Актуальность и цели . Целью работы является экспериментальная проверка возможности применения коррекции данных телеметрии по данным автоматизированных систем учета электроэнергии для уменьшения отклонения значений этих источников данных, что позволит повысить эффективность управления энергетическими системами. Материалы и методы . Для коррекции данных предлагается использовать алгоритм, в основе которого лежит построение зависимости «отклонение - значение автоматизированной системы учета» с последующей ее аппроксимацией ступенчатой функцией и дальнейшей корректировкой данных телеметрии. Проверка работоспособности алгоритма проводилась на данных, полученных по ряду подключений энергетических объектов Дальнего Востока России. Результаты . Показано, что величины отклонений для различных подключений и различных временных участков в случае применения алгоритма коррекции существенно снижаются. Это наблюдается при работе с данными, имеющими как стационарный, так и нестационарный характер. Также снижаются величины математического ожидания и дисперсии откорректированного потока данных телеметрии. Выводы . Применение предложенного алгоритма коррекции данных телеметрии приводит в большинстве случаев к существенному снижению (в два-три раза) погрешности оценки мощности. Однако для корректной работы алгоритма необходимо обеспечивать приемлемое качество данных, полученных по линии телеметрии, в противном случае погрешность будет снижаться незначительно, не более чем на несколько процентов.
Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль
2019. — Выпуск 3
Содержание:
Актуальность и цели. Представлен расчет оптимальной длины оптического пути кюветы для товарных бензинов на основе спектральных коэффициентов поглощения бензинов и его компонентов в ближней инфракрасной области. Объектом исследования являются информационно-измерительная система для идентификации компонентов, определения состава и детонационной стойкости топлива. Предметом исследования являются спектральные характеристики бензинов и их компонентов. Целью работы является определение оптимальной длины оптического пути проточной системы информационно-измерительной системы на основе анализа спектров поглощения бензинов и их компонентов. Материалы и методы . Для решения поставленных задач использовались методы решения некорректных задач при спектральном анализе, методы математического моделирования, статистической обработки данных, метод энергетического расчета с помощью программы ОрtiSystеm , расчет проведен в программной среде Visuаl Ваsiс fоr Аррliсаtiоns (VВА) Мiсrоsоft Ехсеl. Результаты . Представлены критерий оценки и математическая модель длины оптического пути кюветы. По результатам расчетов определены рабочий диапазон коэффициентов пропускания и ошибки измерений. Выводы . Использование предлагаемого расчета оптимальной длины оптического пути кюветы является задачей спектроскопии и состоит в изучении спектрального состава светового излучения, характеризующегося функцией зависимости распределения плотности энергии по спектру от частоты. Расчет позволяет определить потери, вносимые исследуемым объектом (бензином в кювете с выбранной длиной оптического пути) в работу оптического тракта системы. Информация о потерях, вносимых кюветой с бензином, необходима для оценки потерь оптического тракта системы методом энергетического расчета и моделирования с помощью программного обеспечения ОрtiSystеm .
Ключевые слова
Актуальность и цели. Анализ современных концепций экологического мониторинга (ЭМ) показал недостаточность традиционного подхода для обеспечения экологической безопасности территории. Существующие системы ЭМ не выполняют функцию анализа и управления качеством окружающей среды (ОС) и не интегрированы в единую сеть, поэтому проводят локальные измерения, для анализа и оценки которых необходимы дополнительное время, специалисты, административные ресурсы. Поэтому необходима система комплексного мониторинга (КМ) состояния территориальной техносферы (ТТ), выполненная на основе информационно-измерительной и управляющей системы (ИИиУС). Она предоставляет широкие возможности не только для проведения мониторинга ОС, но и выполняет функции диагностики ее качества, идентификации источников и факторов воздействия, сбора, анализа и представления информации в форме перечня мероприятий для лица, принимающего решения (ЛПР), чтобы сформировать управляющее воздействие. Целью работы является разработка функциональной схемы ИИиУС КМ состояния ТТ, реализующей все перечисленные функции. Материалы и методы . Для ее достижения сформулированы и обоснованы принципы построения ИИиУС КМ состояния ТТ, являющиеся основой концепции КМ состояния ТТ: аксиоматически-дедуктивный, интеллектуальности, свертывания гетерогенной информации (СГИ), моделирования и визуализации, необходимости и возможности коррекции (НиВК). Результаты и выводы. Результатом работы являются совокупность принципов и реализованная на их основе ИИиУС КМ состояния ТТ, которая может быть использована в качестве фундаментальной основы для создания территориальной системы комплексного мониторинга.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Целью работы является повышение корректности вычисления энтропии длинных кодов с зависимыми разрядами, являющимися осмысленными легко запоминаемыми паролями на родном языке пользователя. Материалы и методы. Классические процедуры Шеннона не могут быть использованы, так как требуют использования огромного статистического материала. Для сокращения затрат вычислительных ресурсов используется отображение кодов в нормированное пространство сверток Хэмминга. Результаты. Показано, что результаты вычислений являются более корректными, если отказаться от побитного сложения по модулю 2 при вычислении сверток Хэмминга. Предложено использовать свертывание данных по модулю 8, так как кодирование паролей и эталонных текстов выполняется в 8-битной кодировке. Более того, корректное преобразование данных может быть выполнено только при использовании кода длинного пароля, свертываемого с эталонным текстом на родном языке пользователя. Выводы. В пространстве сверток Хэмминга легко вычислим прирост стойкости длинных легко запоминаемых паролей со смыслом к атакам подбора, возникающего из-за периодической смены регистра ввода длинного пароля.
