CC BY
27
грузки при последовательном электрическом соединении каскадов.
Полученные соотношения позволяют оценить влияние тепловой нагрузки на показатели надежности, а именно, интенсивности отказов и вероятности безотказной работы двухкаскадных ТЭУ различных конструкций
при
^ = G, 5; n
G, 33; G,2;G, 1 и перепадах температуры
АТ = 60 К, 70 К, 80 К, Т = 300 К .
Анализ расчетных данных показывает, что с ростом тепловой нагрузки при заданном перепаде температур интенсивность отказов двухкаскадных ТЭУ различных конструкций увеличивается, а, следовательно, уменьшается вероятность их безотказной работы. С ростом перепада температур АТ интенсивность отказов увеличива-
П1 о
ется при заданных значениях , и У0 .
П2
П1
С уменьшением отношения — интенсивность отка-
П2
зов увеличивается при заданных значениях АТ , 00 , п1.
приведенные данные указывают на возможность прогнозирования показателей надежности двухкаскадных ТЭУ различных конструкций в зависимости от величины
У статті розглядаються результати тестування моделей, які описують кореляційний зв’язок між крос-поляризаційною вибірностю
та затуханням внаслідок впливу гідрометеорів у вигляді дощу.
Ключові слова:XPD, крос-поляризація, кореляція.
□------------------------------------□
В статье рассматриваются результаты тестирования моделей, описывающих корреляционную связь между кросс-поляризационной избирательностью и затуханием вследствие воздействии гидрометеоров в виде дождя.
Ключевые слова: XPD, кросс-
поляризация, корреляция.
□------------------------------------□
The present article considers the results of testing of models describing the correlation between cross-polarization discrimination and co-polar attenuation due to rain.
Key words: XPD, cross-polarization, correlation.
тепловой нагрузки и условий функционирования. Литература
1. Леонтьев, Л. П. Введение в теорию надежности радио-
электронной аппаратуры [Текст] / Л. П. Леонтьев. - Рига : Изд-во АН ЛССР, 1963 - 373 с.
2. Моисеев, В. Ф. Влияние режима работы охлаждающего
термоэлемента на показатели надежности термоэлектрического устройства [Текст] / В.Ф. Моисеев, В.П. Зайков / Журнал ТКЭА. - 2001. - № 4-5, С. 30-32.
3. Зайков, В. П. Влияние тепловой нагрузки на показатели
надежности термоэлектрического устройства [Текст] / В.П. Зайков, Л.А. Киншова, В.И. Марченко / Научнотехнический сборник ТРиО. - 2003. - Вып.№1. - С. 56- 62.
4. Зайков, В. П. Прогнозирование показателей надежности
двухкаскадных ТЭУ в режиме Q0max [Текст] / В. П. Зайков, Л. А. Киншова, Л. Д. Казанжи, Л.Ф. Храмова / Журнал ТКЭА. - 2009. - № 5, С. 34-37.
5. Зайков, В. П. Прогнозирование показателей надежности
термоэлектрических охлаждающих устройств [Текст] Книга 1. Однокаскадные устройства / В.П. Зайков, Л.А.
УДК 321.396.49
РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ КРОСС-ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ И ЗАТУХАНИЯ ВСЛЕДСТВИЕ
ДОЖДЯ
С. В. Ельченко
Инженер средств радио и телевидения ООО “ЭкостарУкраина” ул. Новгородская 11а, г. Харьков, Украина, 61145 Контактный тел.: 050-212-09-85 E-mail: elchenko@ukr.net
1. Введение
Опытным путем, в процессе анализа результатов измерений, обнаружена корреляционная связь между деполяризацией и затуханием вследствие воздействия на канал связи гидрометров в виде дождя, в следствие чего выведены несколько математических выражений, связывающих XPD и CPA («Cross-Polarization Discrimination» и «Co-Polar Attenuation»). Выражения XPD и CPA корреляции выведены при использовании теории рассеивания в дождевой капле и различный моделей
распределения размеров и формы дождевой капли. Эти выражения обычно включают в себя следующие переменные: частоту, угол наклона поляризации относительно горизонта, угол подъема канала, распределение угла наклона дождевой капли.
