CC BY
24
4 elk □ ' Ч Л sign J sbrosjiounter J err_detected_s Л dk_en_s J err_plav A errO Л errl B-J status _г
000003 I Й00005 000000 loo 0003 I0000E 4
1
r
1 1
1
1
00000000 100010000 00100000 100., ,100111 010 В00000Е
B-J d_rgO B-J d rgl 000003
000002 loooo: 5 Koooot 4
П y rega 000003 000005 000004
regb Л upr J preload Л restore J restore clock J wr reg Л 'Л'ггди J wr rgl 000002 000003
r
r 1
1
1 1
1 1 1 1
1 1 1 1
-' 11 ♦ Now ......... 320 ns 340 3 ns 360 ns 380 ns 400 ns
Рисунок 5 - Временная диаграмма работы счетчика при ошибке счета
Результаты моделирования разработанного ровании сбоев и позволяют использовать его в ка-устройства формирования временных интервалов честве 1Р-блока на базе ПЛИС в бортовой вычис-подтвердили ожидаемые характеристики при пари- лительной и управляющей системе ответственного
применения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Применение радиационно-стойкой ПЛИС в бортовой аппаратуре специального назначения. /А.В. Ключников, Н.А. Кузьминых, Е.О. Уфимцева, В.О. Туляков. Труды Международного симпозиума Надежность и качество. 2016. № 2. С. 141-143.
2. Шишкин Г.И. Помехозащищенные цифровые устройства. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ. 1999. 317 с.
3. Шишкин Г.И. Обеспечение помехоустойчивости цифровых систем. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ. 2004. 317 с.
4. Шишкин Г.И., Гончаров С.Н. Функциональные устройства цифровых систем: Монография. /Под ред. А.П. Мартынова. Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». 2011. 350 с.
УДК 621-396
Гречишников В.М., Теряева О.В.
ФГАОУ ВО «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)» (СГАУ), Самара, Россия
РЕГУЛИРУЕМЫЕ АТТЕНЮАТОРЫ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ МУЛЬТИСЕНСОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ
В статье проведен анализ принципов построения регулируемых оптических аттенюаторов для мулътисенсорных преобразователей информации.
Ключевые слова:
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ, ОПТИЧЕСКИЕ АТТЕНЮАТОРЫ, ЭЛЕМЕНТ НАЗНАЧЕНИЯ ВЕСА, ВЕСОВЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ, КОНСТРУКЦИЯ
Введение
Одним из перспективных направлений развития волоконно-оптических датчиков (ВОД) является разработка мультисенсорных преобразователей информации (МСПИ), предназначенных для многоточечного контроля конечных положений объектов управления в 2В и 3П пространствах. Входными сигналами МСПИ являются бинарные оптические сигналы, формируемые оптическими переключателями при механическом контакте с реперными точками рабочего пространства. Примерами таких объектов являются исполнительные механизмы робототехнических комплексов, работающих «по упорам», автоматы для лазерной и дуговой сварки и резки металлов, устройства тепловой защиты объектов, станки с ЧПУ, системы механизации крыла ЛА, задвижки нефте- и газопроводов, конвейеры и др.).
Разработка МСПИ происходит на различных технологических платформах, основанных на использовании решеток Брэгга, рассеянного излучения, методов интерферометрии, а также волоконно-оптических цифро-аналоговых преобразователей (ВО-ЦАЛ). Для формирования входных бинарных сигналов ВОЦАП используются различные физические эффекты, такие как магнитный, термомеханический, электро-хромный, магнитооптический, электрооптический и ряд других [1-5].
Общим недостатком известных конструкций МСПИ является сложность и высокая стоимость вторичной аппаратуры, а также необходимость использования
в зоне измерения цепей электропитания для формирования бинарных электрических сигналов, что лишает их принципиальных преимуществ, свойственных электрически пассивным волоконно-оптическим преобразователям с вынесенным на заданное расстояние электронным блоком.
Ряд новых возможностей улучшения технико-экономических показателей МСПИ открывает использование в их составе электрически нейтральных ВОЦАП с параллельной структурой) [6, 7], в которых в качестве первичных преобразователей используются микромеханические переключатели оптических логических сигналов, время срабатывания которых лежит в диапазоне от 0,1 до десятков миллисекунд.