Ключевые слова
Цель работы. Разработка средств измерений параметров нерезонансных четырехэлементных электрических цепей (ЭЦ) с минимальным числом аналоговых преобразований выходного сигнала измерительной цепи. Материалы и методы. Преобразования измерительных сигналов выполняются на программном уровне с использованием метода совокупных измерений, когда искомые значения параметров определяются путем решения системы уравнений. Результаты . Приведены схемы измерительных цепей, рекомендации по выбору режимов измерений и расчетные соотношения для вычисления искомых параметров элементов цепей. Выводы . Результаты экспериментальных исследований подтверждают возможность определения параметров четырехэлементных ЭЦ с использованием совокупного метода измерений.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Оценка психоэмоционального состояния человека в отраслях профессиональной деятельности, сопряженных с повышенным риском возникновения техногенных и биогенных аварий, является важной социально значимой проблемой для государства. Целью исследования является разработка способа автоматизированной сегментации речевых сигналов для повышения эффективности определения временных паттернов речи, релевантных естественно выраженным психоэмоциональным состояниям человека. Материалы и методы. В разработке способа использовались: уникальная технология адаптивной декомпозиции нестационарных сигналов - улучшенная полная множественная декомпозиция на эмпирические моды с адаптивным шумом, а также правило разграничения на основе физиологического аспекта формирования речи. Программная реализация способа была выполнена в среде математического моделирования © Matlab (MathWorks). Результаты. Разработан способ автоматизированной сегментации речевых сигналов на вокализованные, невокализованные участки и участки пауз для определения временных паттернов речи, отражающих естественно выраженные психоэмоциональные состояния человека. Проведено исследование способа с использованием базы речевых сигналов, зарегистрированных с группы людей, переживаемых естественные положительные и отрицательные эмоции. Выводы. Результаты исследования выявили, что в условиях нестабильности моторики речевого аппарата разработанный способ сегментации позволяет точнее определять границы вокализованных, невокализованных участков и участков пауз, тем самым повышая эффективность вычисления временных паттернов речи и определения психоэмоциональных состояний человека.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Рассматривается вопрос повышения пространственного разрешения при анализе карт распределения электрического потенциала, обусловленного электрической активностью сердца. Проводится сравнение пространственного разрешения на карте потенциала на поверхности торса и карте потенциала на квазиэпикарде, окружающем сердце. Анализируется влияние количества и размещения электродов на возможность регистрации верхних пространственных частот. Исследование актуально в задачах повышения информативности электрокардиографических обследований путем реконструкции параметров эквивалентного электрического генератора сердца (ЭЭГС). Материалы и методы. В рамках модели электрической активности сердца с мелкомасштабными неоднородностями анализируются двумерные пространственные спектры распределения электрического потенциала. Результаты. Проведено сравнение карт потенциала на поверхности торса (КППТ) и на поверхности квазиэпикарда (КППКЭ), окружающей сердце. Предложена методика оценки возможности регистрации верхних пространственных частот на КППТ и КППКЭ при различных количествах и способах размещения электродов на поверхности торса. Выводы . Карты потенциала на квазиэпикарде являются более информативными, чем карты потенциала на торсе и отображают более высокие пространственные частоты, а значит, более мелкие неоднородности. Предложенный подход с использованием пространственных спектров для карт потенциала на поверхности квазиэпикарда позволяет оценивать влияние количества и способа расположения электродов в многоэлектродной системе на поверхности торса на пространственное разрешение в карте потенциала.
