CC BY
21
ехр {/[и(р - Я"' 1п(р / )) + крл! 1 + Л-2 ]+ (_'/а)(* - (я/р)71 + а2)}.
Как показано в [6], анализ этой волны позволяет объяснить все основные свойства и принципы работы частотно независимых антенн.
Используемый в [6] выбор разрезов удобен и при исследовании антенн волн утечки. В последнем случае в решениях будут существовать полюса, расположенные в комплексной плоскости А вблизи действительной оси в полосе |ЯеЯ.|<к.
И в первом, и в последнем случаях, соответствующие волны будут исчезать при удалении от поверхности антенны, отдавая свою энергию полю излучения, но для изучения такого перехода в случае волн утечки необходимо воспользоваться равномерными асимптотиками, так как полюс волны утечки близок к стационарной точке, вносящей основной вклад в интеграл по контуру Э.
В заключение заметим, что существование волн определенного типа в конкретной структуре, конечно, не зависит от аналитического представления решения. Однако при неудачном аналитическом представлении такие волны размазаны по всему спектру волн суперпозиций, как, например, свойство периодичности синуса при его представлении в виде степенного ряда, и обнаружить их лишь численными просчетами соответствующего решения можно только случайно.
В. А. ЗАХАРЕНКО К. В. СЕРКОВ
Омский государственный технический университет
УДК 621.3.084.2
В настоящее время достаточно широкое распространение получили виброакустические методы диагностики и измерения. Это связано с тем, что генерация и распространение упругих волн зависит от состояния пар трения, а также внутренней структуры материала исследуемого объекта. Немаловажными факторами, стимулирующими работы в этом направлении, являются новые технологии, использование новых материалов и появление мощных электронных микрокомпьютеров. Использование микропроцессорной техники позволяет изготавливать комплексы диагностики с интеллектуальным диагностическим модулем, самостоятельно выполняющим поиск неисправности по сигналам, поступающим от датчиков. После обработки входных данных комплекс выдает отчет о состоянии исследуемого узла и рекомендации по устранению обнаруженных неисправностей. Такие комплексы получили широкое распространение на железной дороге, промышленных предприятиях и выпускаются серийно.
К достоинствам виброакустических методов можно отнести их универсальность. На сегодняшний день широко используются различные разновидности акустических методов диагностики и измерения. Это ультразвуковая дефектоскопия, эхолокация, вибродиагностика, различные системы контроля уровня шума, сонары.
Литература
1. Ваганов Р.Б., Кащенеленбаум Б. 3. Основы теории дифракции. - М.: Наука. Гл. ред. ФМЛ, 1982. - (Современные физико-технические проблемы). - 272 с.
2. Франк Ф., Мизес R Дифференциальные уравнения математической физики. И.2 Л.-М., ОНТИ, 1937. - 995 с.
3. Уолтер К. Антенны бегущей волны. Пер. с англ. под общ. ред. А. Ф. Чаплина, М.: Энергия, 1970. - 448 е., илл.
4. Жук М. С., Молочков Ю. Б. Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. М.: Энергия, 1973. - 440 е., илл.
5. Сверхширокополосные антенны. Пер. с англ. под ред. Л. С. Бененсона. М.. Мир, 1964. - 418 с.
6. Горощеня А. Б„ Полонский А. М. Поле излучения и приповерхностные волны в плоской логоспиральной антенне. Радиотехника и электроника. 1988. - Т.З 3, №11. с. 2282-2290.
7. Арсенин В. Л. Методы математической физики и специальные функции. М.: Наука, гл. ред. ФМЛ, 1974. -432 с,, илл.
ГОРОЩЕНЯ Александр Борисович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры математики и информатики Омского государственного института сервиса. ЕЛЕЦКИЙ Алексей Ильич, аспирант кафедры средств связи Омского государственного технического университета.
К недостаткам виброакустических методов относится сложность обеспечения контакта датчик-объект, ограниченность количества переходов между разными средами в связи с большим затуханием сигнала на границах сред, слабая акустическая помехозащищенность. Последнее связано с тем, что в точку установки датчика приходит суммарный сигнал от работы не только исследуемого объекта, но и рабочих частей имеющих непосредственный контакт с исследуемым объектом. Также следует учитывать, что возможно многократное переотражение самого исследуемого сигнала внутри жесткой конструкции объекта с возникновением резонансных явлений.