Обобщенная функциональная схема МСПИ на основе ВОЦАЛ с суммированием весовых коэффициентов
Обобщенная функциональная схема МСПИ на основе ВОЦАЛ с суммированием весовых коэффициентов представлена на рис. 1.
Оптический сигнал от источника излучения ИИ поступает на вход оптического разветвителя У1, осуществляющего равномерное деление оптической мощности между п выходными полюсами. Сигналы с выходов разветвителя У1 поступают на входы оптический ключей ОК1...ОКп, на управляющие входы которых подаются бинарные входные сигналы в виде механических воздействий х0...хя1 . Конструктивно оптические коммутаторы представляют собой подпружиненный шток, который при скачкообразном силовом
воздействии на него изменяет светопропускание в зазоре между передающим и приемным световодами от 0 до 1. Прошедшие через ключи бинарные оптические сигналы поступают на элементы назначения веса ЭНВ1....ЭНВп, коэффициенты передачи которых изменяются в соответствии с числовым рядом |2 . Далее «взвешенные» оптические сигналы суммиру-
ются обратно в включенном разветвителе У2. Суммарный оптический сигнал с выхода У2 преобразуется с помощью фотоприемника ФП и усилителя УС в электрический сигнал, который оцифровывается в АЦП. Совокупность ФП и УС будем называть в дальнейшем фотоусилителем (ФУ) . При этом значения разрядных цифр выходного кода АЦП однозначно соответствуют значениям входных бинарных сигналов.
Рисунок 1 - Обобщенная функциональная схема МСПИ на основе ВОЦАП
Конструктивная простота, низкая удельная стоимость сенсорного канала и технологичность таких МСПИ позволяет эффективно использовать их в системах управления, в которых быстродействие дат-чиковой аппаратуры не имеет решающего значения.
Основной проблемой при создании таких устройств является сложность точной установки весовых коэффициентов из-за больших погрешностей деления и суммирования «взвешенных» оптических сигналов с использованием многополюсных развет-вителей и регулируемых оптических аттенюаторов.. Погрешности серийных образцов оптических развет-вителей могут достигать 5-10%, в то время как погрешности весовых коэффициентов даже у 4-х разрядного ВОЦАП не должны превышать 1,5%. Указанное обстоятельство ограничивает информационную емкость таких МСПИ на уровне 2-3 бит, а следовательно, и возможности их практического использования.
Анализ принципов построения и конструкций ЭНВ
Важнейшим элементом МСПИ, определяющим его основные информационные и метрологические характеристики являются ЭНВ - регулируемые оптические аттенюаторы. Регулируемые аттенюаторы используются для изменения мощности проходящего через них оптического излучения в диапазоне от 0 до 30 дБ. Механизм внесения затухания для регулируемых аттенюаторов может быть основан на изменении геометрии оптического волокна (макроизгибы), изменении внутренних напряжений оптических волокон (ОВ) (микроизгибы), изменении взаимного положения торцов ОВ, введении дополнительных диафрагмирующих элементов между торцами ОВ [3, 5, 7]. Рассмотрим основные принципы построения волоконно-оптических аттенюаторов.
Конструкция ЭНВ на основе осевого смещения с упругим элементом представлена на рисунке 2 [1].
1 - корпус, 2 - розетка, 3 - центратор, 4 - оптический наконечник, 5 - волоконно-оптический световод, 6 - втулка, 7 - пружина, 8, 20 - винтовая пара, 9 - гибкое звено, 10, 11 - направляющие щелевые отверстия, 12 - регулировочный винт, 13 - цилиндрический ролик, 14 - направляющий паз, 15 - галтель, 16, 17 - глухие направляющие отверстия, 18 - паз, 19 - штифт Рисунок 2 - Конструкция ЭНВ на основе осевого смещения с упругим элементом
В исходном положении в розетке 1 устанавливается вилочная часть (не показана) оптического соединителя. При этом между торцами соединяемых световодов отсутствует зазор и вносимое затухание минимально. Вращением гайки 2 0 винтовой пары оптический наконечник 4 вытягивается из розетки 1, при этом между торцами соединяемых световодов образуется зазор и, следовательно, грубо устанавливается вносимое затухание. Вращением регулировочного винта 12 искривляется лента 15, которая втягивается внутрь корпуса 1 по направляющей 11, увлекая за собой втулку 6 с оптическим наконечником 4. Значительному перемещению винта 12 соответствуют микроперемещение конца упругой
ленты 9 в направляющей 11, тем самым осуществляется тонкое регулирование зазора между соединяемыми световодами. Недостатками указанного аттенюатора являются сложность конструкции, зависимость жесткости упругой ленты от температуры, большие габариты, недостаточная надежность, т.к. во время регулирования возможен перекос центратора, приводящий к увеличению погрешностей параметров аттенюатора при его изготовлении, для исключения которых требуется высокая точность изготовления и сборки, что очень сложно осуществимо в многоканальных системах.
