CC BY
49
void test_apply_filter() {
int* arr_4 = (int*)malloc(size*sizeof(int)); apply_filter(&arr_4, &size);
}
Листинг 4. Пример неправильно обнаруженной утечки динамической памяти
Разработанный анализатор находит в данном примере утечку переменной arr_4, однако он должен вести себя консервативно и не обнаруживать утечку, так как данная переменная передается во внешнюю функцию apply_filter, которая может освободить память. Данное ложноположительное срабатывание вызвано тем, что разработанный анализатор не умеет консервативно обрабатывать случай передачи адреса ресурса как аргумента внешней функции. Заключение
По итогам проделанной работы были достигнуты следующие результаты:
а) Рассмотрен алгоритм поиска утечек ресурсов из работы [1], показан его недостаток при работе с указателями. Разработана модель памяти для устранения данного недостатка. Доработан и реализован алгоритм поиска утечек ресурсов для учета разработанной модели памяти.
б) Добавлена поддержка поиска утечек для файловых дескрипторов и динамической памяти.
в) Скорость работы анализатора была значительно увеличена. Тем не менее, разработанный анализатор работает в среднем на 57% медленнее, чем анализатор clang и на 99% медленнее, чем анализатор cppcheck.
г) Проведено экспериментальное исследование реализации доработанного алгоритма. Показано, что доработанный алгоритм можно эффективно применять вместе с существующими решениями для нахождения максимального числа утечек.
Литература
1. Исаев Д. С., Ломовской И. В. Разработка алгоритма поиска утечек ресурсов в программах на языке C. [Электронный ресурс]: Молодежный научно-технический вестник. URL: http://sntbul.bmstu.ru/doc/746265.html (дата обращения: 09.05.2016).
2. Чонгхинг Ху. A Memory Model for Static Analysis of C Programs. [Электронный ресурс]: Персональный веб-сайт. URL: http://lcs.ios.ac.cn/~xzx/memmodel.pdf. (дата обращения: 09.05.2016).
3. l-values and r-values. [Электронный ресурс]: Wikipedia. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Value_(computer_science) - lrvalue (дата обращения: 09.05.2016).
4. Clang Static Analyzer. [Электронный ресурс]: Clang Static Analyzer. URL: http://clang-analyzer.llvm.org/ (дата обращения: 9.05.2016).
5. Cppcheck. A tool for static C/C++ code analysis. [Электронный ресурс]: Cppcheck. URL: http://cppcheck.sourceforge.net. (дата обращения: 09.05.2016).
6. time(1). [Электронный ресурс]: Linux man page. URL: http://linux.die.net/man/1/time (дата обращения: 09.05.2016).
Проблема согласования линий передач в СВЧ диапазоне Петухова Н. А.
Петухова Наталья Александровна / Petukhova Natalya Aleksandrovna - аспирант, магистр, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, г. Санкт-Петербург
Аннотация: в статье рассматривается проблема согласования линии передачи в СВЧ диапазоне. Для решения данной проблемы проводится исследование трансформатора проводимостей на основе отрезка запредельного волновода. В основе этого согласующего устройства лежит новый принцип трансформации активных частей проводимости. Для компенсации реактивной части проводимости, возникающей в запредельном волноводе, используется шунтирующая диафрагма специальной конфигурации. Ключевые слова: линия передачи, СВЧ, запредельный волновод, трансформатор проводимостей, согласование.
Радиосистемы, работающие в диапазоне от 30 МГц дл 300 ГГц, обычно можно представить в виде устройств, соединенных отрезками линии передачи. Часть такой системы, расположенную между
53
начальным и оконечным устройствами, называют трактом СВЧ или цепью СВЧ. Подобный тракт осуществляет передачу электромагнитной энергии от передатчика к антенне или от антенны к приемнику, обеспечивает требуемый режим работы выходных и входных цепей передатчика, выполняет частотное и поляризационное разделение передаваемых сигналов и ряд других функций. Наиболее распространенными элементами СВЧ цепей являются отрезки линий передачи, переходные и стыковые узлы между линиями разных типов, согласующие и настроечные элементы, сумматоры, делители и ответвители мощности и др.
Обстоятельством, оказывающим большое влияние на работу передающих линий СВЧ, является их протяженность, сравнимая с длиной волны, а в большинстве случаев и превосходящих ее. Наиболее часто используемой передающей линией диапазона СВЧ является волновод - металлическая трубка, по внутренней полости которой осуществляется передача энергии. Помимо волновода, также используются такие линии передачи как двухпроводные и коаксиальные линии, однако по сравнению с волноводными линиями они обладают рядом существенных недостатков.
Наиболее важной задачей сверхвысоких частот является обеспечение согласования [1]. Линия будет идеально согласована с нагрузкой, если в ней отсутствуют отраженные волны, то есть согласующее устройство должно устранить отраженную от нагрузки волну. Эту задачу можно решить двумя способами: либо поглотить отраженную волну в согласующем устройстве (соответственно при минимальном затухании падающей волны), либо погасить (компенсировать) волну, отраженную от нагрузки новой, отраженной от согласующего устройства.