Наиболее полная классификация акустических методов контроля приведена в [1] и включает в себя методы, основанные на излучении и приеме и только на приеме. Схема классификации приведена на рис. 1.
В настоящее время широкое распространение получают датчики на основе пьезокварцев со встроенным предусилителем. Такие датчики в соответствии с приведенной классификацией могут использоваться в акустико-эмиссионных, вибрационно-диагностических и шумоди-агностических методах. Датчиком этого типа является виброакселерометр ВДОЗА, который выпускает фирма "Микроникс" (г. Омск). ВДОЗА используется преимущест-
СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДАТЧИКА ВИБРАЦИИ_
ВИБРОАКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОЗВОЛЯЮТ РЕШИТЬ ШИРОКИЙ КРУГ ЗАДАЧ. ИХ ИСПОЛЬЗУЮТ ТАМ, ГДЕ ДРУГИЕ МЕТОДЫ НЕЭФФЕКТИВНЫ. В НАСТОЯЩЕЙ СТАТЬЕ ИССЛЕДУЕТСЯ ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДАТЧИКА ВИБРАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА. ПЛАНИРУЕТСЯ ПРИМЕНЯТЬ ЭТУ РАЗРАБОТКУ В ОТРАСЛЯХ, СВЯЗАННЫХ С НЕФТЕПЕРЕРАБОТКОЙ И В ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВАХ.
В СТАТЬЕ РАССМОТРЕНО ПРИМЕНЕНИЕ ДАТЧИКА ВДОЗА. В РЕЗУЛЬТАТЕ АНАЛИЗА ВЫЯВЛЕНЫ ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРИМЕНЕНИЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ. ОПИСАНА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДАТЧИКА, АТАКЖЕ ПРИВЕДЕНЫ ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ УСТРОЙСТВ. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИВЕДЕНЫ В ВИДЕ ГРАФИКОВ И ТАБЛИЦ В ПРИЛОЖЕНИИ. ТАКЖЕ В ТЕКСТЕ ПРИВОДЯТСЯ ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДАТЧИКА, ЗАЯВЛЕННЫЕ ЗАВОДОМ ИЗГОТОВИТЕЛЕМ.
Рис. 1. Классификация акустических методов контроля.
венно в приложениях, основанных на приеме сигнала. В приложениях, основанных на излучении и приеме, может использоваться в качестве чувствительного элемента.
Измерительная установка состоит из пяти основных частей. Источник механических колебаний, первичный преобразователь (датчик), переходная плата, АЦП, ЭВМ. Источник генерирует колебания, которые датчик преобразует в электрический сигнал и предварительно усиливает. Затем сигнал поступает на АЦП и преобразуется в цифровой вид. Далее цифровая информация обрабатывается на ЭВМ, и визуализируются полученные результаты.
Для проведения исследований в качестве источника механических колебаний использовался стенд "ВУ15" с регулируемой частотой. Амплитуда источника сигнала изменяется пропорционально частоте. На станине стенда для крепления первичного преобразователя была закреплена металлическая пластина. Датчик вибрации посредством удерживающего магнита закрепляется на металлической пластине. Таким образом осуществляется неподвижный контакт чувствительного элемента с источником механических колебаний. Такой вид крепления датчика обеспечивает быстроту установки и надежность соединения элементов конструкции. Основные рабочие характеристики датчиков ВДОЗА, заявленные производителем:
- рабочий диапазон частот
а) нижняя рабочая частота
не более, Гц 4
б) верхняя рабочая частота
не менее, Гц 8000
- неравномерность осевого коэффициента преобразования в рабочем диапазоне частот
не более, дБ 1
- коэффициент преобразования осевой
на частоте 159,159 Гц
а) не менее, мВ/д 70
б) не более, мВ/д 130
- верхний уровень измеряемого ускорения, д 30
- номинальное напряжение питания
а) не менее, В 14,25
б) не более, В 15,75.