Ключевые слова
Цель исследования. Целью настоящего исследования является разработка способа динамического изменения геометрических параметров трехмерной модели в процессе моделирования электрической активности сердца с использованием многодипольной модели эквивалентного электрического генератора сердца, предложенной Л. И. Титомиром, и электрокардиографических данных. Материалы и методы. Теоретическую и методологическую основу исследования представляют фундаментальные труды в области эквивалентного электрического генератора сердца и взаимосвязи электрофиозиологических характеристик сердца. В работе используются трехмерные модели на основе опорных точек, схематично представляющие сердце и расположение диполей, при этом используются методы геометрического моделирования. Результаты работы. В данной работе описан способ динамического изменения геометрических параметров модели сердца на основе электрокардиографических данных. Представлен процесс расчета модификации геометрических параметров модели электрической активности сердца. Определены значения потенциала на поверхности модели сердца. На основе упрощенной электромеханической модели миокарда рассчитаны значения смещения точек пространственного расположения диполей. Выполнен численный эксперимент с использованием электрокардиографических данных и схематичной трехмерной модели пространственного расположения диполей. Приведенные результаты вычислительного эксперимента показали возможность решения поставленной задачи. Выводы. В статье рассмотрены этапы расчета геометрических параметров расположения диполей и изменения параметров геометрической модели, раскрыт этап получения значения трансмембранного потенциала действия на основе данных дипольных моментов, проведен вычислительный эксперимент. Результаты исследования позволяют разработать способ динамического изменения геометрических параметров трехмерной модели сердца для использования в качестве программного компонента систем неинвазивной диагностики и симуляционного обучения.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Заболевания сердечно-сосудистой системы являются важной медицинской и социальной проблемой. Использование распределенной системы сбора и обработки кардиографической информации - один из возможных методов снижения последствий заболеваний сердца, позволяющий производить анализ электрокардиосигнала на протяжении продолжительного времени в условиях повседневной жизни. Использование канального кодирования является одним из необходимых элементов систем, использующих локальную вычислительную сеть (LАN). Объект исследования - распределенная система мониторинга электрокардиосигналов с использованием LАN. Предмет исследования - технические средства канального кодирования / декодирования. Материалы и методы. Исследования выполнены с использованием теории обработки сигналов, системного анализа, теории помехоустойчивого кодирования. Результаты. Разработана и проанализирована архитектура распределенной системы мобильного мониторинга электрокардиосигналов с использованием LАN. Предложены схемы кодера / декодера канального кода. Проведено моделирование работы системы, которое подтвердило повышение достоверности передачи данных на основе использования канальных кодов. Выводы. Предложенные технические средства для распределенной системы мобильного мониторинга электрокардиосигналов учитывают специфику построения системы с использованием как беспроводных, так и проводных сетей передачи информации. Применение предложенных средств канального кодирования / декодирования позволяет повысить достоверность передачи информации в распределенной системе мониторинга состояния сердечной деятельности пациентов.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Целью исследования является определение коэффициента старения характеристик чувствительных элементов пьезоэлектрических датчиков давления, изготовленных из материала - аналога ЦТС-83Г производства АО «НИИФИ». Материалы и методы. Изготовлены пьезоэлементы, характеристики которых (емкость и тангенс угла диэлектрических потерь) измерялись при хранении в течение 79 дней. Выявлена зависимость характеристик от времени и определены коэффициенты старения. Результаты . Снижение емкости пьезоэлементов хорошо описывается логарифмической зависимостью (коэффициент корреляции равен 0,993). Снижение тангенса угла диэлектрических потерь пьезоэлементов описывается логарифмической зависимостью хуже (коэффициент корреляции равен 0,311). Поскольку диэлектрические потери пьезоматериала зависят от множества параметров внешней среды: температуры, влажности и т.д., то наиболее вероятная причина сильного разброса значений тангенса угла диэлектрических потерь пьезоэлементов во времени связана с отсутствием специальных условий хранения. Выводы . Из приведенных расчетов видно, что наиболее простой способ повышения временной стабильности параметров пьезоэлементов - предварительная выдержка в нормальных климатических условиях в течение не менее двух декад, т.е. 100 дней. При этом значение коэффициента старения характеристик пьезоэлемента уменьшается не менее, чем вдвое.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Проводится исследование процесса металлизации пьезоэлементов с целью повышения стабильности их параметров. Материалы и методы . Показано, что наиболее технологически отработанными методами для формирования электродов пьезоэлементов являются вжигание серебра и химическое осаждение никеля. Результаты . Были проанализированы основные теоретические и практические аспекты указанных методов. Предложены практические рекомендации для проведения процесса металлизации. Выводы. Данные процессы металлизации всецело удовлетворяют требованиям, предъявляемым к пьезоэлементам с точки зрения создания прочного токопроводящего слоя на поверхности элемента.