Другая разновидность ЭНВ на основе регулируемого зазора между световодами представлена на
рисунке 3 [2]. В исходном положении концы волоконно-оптических световодов 2 и 10, состыкованные в феруле 4, не имеют зазора между торцами, т.е. затухание оптического сигнала минимально. При завинчивании винта 12 прямой участок 8 смещается и становится дугообразным, что увеличивает его длину и приводит к увеличению зазора между торцами волоконно-оптических световодов 2 и 10 в феруле 4, увеличивая при этом оптическое
затухание в канале. Подобный аттенюатор может быть использован в одноканальных системах. В случае их использования в многоканальных оптических системах устанавливается несколько аттенюаторов, подключенных к каждому из каналов для выравнивания оптических сигналов в системе. Недостатками указанного регулируемого аттенюатора являются зависимость жесткости спиральной пружины от температуры, большие габариты.
1 -корпус, 2 и 10 - волоконно-оптические световоды, 3 - втулка крепления световода 2, 4 - стандартная прецизионная керамическая втулка в виде ферулы, 5 - щель, 6 и 7 - втулки фиксации концов пружины, 8 - спиральная пружина, 9 - втулка крепления световода 10, 11 - паз,12 - винт, участок спиральной пружины 8, помещенный в полимерное покрытие (обычно Ь ~ 0,25 -0,5 мм ) Рисунок 3 - ЭНВ на основе осевого смещения с упругим элементом
Аттенюатор основе осевого смещения с помоп^.ю резьбобых соединении представлен рисунке 4 [3]
1 - направляющая втулка, 2, 3 - волоконно-оптические световоды, 4,5 - торцевые втулки, 6,7 - внешняя резьба, 8 - внешняя втулка, 9 - внутренняя резьба, 10 - стопор, 11 - конец запирающей втулки, 12,13 - волоконные фитинги, 14 - наружная резьба, d - регулируемый зазор Рисунок 4 - Аттенюатор основе осевого смещения с помощью резьбовых соединений
Регулируемый оптический аттенюатор на основе осевого смещения с помощью резьбовых соединений [3] обеспечивает концентрическое смещение концов волокон по отношению друг к другу для обеспечения регулировки зазора между торцами, а также фиксацию концов волокон в этом положении. В положении, показанном на рисунке, концы световодов контактируют друг с другом, и в этом положении оптическое затухание является наименьшим. Торцевые втулки 4, 5 выполнены с возможностью крепления концов волокон в соединении, причем эти втулки снабжены внешней резьбой 6, 7 для ввинчивания в обычные концевые фитинги 12, 13, в которых оптические волокна 2, 3 закреплены упруго. Торцевые втулки 4, 5 расположены снаружи направляющей втулки 1 таким образом, что в завинченном состоянии они образуют с ней единый узел. Одна из торцевых втулок 4 входит в зацепление вдоль цилиндрической поверхности с направляющей втулкой, причем возможность осевого смещения исключается за счет стопора. С другой стороны торцевая втулка 4, обращенная к другой торцевой втулке 5, соединена с внешней втулкой 8 или удлинением втулки, которая имеет достаточно большой внутренний диаметр, чтобы вместить торцевую втулку 5, и снабжена внутренней резьбой
9, в которую может быть ввинчена торцевая втулка 5 при помощи соответствующей наружной резьбы 14. Таким образом, торцевая втулка 5 может быть аксиально смещена в направлении торцевой втулки 4 и в обратном направлении с помощью резьбы 9 и 14. Таким образом, торцы волокон могут быть смещены по отношению друг к другу, обеспечивая соответствующее затухание. Стопор 10, снабжен такой же внешней резьбой, как и торцевая втулка 5, выполнен с возможностью удерживать торцевую втулку 5 в заданном положении. Стопор 10 может быть закручен до такой степени, что его конец 11 входит в зацепление с торцевой втулкой 5, что позволяет ей функционировать в качестве стопорной гайки. Для изменения желаемого зазора между концами волокон стопор 10 ослабляют, торцевую втулку 5 смещают путем в/вывинчивания в требуемое положение, и фиксирующую втулку затягивают еще раз. Недостатками указанного аттенюатора можно считать сложность его конструкции, недостаточная точность установки весовых коэффициентов.