2.Моделирование XPD и CPA корреляции
На сегодняшний день существует несколько моделей, которые получили широкое применение, описывающих
3
корреляционную связь между XPD и CPA вследствие воздействия гидрометеоров, в виде дождя. Исходным для многих моделей, описывающих это явление, является следующее выражение:
XPD.p = U - К log(Ap) - С,- Ce+ Ca- Cx + S + M,(dB) (1)
где U - переменная модели, зависящая от частоты;
V - переменная модели, зависящая от затухания;
Ст - переменная модели, зависящая от поляризации;
Таблица 3
Значения переменных Си ,СХ, М и константы в, где и угол наклона капли; ир угол наклона капли на протяжении события и от события до события: ир 0°, 5°, 10° где р = 1%, 0.1 %, 0.01 %; Ар Затухание вследствие дождя, в процентном соотношении от времени р, dB; г коэффициент не сферичности капли; Ь длина пути внутри дождя
Cp - переменная модели, зависящая от уг-
ла подъема канала;
Са - переменная модели, зависящая от угла наклона капли;
Cx - переменная модели, учитывающая различие между горизонтальной и вертикальной поляризацией;
S - константа;
M - дополнительная переменная.
Наиболее широкое применение нашли следующие модели:
1) ITU-R Model[ITU-R, 1997]
2) Dissanayake, Haworth, Watson analytical model
(DHW) [Dissanayake et al., 1980]
3) Chu Model [Chu, 1982]
4) Stutzman and Runyon model (SR) [Stuzman and Runyon, 1984]
5) Nowland, Sharofsky and Olsen (NOS) model [Now-land et al., 1977]
6) Van de Kamp Model [Van de Kamp, 1999]
Каждая из описанных выше моделей была создана на
основании экспериментальных результатов. Различия между ними представлены в таблицах 1, 2, 3.
Таблица 1
Значения переменных U и V, где: f - частота, GHz
Co Cx S M
ITU - R G.GG52o2
DHW i7.37o2
Chu G.GG52o2 G.G75 cos2(e) cos(2r)A„ ii.5
SR G.GG52o2 9.3 -log(r)
NOS G.GG52o2 4.i (К - 2G) log(L)
Kamp G.GG52o2 G.G75 cos2(e) cos(2r)Ap 8
Также широко применяется модель Fukuchi, основанная на сравнении равновероятного отношения между кросс-поляризационной развязкой и затуханием при использовании статистических данных. поправочный коэффициент 8 может быть использован для получения статического распределения XPD, Рг {ХРБ < х} , от совокупной функции распределения ко-поролярного затухания , Рг {А > а} :
Pr{XPD < x} = SPr{A > a}
(2)
где х = / (а) - теоретическое отношение между значениями XPD вследствие дождя и значениями А;
s=
iGG
поправочный коэффициент,
U V
ITU- R 3Glog( f) i2.8f0 i9; 8 < f < 2GGHz 22 6; 2G < f < 35GHz
DHW 84.8 - 88.8xfy + +(50.32xfy - 2i.9) log(f); x = G.759, y = G.G8 20
Chu 2G log(f) 20
SR i7.3 log( f) 19
NOS 26log( f) 20; 8 < f < i5GHz 23; 2G < f < 35GHz
Kamp 2G log(f) i6.3
100 - р
где р - вероятность затухания меньше чем а ,
при условии, что ХРБ < х .
Отношение между поправочным коэффициентом 8 и ко-полярным затуханием, было экспериментально получено с одновременных измерений деполяризации и затухания выполненных в Японии:
Таблица 2
Значения переменных Ст и Ср, где т угол наклона поляризации, относительно горизонта, в градусах; в угол подъема канала, в градусах; и. стандартная величина
G >
(Ap - Ai)
(A; - Ai) i;
(i -S) + s
ap < Ai
Ai < Ap < A2 (3) A > A
отклонения капли вследствие грозового шторма, о CT =3 Ce
ITU - R iG log(i - G.484(i + cos(4,))) 4Glog(e)
DHW 2G log Isin (2т) 4G log(cos(e))
Chu iG log(G.5(i - cos(4r) exp(-G.GG24oi2))) 4G log(cos(e))
SR iG log(G.5(i - cos(4r) exp(-G.GG24oi2))) 42 log(cos(e))
NOS 2G log Isin (2т) 4G log(cos(e))
Kamp iG log(G.5(i - cos(4r) exp(-G.GG24oi2))) 4i log(cos(e))
где Л1, Л2 - значения затухания, которые соответству-шсивности дождя 20 и 80мм/ч;
2
80 = , где а коэффициент дождя, а < 1
1 - а
^иЫсЫ предложил значение равное 0,8).