Типовая схема включения датчика приведена на рис. 2. Для соединения датчика с электронным осциллографом была изготовлена переходная плата. Тип разъема на датчике СР-50-275ФВ90.
2 КОм+-1%
—СП-- +15В + 1%
ЗМКф
-II-- Выход сигнала
Рис. 2. Типовая схема включения датчика ВДОЗА.
На переходную плату в отличие от типовой схемы, были добавлены стабилизатор напряжения на ИМС 78L15 и сглаживающий конденсатор. Разъем соединения коаксиального кабеля с платой СР-50-73ФВ и ответная часть СР50-74ФВ на кабеле. Схема измерительной установки показана на рис. 3.
Далее, сигнал поступает на вход виртуального осциллографа PCS500 Welleman instruments. Осциллограф соединяется с компьютером по параллельному порту. Для работы с виртуальным осциллографом использовалась программа Pc-Lab 2000 поставляемая в комплекте с устройством. Зависимость амплитуды от времени, полученная с датчика вибрации во время работы стенда, показана на рис. 4.
Частота механических колебаний составляет 25 Гц, амплитуда 0,225 В. Из осциллограммы сигнала видно, что в нем присутствуют гармоники. Это явление объясняется тем, что стенд не является калибровочным, и механические колебания могут содержать отличные от синусоиды сигналы. В целом периодичность колебаний просматривается четко. Для более подробного анализа рассмотрим спектр сигнала. Спектр показан на рис. 5.
Спектр сигнала показан на логарифмической частотной шкале, для более подробного рассмотрения низкочастотной области. Из рисунка видно, что в спектре присутствуют гармоники сигнала кратные частоте 25 Гц. Сигнал имеет достаточную амплитуду, и хорошо различим
_Q
ВДОЗА
1 КОм+-1 % 20 МКф Сибвпилтор напряжения
Рис. 3. Схема измерительной установки.
50ггЛ/ В.25к5/! 2 От*
Рис. 4. Зависимость амплитуды от времени, полученная с датчика вибрации.
50шУ ЭКНг
Рис. 5. Спектр сигнала с датчика, установленного на стенде ВУ15.
А,сШ
10 11 12 13 14 15 1« 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Р, Гц
Рис. 6. АЧХ системы датчик-стенд.
Для последующего анализа. Минимальная регистрируемая частота колебаний стенда составляет 8 Гц. Максимальная развиваемая стендом частота составляет 34 Гц. В этом диапазоне измеряемый сигнал увеличивает амплитуду с ростом частоты.
Для определения амплитудно-частотной характеристики системы стенд-датчик была произведена серия измерений. При исследовании было принято, что аналоговый тракт от датчика до осциллографа имеет
линейную АЧХ, а дальнейшая обработка на ЭВМ дополнительных искажений не вносит. Диапазон измерения был установлен от 11,5 до 26,5 Гц. В этом диапазоне на стенде не возникает резонансных явлений. Таблица 1 полученных значений приведена в приложении. Из рис. 6 видно, что амплитудно-частотная характеристика искажена лишь неравномерностью нарастания амплитуды механических колебаний самого стенда. В целом же функция имеет линейный вид.
Таблица 1 Экспериментальные данные серии измерений на разных частотах
Частота, Гц Амплитуда, (Ш
11.6 -45,7
12.2 -45,1
14,0 -42,3
14,6 -41,6
15,3 -39,1
15,9 -38.В
16.8 -37,9
18,6 -34,1
19,8 -32,9
20,4 -30,7
22,0 -28,8
23,2 -26,6
24.4 -25,3
25,6 -23,1
26,6 -19,9
А. Б. НЕВОРОТОВ
Омский государственный технический университет
УДК 621.396.62
Ввиду того что работа радиоприемных устройств осуществляется, как правило, совместно с другими радиосредствами, вопросы электромагнитной совместимости стоят особенно остро и в значительной мере разрешаются качественным выполнением различного рода фильтрующих устройств.