Магнитоуправляемый регулируемый оптический аттенюатор представлен на рисунке 5. Магниты используются для изменения величины оптического затухания между волокнами.
12, 13- Волоконно-оптические световоды, 14 - направляющая, 15, 17 - магниты, 16 - соединитель, 18 - упругий элемент, 19 - соленоид, 20 - равновесное расстояние, 60 - компонент светового расширения, Spring - пружина, Bonding - соединение спайкой или
перемычкой
Рисунок 5 - Магнитоуправляемый регулируемый оптический аттенюатор
Концы волокон прикреплены к магнитам, и за счет контролируемого намагничивания магнитов волокна могут быть разъединены или приближены друг к другу, что приводит к изменению величины затухания. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один из магнитов являлся запирающимся. Преимуществом использования запирающего магнита является то, что заданное затухание может установлено путем намагничивания магнитов до определенного уровня, а затем для поддержания уровня затухания дополнительный источник питания не требуется. Это является преимуществом по сравнению с другими подходами, в которых требуется непрерывная подача напряжения для поддержания определенного уровня затухания. Магнитоуправляемый регулируемый оптический аттенюатор [4] работает следующим образом. В процессе работы магниты задают осевое расстояние между световодами 12, 13 тем самым изменяя затухание. Увеличение осевого расстояния увеличивает затухание. Когда магниты 15, 17 (или оба, или только один), подвергаются воздействию приложенного извне переменного магнитного поля с помощью соленоида 19, то их намагниченности изменяются и, следовательно, магнитная сила притяжения или отталки-
вания между ними также изменяется. Эта сила изменяет расстояние между магнитами и между оптическими компонентами, в результате чего происходит изменение затухания света. Недостатком указанного аттенюатора является низкая устойчивость к продольным механическим воздействиям, температуре, за счет изменения жесткости пружины и индукции постоянного магнита, необходимость подвода электрической энергии для управления положением магнитов, что не соответствует концепции построения электрически нейтрального элемента назначения веса и МСПИ в целом.
Регулируемый оптический аттенюатор [5] на основе бокового смещения моноволоконных световодов представлен на рис. 6. Аттенюатор работает следующим образом. С помощью поворотного механизма, включающего червяк 18 и колесо 19, производят поворот втулки 4 относительно втулки 3, при этом величина оптической связи между волокнами 5 и 6 меняется от максимального значения (при совпадении осей волокон 5 и 6) до минимального (при повороте на 180 градусов). Излучение к аттенюатору подводят (или снимают) через кабель 29 и снимают (или подводят) через гнездо втулки 22, в которую вставляют соответствующий оптический наконечник другого кабеля (не показано).
1 - корпус, 2 - первая соединительная центрирующая втулка, 3 - неподвижная и 4 - поворотная втулки, 5, 6 - оптические волокна, 7 - торцевые плоскости втулок 3 и 4, 8, 9 - наклонные отверстия, 10,11 - осевые отверстия, 12, 13 - пазы, 14 - пружина, 15 - накидная гайка, 16 -буртик, 17 - штырь, 18 - червяк, 19 - червячное колесо, 20 - оптический наконечник, 21 - базовая поверхность о наконечника 20, 22 - вторая соединительная центрирующая втулка, 23 - крышка, 24, 25 - разжимные кольца, 26 - базовая поверхность втулки 4, 27 - торец наконечника 20, 28 - резьба, 29 - оптический
кабель
Рисунок 6 - На основе бокового смещения с использованием червячной пары
Недостатком указанного аттенюатора является наличие подвижных волокон, которые находятся в напряженном состояния, что снижает надежность устройства, а также сложность конструктивной интеграции с оптическими переключателями.
