советского Союза для решения, в первую очередь, задач обороноспособности страны, во вторую очередь, в гражданских и исследовательских сферах. На изобретения по радиопеленгации получен ряд авторских свидетельств. По аналогии с [1] проведем их краткий обзор, отражающий принцип работы и основные особенности.
Авторские свидетельства СССР по радиопеленгации
Радиопеленгатор [№ 48620, 1936 г.] с визуальным отсчетом и с прямым указанием направления от пеленгуемой станции или к ней применяются два измерительных прибора. Отклонение одного из них соответствует направлению проходящей электромагнитной волны от биссектрисы угла между рамками пеленгатора, а показания второго используется для изменения знака отклонения при перемене стороны приходящей волны. Пеленгатор состоит из двух рамок, расположенных под некоторым углом т друг к другу. Средние точки обеих рамок заземляются, а концы подводятся к соответственным контактам переключателя. С помощью переключателя один из концов рамок соединяется с приемником. Для получения диаграммы приема применяется открытая антенна. Изобретение важно в аэронавигации, где определение момента прохождения над станцией чрезвычайно существенно.
Автоматический радиопеленгатор [№ 62113, 1942 г.] основан на автоматическом переключении каналов и автоматическом выравнивании их коэффициентов усиления и фазовых сдвигов. Пеленгатор содержит два канала и с целью устранения влияния их неидентичности на точность пеленгования, каналы выполнены автоматически переключаемыми. В течение одного полупериода вспомогательной частоты пеленгатор работает так же, как и пеленгатор системы Ватсон-Ватта. В течение второго полупериода выходы каналов автоматически отключаются от электронно-лучевой трубки и
приключаются к системам, автоматически выравнивающим усиления и фазовые сдвиги по обоим каналам, причем в течение этого полупериода во входные контура автоматически вводятся одинаковые по амплитуде и фазе электродвижущие силы (ЭДС). В течение полупериода вспомогательной частоты во входные контура вводятся равные ЭДС от антенны или от вспомогательного генератора высокой частоты.
Радиопеленгатор [№ 62165, 1942 г.] с введенной в цепь настраиваемой рамочной антенны для увеличения пределов настройки, индуктивностью и приемником супергетеродинного типа, имеет выполненные по эквивалентной схеме входной цепи контуры усилителя высокой частоты и гетеродина с целью обеспечения сопряжения их настроек. При выполнении контуров усилителя высокой частоты и гетеродина по такой схеме соответствующим выбором величин можно достигнуть идентичности. кривых настроек контуров компаса. Асимметрия рамки относительно земли несущественна при ее малых размерах и соответствующей конструкции экрана.
В радиопеленгаторе [№ 62322, 1943 г.] используется визуально-слуховой полуавтоматический способ определения пеленга. Сущность изобретения заключается в применении неоновой лампы в качестве индикатора отсчета пеленга в радиопеленгаторах. Устройство состоит из усилителя низкой частоты, диодного выпрямителя, усилителя постоянного тока с подключенными на выходе неоновой лампой и головным телефоном.
Автоматический радиопеленгатор [№ 62 927, 1944 г.] отличается электронно-лучевой трубкой в качестве индикатора пеленга и одновременным использованием одной ненаправленной и двух направленных антенн. В таком пеленгаторе колебания, воспринятые ненаправленной антенной, воздействуют на вход приемника непосредственно, а колебания, воспринятые ненаправленными антеннами, воздействуют на вход после их модуляции в двух отдельных модуляторах сдвинутыми на 90° сигналами местного генератора. Для осуществления кругового вращения светящегося пятна трубки
использованы колебания, полученные с выхода приемника, а для отметки времени - импульсы, синхронные с колебаниями местного генератора. В отличие от двухканальных систем, в данном пеленгаторе используется только один канал усиления - приемник, который может быть использован для слухового пеленгования с помощью простого переключения. Пеленг получается однонаправленный, без неопределенности на 180°, что исключает необходимость введения дополнительных элементов для определения «стороны».
Как известно, причина появления «ночных ошибок» в радиопеленгаторах кроется в способности их антенных систем принимать не только вертикальную, но также, в той или иной степени, и горизонтальную составляющую электрической силы. В радиопеленгаторе [№ 63908, 1944 г.] уменьшение ночных ошибок достигается тем, что антенная система пеленгатора помещается в пространстве, в котором горизонтальная составляющая электрической силы существенно ослаблена по сравнению с вертикальной составляющей.
Для этого металлический экран, внутри которого помещается рамка, выполняется в форме корзины, составленной из ряда кольцевых (из проволоки или шинного металла) витков, располагаемых горизонтально один над другим. Так как проводники экрана расположены в горизонтальной плоскости, горизонтальная составляющая электрической силы вызовет в них интенсивные колебания, приводящие к явлению сравнительно сильного отражения электромагнитной волны. Составляющая электрической силы, ориентированная перпендикулярно к проводникам экрана, вызовет в последних колебания небольшой интенсивности, способные создать лишь сравнительно слабую отраженную волну. Таким образом, составляющая электромагнитной волны с электрической силой, ориентированной перпендикулярно проводам экрана, отражается последним слабо и, следовательно, проникает в пространство внутри экрана с небольшим ослаблением: составляющая электромагнитной волны с горизонтально расположенной электрической силой отражается экраном сильно и, следовательно, проникает в пространство внутри экрана с существенным ослаблением.