Первый метод согласования используется в мостовых схемах, либо в ферритовых невзаимных устройствах: вентилях и циркуляторах. Недостаток этого метода - низкий КПД, связанный с рассеиванием мощности, переносимой отраженной волной.
Во втором методе нужно, чтобы амплитуды волн, отраженных от нагрузки и от согласующего устройства были равны, а их фазы отличались на п. Согласующие устройства, основанные на этом методе компенсации, состоят из реактивных элементов и при соответствующем выполнении практически не вносят потерь. При этом отраженная от нагрузки волна не поглощается, а отражается согласующим устройством обратно к нагрузке, от которой вновь частично отражается в сторону согласующего устройства. В результате многократных отражений, вся мощность поступает в нагрузку.
В теории цепей под режимом согласования обычно понимают случай, когда сопротивление нагрузки, включенное в конце линии, в точности равно характеристическому сопротивлению линии. При этом отраженная волна отсутствует. Коэффициент отражения оказывается равен нулю; коэффициент стоячей волны (КСВ) равен 1.
В случае согласования, мощность, поступающая в нагрузку от генератора, имеет небольшую величину. В случае же отсутствия согласования возникает ряд нежелательных эффектов:
• уменьшение мощности РН, поступающей в нагрузку
^Н = ^ПАД _ ^ОТР = ^ПАД( 1 _ I РI 2) •
где РПАд - мощность падающей волны, соответствующая наибольшей мощности, которую можно получить в рассматриваемом режиме при идеальном согласовании нагрузки с линией; ОТР - мощность отраженной волны;
• уменьшается предельное значение передаваемой мощности из-за электрического пробоя в тракте. Электрическая прочность передающей линии при рассогласованной нагрузке снижается в КСВ число раз по сравнению с электрической прочностью согласованной линии:
_ 1
РиРОБ — РиРОБт. ах '
где РПРОБтах- наибольшая величина пробивной мощности, при КСВ=1;
• уменьшается широкополосность передающего тракта;
• увеличиваются активные потери в линии передачи.
Указанное выше и является причиной того, что обеспечение согласования в линии передачи является одной из наиболее распространенных и важных задач техники СВЧ. С этой проблемой приходится часто сталкиваться при разработке приборов СВЧ.
Необходимость согласования возникает в случаях, когда с передающей линией соединяется заведомо рассогласованная нагрузка, либо, что практически то же самое, при сопряжении линий с разными волновыми (эквивалентными) сопротивлениями.
Для получения согласования произвольной нагрузки Н с линией передачи вблизи от нагрузки должен быть включен согласующий четырехполюсник [2, 3]. Наибольшей интерес представляет согласование с помощью недиссипативного четырехполюсника [2, 3]. В этом случае согласование происходит без внесения активных потерь, но выполнение трансформатора в «классическом» виде не представляется возможным. Также сами передающие линии также обладают хорошими
трансформирующими свойствами. В технике СВЧ такой вид согласующих устройств называют трансформаторами полных сопротивлений. Наиболее распространенные из них: одно- и двухшлейфное согласование, четвертьволновый трансформатор и др.
Каждый из перечисленных видов согласования обладает набором недостатков, как конечно и достоинств.
Проводится исследование трансформатора проводимостей на основе отрезка запредельного волновода. В основном этого согласующего устройства лежит новый принцип трансформации активных частей проводимости. Для компенсации реактивной части проводимости, возникающей в запредельном волноводе, используется шунтирующая диафрагма специальной конфигурации.
Предлагаемый метод согласования обладает рядом преимуществ:
• малые габариты согласующего устройства по сравнению с аналогичными устройствами, применяемые для согласования;
• трансформация активной проводимости (главным образом за счет размеров запредельного волновода);
• компенсация реактивной проводимости за счет реактивной диафрагмы, расположенной на стыке между трехсантиметровым волноводом, заполненным воздухом, и запредельным волноводом, также заполненным воздухом;
• согласование в широкой полосе частот;
• простота конструкции.
Но при этом также выдвигаются требования, предъявляемые к волноводам, предназначенным для практического использования в качестве передающей линии:
• потери в волноводе должны быть, по возможности, минимальными;
• волновод должен иметь достаточно высокую электрическую прочность передачи большой мощности от генератора к нагрузке;
• габариты и вес волновода должны быть минимальными, а технология изготовления простая;
• во всем рабочем диапазоне частот передача энергии по волноводу должна осуществляться только одним типом волны.