Таким образом проведенный сравнительный анализ принципов построения оптических аттенюаторов показал, что существующие конструкции предназначены для использования в оптических системах связи и не отвечают требованиям по точности и массогабаритным показателям и надежности,
предъявляемым к элементам мультисенсорных измерительных преобразователям на основе волоконно-оптических ЦАП.В связи с этим представляет научный и практический интерес разработка новой конструкции прецизионного ЭНВ, свободного от указанных недостатков [8, 9].
Прецизионный регулируемый ЭНВ на основе эксцентрично вращающегося экрана
Конструкция ЭНВ с эксцентрично вращающимся круглым экраном в зазоре между передающим и приемным световодами схематично представлена на рисунке 7 [8, 9]. ЭНВ содержит передающий моноволоконный световод, расположенный в фокусе кол-лимирующей градиентной цилиндрической линзы (ГЦЛ) 2. Приемная (фокусирующая) ГЦЛ 3 расположена соосно с передающей ГЦЛ 2. В фокусе ГЦЛ 3
расположен торец приемного моноволоконного световода 4.
В зазоре между ГЦЛ 2 и 3 расположен круглый непрозрачный экран 5, соединенный по плоскости с червячным колесом 7, которое приводится во вращение с помощью червяка 6. Геометрический центр экрана 5 смещен относительно центра вращения колеса 7 на величину эксцентриситета. При повороте червяка на угол происходит поворот червячного колеса на угол, где коэффициент передачи червячной пары. Одновременно с колесом поворачивается экран 5, что приводит к экранированию части светового потока, проходящего из ГЦЛ 1 в ГЦЛ 2. При соответствующем выборе значения эксцентриситета степень перекрытия зависит от углового положения экрана и может изменяться от 0 до 1.
Рисунок 7 - Конструкция ЭНВ с эксцентрично вращающимся экраном
В [8] представлена разработанная авторами математическая модель и результаты численного моделирования зависимости коэффициента передачи
СКош) 1-
ЭНВ в зависимости от угла поворота и эксцентриситета экрана (рис. 8).
еличины
0.8
0.6-
0.4-
0.2
Е=3 МЫ =2 ыы ^ ^ £=1,75 мм
£=4 ыы / / / ^ £=1,5 мм
К.1=10мм Я2=2ММ // ///, ,£Р1=25 ММ ^ Е=1 ММ
Ч/а - - е=0,75 мм
.Ж - -- - £=0,5 мм
град'
о 00035 0,0003
-
/
Ел=10мы
Ез=2ы м
36
721
108и
144
180
Угол поворота
а)
б)
Рисунок 8 - Результаты расчета коэффициента передачи при различных значениях эксцентриситета (а), график чувствительности ЭНВ с учетом коэффициента передачи редуктора К=4 6 (б)
Результаты моделирования подтвердили возможности плавной, а следовательно и более точной, регулировки коэффициента передачи излучения между ГЦЛ за счет варьирования величины эксцентриситета и коэффициента редукции микрочервячной пары. Плавность регулировки тем выше, чем больше коэффициент передачи редуктора и чем больше диаметр экрана по сравнению с диаметром ГЦЛ.
Конструкция ЭНВ с вращающимся экраном, разработанная в среде «Компас 3D», представлена на рисунке 9. Он содержит корпус 1, внутри которого расположен подвижный шток 2. На нижнем конце штока выполнена лыска, выполняющая роль подвижной шторки. В верхней части штока перпендикулярно плоскости лыски выполнено отверстие,
внутри которого установлена цилиндрическая шпилька 3. Шпилька имеет возможность перемещаться в вертикальном направлении внутри прямоугольных направляющих пазов, выполненных в стенках корпуса. Вертикальный размер пазов определяет диапазон перемещения штока. В исходном состоянии шток под действием цилиндрической пружины 4 находится в крайнем верхнем положении. Пружина верхним концом опирается на буртик 5 на штоке, а нижним - на нижнюю поверхность корпуса. Корпус 1 с помощью винтов закреплен на основании 6. Для уменьшения трения шток расположен во фторопластовых направляющих втулках, установленных внутри корпуса (на рисунке не показаны).
Рисунок 9 - 3В - модель ЭНВ с вращающимся экраном
Нижний конец штока (лыска) расположен в зазоре между передающим и приемным граданами, которые вмонтированы в оптические ферулы 7 и 8, каждая из которых имеет резьбу для присоединения к ним оптических наконечников стандарта ЕС (на рисунке не показаны). Ферулы расположены соосно в отверстиях, выполненных в основании 6.