Радиопеленгатор [№ 64372, 1945 г.] состоит из двух приемных антенн любой системы (направленной, ненаправленной, рупорной и т. д.), соединенных между собой фидером или полой трубой. Если входные сопротивления антенн и фидера равны, то, при приеме колебаний только одной антенной, в фидере образуется бегущая волна. В этом случае при перемещении по фидеру точек присоединения приемника сила приема будет неизменной, если не изменяется напряженность приходящего поля. В случае приема приходящих колебаний обеими антеннами в фидере в результате сложения двух волн, бегущих навстречу друг другу, установится стоячая волна с расположением узлов и пучностей по фидеру, в зависимости от разности фаз колебаний, приходящих к обеим антеннам. Если пеленгируемый излучатель находится точно в плоскости симметрии обеих антенн, то фазы приходящих к обеим антеннам колебаний будут одинаковы, и в фидере образуется стоячая волна с определенным положением пучностей и узлов.
Если приемник соединен с фидером в точках, в которых расположена пучность стоячей волны при направлении антенн на пеленгируемый излучатель (излучатель находится в плоскости симметрии антенн), то при относительном отклонении излучателя в обе стороны сила приема будет уменьшаться, перейдет через минимум (теоретически через нуль) и возрастет потом до максимума.
Особенность радиопеленгатора [№ 74623, 1949 г.] с визуальной индикацией по прибору типа логометр заключается в том, что с двух сторон антенны, выполненной в виде двух параллельных горизонтальных проводников или в виде одного
горизонтального проводника, параллельного проводящей плоскости, включены два сопротивления, с которых снимают подаваемые на логометр напряжения.
Фазометрический одноканальный автоматический радиопеленгатор [№ 509142, 1981 г.] целью которого является повышение точности и обеспечение плавного быстродействия при увеличении уровня сигнала содержит антенну, приемник, фазовые детекторы; интегрирующие RC-фильтры, индикатор, дополнительные конденсаторы, управляемые переменные резисторы, полевые транзисторы, выпрямитель и фильтр. Высокочастотный сигнал принимается антенной с вращающейся диаграммой направленности в виде кардиоиды. Одновременно изменение чувствительности и быстродействия пеленгатора не ухудшает его эксплуатационных возможностей, так как при слабом сигнале, т. е. при большом удалении подвижного объекта, не может быть его быстрого углового перемещения. Быстрое угловое перемещение может быть при малом удалении, но тогда имеется сильный сигнал и высокая чувствительность не нужна.
Фазометрический радиопеленгатор [№ 527 0 98, 1981 г.], целью которого является повышение точности пеленгации, дополнительно к [№ 509142, 1981 г.] имеет устройство управления направлением сканирования, например счетчик оборотов, и управляемый фазоинвертор.
Фазометрический одноканальный автоматический радиопеленгатор [№ 583673, 1981 г.] содержит антенную систему, радиоприемник, фазоизмери-тель, индикатор, блок сканирования, формирователь опорного сигнала, фазоизмерителя, коммутатор и фазочувствительный демодулятор. Такой радиопеленгатор характеризуется повышенной точностью.
Радиопеленгатор ближних гроз [№ 1233064, 1986 г.] предназначен для систем определения местоположения гроз и повышает точность пеленгования. Пеленгатор содержит три антенны для синусной, косинусной и круговой диаграммам направленности, три обнаружителя полярности, блок управления.
Бортовой двухкоординатный радиопеленгатор [№ 1484105, 1992 г.] содержит антенную решетку, состоящую из антенных элементов, супергетеродинные приемники, гетеродин, блоки фазовых детекторов, весового суммирования, изменения параметров, формирования опорных сигналов и индикатор. Цель достигается путем уменьшения флук-туационной погрешности, обеспечиваемой узкой полосой следящей системы.
Заключение
Таким образом, большинство из рассмотренных изобретений имеют как теоретическое и математическое описание метода, так и варианты практической реализации в виде устройства. Изобретения до 1950-х годов имеют в большей степени концептуальный характер - принципиально новые решения для соответствующих направлений применения, а начиная с 1980-х годов можно выделить следующие особенности по достигаемым техническим результатам:
повышение точности пеленгования и упрощение конструкции пеленгатора при сохранении объема используемых вычислительных ресурсов;
повышение эффективности пеленгования путем обеспечения возможности пеленгования источника любого априорно неизвестного сигнала;
снижение количества ложных пеленгов, появляющихся в результате приема электромагнитных волн, отраженных от поверхности носителя;
создание надежного, легкого и удобного портативного радиопеленгационного устройства.