В используемом диапазоне частот 1,5-30 МГц уровень помех в наихудшем случае имеет значение 35 - 65 дБ. Достаточно высокие значения помех связаны со спецификой КВ-диапазона. Связь осуществляется на расстояния от 600 км внизу диапазона и в пределах всей Земли вверху. Для осуществления такой связи используют большие уровни сигналов. При значении коэффициента перекрытия порядка 20 и представленном ранее уровне помех, удовлетворить требования по избирательности неперестраиваемым (непереключаемым) фильтром не представляется возможным.
На данный момент существует несколько подходов к реализации фильтрующих систем в радиоприемных ус-
Исследования показали, что заявленные в паспорте характеристики выполняются в рабочем диапазоне частот стенда ВУ15 с заданной точностью. Но частотный диапазон стенда ВУ15 гораздо уже частотного диапазона датчика ВД03А, а рост амплитуды механических колебаний станины стенда в зависимости от роста частоты нелинеен. В связи с этим для более полного исследования амплитудно-частотных характеристик датчика требуется стенд с характеристиками близкими к предельным параметрам датчика. В настоящее время проводятся исследования датчика на калибровочном стенде с фиксированной частотой и амплитудой для калибровки чувствительности виброакселерометра.
Литература
1. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: Пракх пособие/ И. Н. Ермолов, Н. П. Алешин, А. И. Потапов; Под ред. В. В. Сухорукова -М.: Высш. шк., 1991.-283 е.: ил.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов.- 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1986.- 512 е.: ил.
ЗАХАРЕНКО Владимир Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры ТЭА. СЕРКОВ Константин Владимирович, аспирант кафедры ТЭА.
тройствах. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Самым распространенным является использование переключаемых полосовых фильтров с небольшим количеством стационарных положений. Ввиду большой протяженности КВ-диапазона, каждый фильтр данного устройства имеет широкую полосу пропускания. Это приводит к ухудшению основных параметров радиоприемного устройства (РПУ): чувствительности, динамического диапазона, избирательности, отношения сипнал шум. Данный метод позволяет создать достаточно простую и недорогую систему входной фильтрации для РПУ со средними параметрами. Для повышения качества РПУ прибегают к усложнению входных переключаемых фильтров путем увеличения полос пропускания. Такой подход позволяет в значительной мере увеличить параметры за счет сужений полосы пропускания фильтров. Ввиду того что входные цепи РПУ КВ диапазона реализуются на аналоговых элементах, рассматриваемый подход приводит к значительному усложнению и удорожанию системы в целом.
АКТУАЛЬНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫХ ФИЛЬТРОВ В РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВАХ КВ-ДИАПАЗОНА
В СОВРЕМЕННОЙ АППАРАТУРЕ СВЯЗИ ВЕСЬМА БОЛЬШУЮ РОЛЬ ИГРАЮТ ЧАСТОТНО-ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА. НЕПРЕРЫВНЫЙ РОСТ РАДИОСРЕДСТВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ, УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕЙ РАДИОАППАРАТУРЫ, А СЛЕДОВАТЕЛЬНО, УРОВНЕЙ ПОБОЧНЫХ И ВНЕПОЛОСНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ, ПОВЫШЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ И, СЛЕДОВАТЕЛЬНО, КАНАЛОВ ПОБОЧНОГО ПРИЕМА, СЛУЖАТ ПРИЧИНОЙ ПОСТОЯННОГО УСИЛЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ. ПРИ ЭТОМ ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ УДЕЛЯЕТСЯ ВОПРОСАМ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАДИОЧАСТОТНОГО СПЕКТРА, ВТОМ ЧИСЛЕ ВОПРОСАМ СУЖЕНИЯ ПОЛОСЫ ИЗЛУЧАЕМОГО И ПРИНИМАЕМОГО СИГНАЛА ПРИ СОХРАНЕНИИ КОЛИЧЕСТВА И КАЧЕСТВА ПРИНИМАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ.
ДАННАЯ СТАТЬЯ ОСВЕЩАЕТ ОДИН ИЗ ЭТАПОВ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПЕРЕСТРАИВАЕМЫХ ФИЛЬТРОВ КВ-ДИАПАЗОНА.