В пазу на внутренней стороне стенки основания 6 расположена червячная пара 9, на оси вращения которой эксцентрично расположен вращающийся экран 10 диаметром 13 мм. Коэффициент редукции червячной пары составляет 1:46. Ось вращения червячного колеса 11 расположена в отверстиях в червячном колесе 10 и в противоположных стенках основания 6. Для исключения продольных колебаний оси вращения экрана она поджимается установочным винтом 12 без головки с внутренним шестигранником, расположенным в стенке основания 6. Экран укреплен на оси вращения с помощью двух гаек, устанавливающих величину зазора между плоскостью колеса червячной пары 9 и плоскостью экрана.
Регулировка коэффициента передачи ЭНВ осуществляется за счет изменения области частичного перекрытия экраном торца градана при вращении вала червяка 13. В ненагруженном состоянии, когда шток находится в крайнем верхнем положении, оптическая связь между граданами отсутствует за счет экранировки пространства между нижним концом штока. При нажатии на шток, отверстие в лыске перемещается в область между торцами граданов. При этом осуществляется беспрепятственная передача «взвешенного» оптического сигнала между торцами граданов и его поступление на один из входов ВОЦАП. Конструкция ЭНВ и фотография наконечника со встроенным граданом приведена на рисунках 10 а, б. Результаты проведенных экспериментальных исследований, представленные на рисунке 11, показали возможность установки весовых коэффициентов с погрешностью порядка 0,01%, что на два лучше, чем у промышленных аналогов.
а) б)
Рисунок 10 - Фотографии общего вида регулируемого ЭНВ (а) и наконечника со встроенной ГЦЛ (б)
Рисунок 11 - Экспериментальная зависимость коэффициента передачи ЭНВ от угла поворота экрана при различных значениях эксцентриситета экрана: 1 - £ =4
2 - £ =3 мм, 3 - £=2 мм, 4 - £ =0,5 мм
Заключение
1. Проведенный анализ существующих конструкций ЭНВ показал, что они не удовлетворяют требованиям применения в мультисенсорных волоконно-оптических преобразователях информации по мас-согабаритным и точностным показателям.
2. Рассмотрена запатентованная конструкция ЭНВ с эксцентрично вращающимся экраном, результаты теоретических исследований которой подтвердили ее высокие метрологические свойства по сравнению с аналогами.
3. С использованием 3D модели, разработанной в среде «Компас» выполнено прототипирование предложенной конструкции ЭНВ. Проведенные экспериментальные исследования макетного образца показали его высокие метрологические свойствами и перспективность использования как самостоятельного устройства, так и в составе мультисен-сорных волоконно-оптических преобразователей бинарных сигналов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент 2244329 РФ МПК G02B 6/36. Волоконно-оптический регулируемый соединитель-аттенюатор / Попов В.И., Шокин А.А.; заявитель и патентообладатель Шокин Александр Александрович, Попов Владимир Иванович. - №2002126065/28, заявл. 02.10.2002; опубл. 10.01.2005, Бюл. № 1. - 2 с.
2. Патент 158919 РФ МПК G02B 6/26. Регулируемый оптический аттенюатор / Маковец Г.К., Щербаков В.В.; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество "Центр волоконно-оптических систем передачи информации" (ЗАО "Центр ВОСПИ") - №2015141204/28, заявл. 28.09.2015; опубл. 20.01.2016, Бюл. № 2. - 2 с.
3. Патент США 4666243 МПК G02B 6/26. Fibre joint with optical attenuation / John F. I. Rogstadius, Bengt O. Lindstrom, Svens A. R. Persson. - US 06/834.916; Заявлено 28.02.1986 ; Опубл. 19.05.1987 . - 2с.
4. Патент США 6085016 МПК G02B 6/26. Magnetically controlled variable optical attenuator / R.P. Espindola, S. Jin, H. Mavoori, K. Lee Walker.- US 09/097,549; Заявлено 15.09.1998 Опубл. 04.07.2000.
- 2с.
5. Патент СССР 1647489 МПК G02 B6/26. Волоконно-оптический аттенюатор / Айзенберг Н.И., Дунаев В.М., Комарова Ж.А., Обод Ю.А.; заявитель и патентообладатель Айзенбегр Натан Исаакович, Дунаев Владимир Михайлович, Комарова Жасмина Андревна, Обод Юрий Александрович; - №4692021/10; заявл. 15.05.1989; опубл. 07.07.1991, Бюл. № 17. - 2 с.