Процентное соотношение времени в течение которого ХРБ вследствие дождя меньше ХРБр , Регс {ХРБ < ХРБр }, рассчитано в результате умножения процентного отношения времени, р , ( в течение которого ХРБ вследствие дождя меньше ХРБр, рассчитанного согласно с моделью иті - К ( ХРБ, р = и - V ^(Лр) - Ст- Св + Са ), с поправочным коэффициентом 8р , полученным
I 39
при использовании общей функции распределения затухания Ар:
Регс {ХРБ < ХРБр } = 8РР (4)
Модель проверена измерениями, выполненными в Японии в рамках ETS-II и SSE экспериментов, с хорошей точностью на 11.5 GHz (линейная и круговая поляризация) и с постоянным занижением в 6 dB на частоте 34 GHz. Занижение предписано к недостаткам точности статического распределения затухания. Модель также была проверена при использовании базы данных UTI - R, XPD распределения. База данных включает в себя измерения на частотах от 11 до 35 GHz, и для большинства экспериментов, содержащихся в базе данных, погрешность была ±10% .
3.тестирование XPD-CPA моделей
Таблица 5
Погрешность моделей UTI-R, Fukuchi, и DHW относительно измерений
На рис.1 представленна взаимосвязь между кросс-поляризационной избирательностью и затуханием вследствие дождя, для моделей иТ1-Я, DHW, FUK и измерений в Харькове, Эйдховене. Из чего видно, что модели иТ1-Я, DHW и измерения в Эйдховене имеют не линейную зависимость. Также рис. 1 отображает, что модель FUK и измерения Харькове имеют зависимость близкую к линейной.
Дислокация приемной станции Модель {s(p) , dB о, dB
^{s2(p) , dB
Эйндховен TU-R 2.125 2.498 1.314
DHW 4.169 4.658 2.077
FUK -4.0880 4.614 2.139
Лувен-ля- Нёв TU-R 1.39 2.297 1.827
DHW 3.5 4.414 2.163
FUK -4.071 4.200 1.03.
Харьков TU-R 4 4.26 2.19
DHW 6.2 6 88 5.21
FUK -2.6 2.73 2.06
Оценка общей функции распределения кросс-поляризационой избирательности в годовом процентном соотношении для моделей UTI-R (1997), Fukuchi (1990) и DHW (1980), была проверена при помощи спутников Olympus и Hot Bird 8.
Измерения Olympus были выполнены в Эйндховен-ском Техническом Университете (EUT), в Нидерландах, (Hoger, 1991), (Van de Kamp, 1994, 1995, 1999) и в Католическом Университете Лувена (UCL) Лувен-ля-Нёв, Бельгия (Dintelmann, 1994). Измерения Hot Bird 8 были выполнены в Харьковском Национальном Университете радиоэлектроники (KTURE), Харьков, Украина (Ель-ченко, 2010, 2011).
В таблице 4 представлены параметры приемных станций, спутников Olympus и Hot Bird 8, которые необходимы для тестирования моделей UTI-R, Fukuchi и DHW.
Таблица 4
Параметры, используемые для тестирования моделей UTI-R, Fukuchi, и DHW
Измерения в Харькове ■ Измерения в Эйдховене • Модель UTI-R
□ Модель DHW * Модель FUK
CPA, dB
Рис.1. Графическое изображение измерений в Харькове, Эйдховене и моделей иТ!-Р, DHW, РЫК корреляционной связи между XPD и СРА вследствие влияния гидрометеоров в виде дождя
Дислокация приемной станции Частота, GHz Угол возвышения Bид поляризации Угол наклона Период измерений
Эйндховен 12.5 26.7 линейная 71.6 01/01/1991- 31/07/1992
Лувен-ля-Нёв 12.5 27.8 линейная 71.1 01/01/1992- 31/12/1992
Харьков 12.015 28.6 линейная 108.28 (-71.72) 01/03/2010- 01/05/2011
Погрешность моделей относительно измерений, е(р) = ХРБ(модель) - ХРВ(измерения)\йБ\, рассчитана как функция годового процентного отношения. Средняя погрешность (е(р)), среднеквадратическое значение
^(е2( р)) и среднеквадратическое отклонение и
представлены в таблице 5.
Рассмотренные модели отображают корреляционную связь между XPD и CPA вследствие воздействия на канал спутниковой связи гидрометеоров в виде дождя. Графическое отображение моделей, на рис.1, наглядно показывает сходство с практическими измерениями, с учетом погрешности. Погрешности указаны в таблице 5, в результате тестирования моделей и сравнения с практическими измерениями. Следует отметить, что модель FUK наиболее близка к измерениям, произведенным в Харькове.
Литература
1. Поповский, В.В. Электромагнитная доступность ис-
точников радиоизлучения [Текст] / В.В. Поповский -ВАС,1987 - 262 с.