Авторские свидетельства СССР, заявленные в период с 1950 по 1980 годы, засекречены и отсутствуют в свободном доступе ввиду сложившейся из-за "холодной войны" геополитической ситуации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Журков А.П. Обзор российских патентов по радиопеленгации // Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов НИУ ВШЭ им. Е.В. Арменского. Материалы конференции. ISBN 978-5-94768-071-3- М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2015. - С.217-218
2. Трусов В.А. Проектирование одновибратора без перезапуска на программируемой логической интегральной схеме / Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 4 (84). С. 276-278.
3. Воробьев Д.В. Одноканальное управление шаговым двигателем / Воробьев Д.В., Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 3 (83). С. 110-113.
4. Гришко А.К. Методология управления качеством сложных систем / Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-379.
УДК 53.084.873
Белов А.В., Ишков А. С., Чайковский В.М.
ФГБОУ ВПО «Пензенский Государственный Университет», Пенза, Россия
ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В ДОППЛЕРОВСКОМ МЕТЕОРАДИОЛОКАТОРЕ
Построение метеорологических радиолокаторов (МРЛ), и создание на их основе сетей раннего оповещения о приближении опасных метеобразова-ний (МО), часто основывается на использовании эффекта Допплера, при этом возникает необходимость включения в состав МРЛ устройства, осуществляющего операцию измерения разности фаз между различными функциональными сигналами гармонического вида. Иными словами возникает потребность в фазовом детекторе (ФД), который должен обладать возможностью измерять разность фаз между гармоническими сигналами, имеющими различную частоту повторения. Необходимость в наличии подобного ФД обусловлена тем, что предлагается в МРЛ осуществлять измерение расстояния до МО, путем оценки разности фаз между доппле-ровскими приращениями частот, получаемых соответственно на каждой из двух разнесенных по значению частотах зондирующего сигнала [1,2].
Из сказанного следует, что значение расстояния до МО может быть определено, по методике используемой в традиционной радиолокации [3], согласно выражения D=c•Дф/(4п•Дf), где Дf -разность между значениями разнесенных частот зондирующего сигнала £И1 и ±И2 ; Дф - разность фаз между, получаемых при этом, допплеровскими приращениями частот £Д1 и £Д2 .
В силу того, что выделяемые сигналы и£Д1 и и£Д2 допплеровских приращений частот £Д1 и £Д2 будут иметь разные абсолютные значения частоты,
Здесь предварительно выделенные и усиленные сигналы и£Д1 и и£Д2 подаются на входы смесителей СМ1 и СМ2 соответственно, где они взаимодействуют с сигналами и£Г1 и и£Г2, формируемыми управляемыми гетеродинами УГ1 и УГ2, в результате чего на выходах систем преобразования выделяются сигналы, соответственно и1£Д1 и и1£Д2 , каждый из которых теперь уже имеет фиксированное, равное 1500 Гц, значение частоты.
Эти сигналы поступают на входы усилителей У1 и У2, которые их усиливают с доведением уровня их амплитуд до значения, обеспечивающего устойчивую работу частотных дискриминаторов ЧД1 и ЧД2. Последние путем сравнения значения час-
то для измерения значения разности фаз между ними Дф необходимо добиться равенства значений частот у этих сигналов. Последнее может быть достигнуто путем гетеродинного преобразования сигналов и£Д1 и и£Д2 соответственно двумя контурами автоматического изменения частот управляемых гетеродинов УГ1 и УГ2, осуществляющих перенос значений частот этих сигналов в другую область, и приводящих значения их частот равными соответственно 1500 Гц, в дальнейшем обозначающимся как fэ..
Согласно [4] при организации подобных частотных преобразований, проводимых с тем или иным сигналом, значение фазы последнего сохраняется неизменным.
Выбор указанного значения fэ обусловлен тем, что проведенный предварительный анализ изменения значения допплеровских приращений показал, что при достижении радиальной скорости перемещения МО 100 метров в секунду, что встречается в исключительных случаях, значения допплеров-ских приращений частоты не превышает 4-х кГц.
Практика схемотехнических решений, осуществляющих подобные частотные преобразования, хорошо отработана к настоящему времени [5]. Структурная схема организации частотного преобразования сигналов и£Д1 и и£Д2 применительно к использованию его в составе фазового детектора, который в свою очередь используется в составе МРЛ, приведена на Рис.1.
иупр д1
тоты выходных напряжений СМ1 и СМ2 с сигналом требуемого значения эталонной частоты fэ равным 1500 Гц, создаваемого эталонным генератором ЭГ и подающееся одновременно на ЧД1 и ЧД2, формируют управляющие напряжения иупр Д1 и иупр Д2,, значения и знаки которых будут определяться степенью и направлением отклонения значений сигналов допплеровских приращений частот и1£Д1 и и1£Д2, получаемых соответственно на выходах СМ1 и СМ2, от значения эталонной частоты fэ равно-го1500 Гц.
Следует отметить, что включение в контур цепи автоматического изменения частоты управляемых гетеродинов УГ1 и УГ2 фильтров нижних час-
ФНЧ1
упр д2
Рисунок 1