6. Гречишников, В.М. Применение призмы Порро для уплотнения каналов цифровых волоконно-оптических устройств / В.М. Гречишников, О.В. Теряева // Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО». Пенза, ПГУ, 2016, Т. 2. - С. 155-157.
7. Гречишников, В.М. Оптоэлектронные цифровые преобразователи угла с весовым уплотнением каналов / В.М. Гречишников, О.В. Теряева // Труды Международного симпозиума «НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО». Пенза, ПГУ, 2015, Т. 2. - С. 46-50.
8. Гречишников, В.М. Регулируемый элемент назначения веса волоконно-оптических ЦАП / В.М. Гречишников, О.В. Теряева, А.А. Юдин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук.
- 2017. - Т.19. - №1. - С.166-170.
9. Патент 173159 РФ МПК G02B 6/26. Оптический аттенюатор / Гречишников В.М., Теряева О.В., Арефьев В.В.; заявитель и патентообладатель Самар. нац. исслед. ун-т им. С. П. Королева. -№2017103257; заявл. 31.01.2017; опубл. 14.08.2017, Бюл. № 23. - 2 с.
УДК 004.414.22
Дорофеева О.С., Казакова И.А., Казаков Б.В.
ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия
СПОСОБ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РЕКУРСИВНОЙ ВЕКТОРНО-ПОТОКОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Рассмотрены вопросы реализации способа диагностирования порядка следования операторов программы для рекурсивных век-торно-потоковых вычислительных систем. Показано, что разработанный способ диагностирования последовательных вычислительных процессов применим для диагностирования векторно-потоковых систем.
Ключевые слова:
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС, ПРОЦЕССОРНЫЙ МОДУЛЬ, ВЕКТОРНО-ПОТОКОВАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, МОДЕЛЬ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Современная ЭВМ представляет собой сложный комплекс аппаратных и программных средств, при тесном взаимодействии которых осуществляется выполнение возложенных на нее функций. Поэтому надежность вычислительных систем (ВС) определяется надежностью ее элементов и аппаратуры, а также надежностью программного обеспечения, управляющего выполнением вычислительного процесса [1]. Очевидной представляется необходимость совместного решения задачи обеспечения надежности ЭВМ как комплекса аппаратных и программных средств.
Основным типом неисправностей при функционировании вычислительных систем (ВС) считают сбои и самоустраняющиеся отказы. Одним из важнейших условий обеспечения надежности ЭВМ является устойчивость программного обеспечения к сбоям аппаратуры. Разнообразие видов искажений вычислительных процессов приводит к необходимости построения специальных средств, каждое из которых ориентировано на обнаружение отдельных видов искажений [2] . Следовательно, актуальным представляется направление разработки методов и средств защиты вычислительных процессов от сбоев аппаратуры.
В настоящее время существуют и разрабатываются различные параллельные вычислительные системы. Основные их отличия заключаются в порядке
использования операций обработки и их синхронизации, т.е. в механизмах, обеспечивающих корректное преобразование данных. Особенности этих механизмов отражаются в моделях вычислений (МВ), определяющих в архитектурах ВС способы управления процессами [3].
В основу управления рекурсивной векторно-по-токовой системы (РВПС) заложена модель вычислений, основанная на иерархии осей синхронизации (МВИОС). Все особенности этой модели вытекают из рекурсивной организации вычислительного процесса порождаемых процедур по процедуре, их вызывающей. Любая процедура содержит ось синхронизации, составляющую основу ее скелета; основную ветвь, «вьющуюся» вдоль всей оси синхронизации и запускаемых процедур, выполняющихся параллельно с командами, расположенными в основной ветви. Для каждой запускаемой процедуры указывается точка синхронизации, которая определяет место ожидания.
РВПС относится к классу многопроцессорных систем с общим полем памяти. Она состоит из процессорных модулей (ПМ), которые могут быть как универсальными, так и функционально-ориентированными, содержащими спецвычислители. РВПС предназначена для выполнения программ, представляющих собой совокупность взаимосвязанных процедур, допускающих рекурсивный вызов. Каждая процедура