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Исследованы технологические и конструктивные методы управления электрофизическими характеристиками (ЭФХ) структур датчиков, сформированных из поликристаллических кремниевых пленок (ПКП). Материалы и методы . Выполнено математическое моделирование ПКП и чувствительного элемента (ЧЭ) и на их основе предложены методы модификации ПКП, основанные на ионном легировании. Результаты . Приведены расчетные соотношения для определения электрического сопротивления ПКП. Получены величины критических значений доз примеси бора, внедренной ионным легированием. Рассчитаны и проанализированы тепловые и деформационные характеристики ПКП и приведены количественные значения температурных коэффициентов сопротивления и значений тензочувствительности кристаллитов и барьерных слоев ПКП. Применительно для формирования сенсорных элементов проанализированы и выбраны технологические способы модификации структуры ПКП с целью повышения тензочувствительности и уменьшения температурного коэффициента сопротивления (ТКС) (для тензорезисторов) и уменьшения тензочувствительности и повышения ТКС (для терморезисторов). Такие методы позволяют сформировать на одном ЧЭ тензо- и термочувствительные элементы. Изготовлены и испытаны экспериментальные макеты датчиков давлений с ПКП тензорезисторами. Выводы . Применение предложенных технологических и конструктивных методов управления ЭФХ сенсорных элементов и структур датчиков позволило за счет выбора режимов ионного легирования (ИЛ) повысить стабильность технических характеристик и дать возможность формировать на одном ЧЭ тензочувствительные и термочувствительные элементы.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Прогресс в областях микроэлектроники и МЭМС-технологий, обширное применение контрольно-измерительной аппаратуры обеспечили разработку и изготовление датчиков и систем различного целевого назначения, уровня сложности, принципов работы, преобразования энергии и сигнала. МЭМС сегодня - это сложнейшие физические устройства, представляющие совокупность взаимодействующих элементов, интегрированных в единую систему. Использование датчиковой аппаратуры с применением пьезоэлектрических тензорезистивных модулей позволяет регистрировать быстропеременное и статическое давление. Целью работы является разработка конструкций, подбор материалов и описание технологических процессов изготовления чувствительных элементов датчиков давления. Материалы и методы. Один из предложенных вариантов чувствительного элемента датчика динамического давления содержит пленки на основе полярных диэлектриков AlN и ZnO, которые в нормальных условиях кристаллизуются в гексагональную решетку типа вюрцит или цирконата титаната свинца с пьезоэлектрическими свойствами, обладающего структурой типа перовскит. Другой чувствительный элемент датчика и быстропеременного и статического давления содержит кремниевую подложку со сформированными платиновыми дорожками, интегрированными пьезоэлектрическими емкостными структурами с полупроводниковыми тензорезисторами. Результаты. Предложены два варианта конструкций чувствительного элемента датчика быстропеременного и статического давления: а) структура на базе кремниевой подложки с сформированными платиновыми дорожками, интегрированными пьезоэлектрическими емкостными структурами с полупроводниковыми тензорезисторами; б) структура на основе крестообразной балки, которая расположена по периметру опорного кольца со сформированной мостовой схемой из металлопленочных тензорезисторов и пьезоэлектрических емкостных структур на основе ЦТС. Выводы. Обоснован выбор материалов и описаны технологические режимы формирования гетерогенных конструкций чувствительных элементов датчиков быстропеременного и статического давления. Представленные структуры позволяют регистрировать широкий диапазон как статических, так и динамически изменяющихся значений давлений с малыми отклонениями от действительных величин. Результаты моделирования подтверждают возможность изготовления опытных образцов чувствительных элементов.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Объектом исследования являются спектрофотометры с ручным управлением дифракционной решеткой. Предмет исследования - система поворота в спектрофотометрах с ручным управлением дифракционной решетки. Цель заключается в разработке автоматической системы поворота дифракционной решетки с применением шагового двигателя. Материалы и методы. Для описания автоматической системы поворота дифракционной решетки разработаны структурная, функциональная и принципиальная схемы драйвера шагового двигателя и блока управления питанием драйвера. Программное обеспечение создано в среде разработки Аrduinо (основана на среде Рrосеssing ). Результаты . Предложен подход к реализации автоматической системы поворота дифракционной решетки, основанный на применении шагового двигателя. Данный подход позволяет заметно уменьшить погрешность выставления длин волн по сравнению с оборудованием, имеющим ручное управление. Выводы . Предложенная автоматизированная система управления спектрофотометрическим оборудованием позволяет повысить эффективность процесса измерений посредством модернизации механической системы, а именно, благодаря замене системы ручного поворота дифракционной решетки на систему с применением современных шаговых двигателей. На вал червячной передачи управления поворотом дифракционной решетки установлен шаговый двигатель с полным шагом 1,8о. При этом драйвер, управляющий шаговым двигателем, позволяет работать в микрошаговом режиме (1/8) от шага, что позволяет в 8 раз увеличить количество шагов двигателя на один оборот, а также сделать перемещение более плавным и мягким. Усовершенствованному автоматизированному спектрофотометру присуща меньшая погрешность выставления длин волн по сравнению с оборудованием, имеющим ручное управление.