Описание конструкции волноводного трансформатора. Конструкция состоит из двух волноводов прямоугольной формы разного поперечного сечения. Волноводы соединены между собой через диафрагму, с прорезанной в ней щелью специальной формы, расположенной в торцевой стенке между волноводами (рис. 1). Заполненный воздухом прямоугольный волновод с размерами a x Ь, где а=23 мм, Ъ=10 мм, соединен с заполненным диэлектриком 8 волноводом с размерами а! х Ъь где а^17 мм, Ъ|=8 мм. Между этими волноводами находится заполненный воздухом короткий отрезок волновода с размерами а| х Ъ| и длиной 5. На выбранной частоте этот отрезок волновода является запредельным. Волновод с диэлектриком 8 и размерами а| х Ъ| нагружен на согласованную нагрузку, далее будем назвать его - диэлектрический волновод. Волновод с размерами а х Ъ будем называть трехсантиметровый волновод, а заполненный воздухом волновод с размерами а| х Ъ| - двухсантиметровый волновод.
Рис.1. Конструкция волноводного трансформатора
Литература
1. Семенов Н. А. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1973.
2. Степанов В. А. Конспект лекций по курсу «Техническая электродинамика», рукописный.
3. Степанов В. А. Конспект лекций по курсу «Электромагнитные поля и волны», рукописный.
Кислотный разрыв пласта Кожахметова А. С.
Кожахметова Айнура Саматовна /КагИакИтеХоуа Атыта БатаЮта — магистрант, кафедра эксплуатации и обслуживания нефтяных и газовых месторождений, нефтегазовый факультет, Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация: в статье анализируется применение кислотного разрыва пласта. Кислотный разрыв пласта применяется в призабойной зоне пласта для восстановления продуктивности или приемистости скважин с большим радиусом зоны сниженной проницаемости. Ключевые слова: проницаемость, продуктивность, коллектор, скважина, пласт.
Практика показывает, что кислотный разрыв пласта (КРП) в настоящее время является одним из эффективных методов повышения продуктивности скважин, как при обработке призабойной зоны пласта (ПЗС), так и при глубокопроникающем воздействии на продуктивный пласт для интенсификации разработки низкопроницаемых коллекторов. В практике КРП применяют главным образом в ПЗС для восстановления продуктивности или приемистости скважин с большим радиусом зоны сниженной проницаемости.
В скважинах, имеющих лучшие коллекторские свойства, эффективность КРП выше. Это подтверждается тем, что с ростом коэффициента продуктивности, эффективной нефтенасыщенной толщины, средней толщины нефтенасыщенных прослоев, коэффициентов пористости и нефтенасыщенности показатели эффективности увеличиваются. Указанное объясняется более глубоким проникновением активной кислоты в пласт по сравнению со скважинами с худшими коллекторскими свойствами [Машаев А. Е. «Эксплуатация нефтегазовых месторождений» Актобе, 2001 г.].
Прежде всего, необходимо отметить влияние высокой послойной неоднородности обрабатываемого интервала по литолого-петрофизической и физической характеристикам. Чем выше неоднородность обрабатываемого пласта, тем меньше процент нейтрализации кислоты. Достоверность этого объясняется тем, что раствор соляной кислоты, заполнивший поры индифферентного к ней пропластка, изменяет свою концентрацию в меньшей степени и при вызове притока возвращается на забой скважины. Так, при воздействии соляной кислоты на глины происходит растворение в основном окислов щелочных и щелочноземельных металлов. Другим фактором, препятствующим полной нейтрализации кислоты породой, является эффект экранизации поверхности порового пространства пород. Эффект экранизации может проявляться в двух вариантах - за счет активной составляющей нефти, к которой относятся асфальтены, смолы и нафтеновые кислоты, а также за счет образования на поверхности пор экранирующего слоя из продуктов реакции кислоты с породой. В практическом отношении чаще всего проявляется совокупность их воздействия.
В ряде случаев кислота не полностью нейтрализуется и по технологическим причинам. Как правило, кислотный раствор закачивается в пласт под давлением, которое зависит от проницаемости обрабатываемого пласта и пластового давления. После закачки расчетного объема кислоты в пласт давление на устье скважины срабатывается до атмосферного, и скважина оставляется на реагирование. За счет упругих свойств пласта и избыточного давления в нем часть кислотного раствора вновь возвращается на забой скважины. Чем выше противодавление со стороны пласта, тем больше количество кислоты исключается из зоны реакции. В данном случае следует обратить внимание на возможность отрицательных последствий реакции возвращенной на забой скважины непрореагировавшей кислоты. Как указывалось выше, на обсадных трубах в течение длительного периода эксплуатации скважин могут образоваться отложения, состоящие из окислых соединения железа и сульфида железа, причем по количественному составу последний значительно превалирует. Раствор соляной кислоты, реагируя с сульфидом железа, выделяет сероводород, который при несоблюдении мер безопасности может послужить причиной отравления обслуживающего персонала. Что же касается давления, при котором кислота закачивается в пласт, то следует иметь в виду, что сам факт повышения давления существенно замедляет темп реакции кислоты с породой. Оставлять скважину под избыточном давлением на все время реакции с породой нецелесообразно с точки зрения
56