э
2. Alnutt, J. Satellite-to-ground Radiowave Propagation [Текст] / J. Alnutt // IEE Electromagnetic Waves Series — 1989. — Vol. 30,
№11, pp 50-54.
3. Aresu, A., Damosso, E., Martellucci, A., Ordano, L., Paraboni A. Depolarisation of electromagnetic waves due to rain and ice: theory
and experimental results [Текст] / A. Aresu, E. Damosso, A. Martellucci, L. Ordano, A. Paraboni // Alta Frequenza. — 1994. — Vol. 6, № 6, pp 70-75.
4. Chu, T. S. A semi-empirical formula for microwave depolarisation versus rain attenuation on earth-space paths [Текст] / T. S. Chu //
IEEE Trans. Commun. — 1982. — Vol. 30, №12, pp 2550-2554.
5. Dintelmann, F. Reference Book on Depolarisation [Текст] / F. Dintelmann - OPEX- ESA WPP-083, 1994 - pp 74.
6. Dissanayake, A. W., Haworth, D. P., Watson, P. A. Analytical models for cross-polarisation on earth space radio paths for frequency
range 9-30 GHz [Текст] / A. W. Dissanayake, D. P. Haworth, P. A. Watson // Ann. Telecommunication. — 1980. — Vol. 35, №1112, pp 398-404.
7. Hogers, R., Herben, M., Brussaard, G. Depolarisation analysis of the 12.5 and 30 GHz Olympus beacon signals [Текст] / R. Hogers, M.
Herben, G. Brussaard // Proc. 1st OPEX Workshop, ESTEC, Noordwijk, The Netherlands. - 1991. - pp. 2.4.1-2.4.12.
8. Fukuchi, H. Prediction of depolarisation distribution on earth-space paths [Текст] / H. Fukuchi // IEE Proceedings. -1990. - Vol.137, №6.
9. Van de Kamp, M. Depolarisation due to rain: the XPD-CPA relation [Текст] / M. Van de Kamp // Int. J. Sat. Com. - 2001. - Vol. 9,
№ 3, pp. 285-301.
10. ITU-R. Propagation data and prediction methods required for the design of Earth-space telecommunication systems // Propagation in Non-Ionized Media. - 1997. - Rec. 618-5.
В статті проаналізовано проблему підвищення точності вимірювання лінійних параметрів температурних фрагментів зони плавки за допомогою телевізійних засобів вимірювання. Запропоновано формулу для кількісної оцінки порогового контрасту.
Проведено дослідження змін порогового контрасту в залежності від просторової частоти.
Ключові слова: зонна плавка,
телевізійний засіб вимірювання.
В статье проанализирована проблема повышения точности измерения линейных параметров температурных фрагментов зоны плавки с помощью телевизионных средств измерения. Предложена формула для количественной оценки порогового контраста. Проведены исследования изменений порогового контраста в зависимости от пространственной частоты.
Ключевые слова: зонная плавка, телевизионное средство измерения.
□------------------------------------□
The article analyzes the problem of measurement accuracy of linear parameters of temperature fragments for zone melting by means of television measurement. A formula for the quantitative assessment of contrast threshold was suggested. A study of threshold contrast changes depending on the spatial frequency was held.
Keywords: zone melting, television measuring device.
УДК 621.307.13
ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ВИМІРЮВАННЯ ЛІНІЙНИХ ПАРАМЕТРІВ ТЕМПЕРАТУРНИХ ФРАГМЕНТІВ ЗОНИ ПЛАВКИ
М. О. Маркі н
Кандидат технічних наук, асистент* Контактний тел.: (044) 406-85-03, 097-65-47-88 Е-таіІ: nauka@naeps.kpi.ua
О. М. Маркі на
Асистент*
Контактний тел.: (044) 406-85-03, 096-239-32-33 Е-таіІ: O.N.Markina@gmail.com
А. М. Драган
Аспірант*
Контактний тел.: (044) 406-85-03, 063-260-46-83 Е-таіІ: Ann.Feer@gmail.com
*Кафедра наукових, аналітичних та екологічних приладів і систем Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут” вул. Політехнічна, 14, м. Київ, 03056
1. вступ
Ефективність більшості високотемпературних технологій, які застосовуються для отримання нових матеріалів та матеріалів із заданими властивостями, може
бути забезпечена тільки при дотриманні технологічних вимог, що неможливо без належних технічних засобів вимірювання, які повинні не тільки задовольняти сучасні вимоги щодо точності вимірювання, але й мати значний потенціал вдосконалення своїх характеристик.
Е
