Актуальность и цели. С целью защиты атомных электростанций (АЭС) от воздействия сейсмических колебаний внешней поверхности Земли согласно рекомендациям Международного агентства по атомной энергии на АЭС должна применяться аппаратура антисейсмической защиты реакторных установок. В настоящее время актуальным решением повышения безопасности при эксплуатации АЭС является применение сейсмодатчиков типа СД 4 разработки и производства АО «НИИФИ» с повышенными техническими требованиями к качеству и надежности. С целью оценки соответствия безотказности сейсмодатчика заданным требованиям технического задания целесообразно проведение расчета надежности, который позволит получить оценку соответствия показателей надежности до получения экспериментальных данных. Материалы и методы. Сейсмодатчик является сложной многоканальной системой, не имеющей отечественных и зарубежных аналогов по показателям безотказности. С целью непрерывного мониторинга проекций вектора сейсмоускорения в системе формируются раздельные аналоговые сигналы и информация о модуле измеренного вектора сейсмоускорения. Расчетный метод подтверждения безотказности учитывает различия структуры системы по каждой из выполняемых функций и реализует функцию автоматического контроля исправности, периодичность которого позволит прогнозировать безопасность интервалами времени, необходимыми для достижения установленных показателей, в чем и заключается его оригинальность. Результаты. Для выполнения расчета проведены качественный анализ надежности датчика, в результате которого определены состав и структура датчика, границы датчика, описаны критерии отказа и неисправности датчика и количественный анализ надежности. В результате анализа признана необходимость реализации в сейсмодатчике функции «контроль исправности», обеспечивающей периодическое автоматическое определение исправности измерительных трактов на протяжении всего жизненного цикла датчика. В результате расчета надежности путем прогнозирования интенсивностей отказов электрорадиоизделий, примененных в датчике, определены количественные значения показателей его безотказности. Выводы. Достигнутые расчетным путем показатели надежности сейсмодатчика соответствуют требованиям нормативной документации и обеспечивают надежную работу датчика с выполнением его функций. Проведенный расчет значительно сокращает время на получение результатов оценки показателей безотказности на данном этапе разработки и позволяет спрогнозировать надежность без проведения эксперимента.
Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль
2017. — Выпуск 2
Содержание:
Актуальность и цели. Импульсная обработка повышенными электрическими нагрузками позволяет проводить структурирование (стабилизацию) резистивного слоя, осуществлять юстировку (подгонку) величины сопротивлений резисторов до требуемого номинального значения. Разработка специализированного оборудования, позволяющего проводить пакетную импульсно-токовую обработку тонкопленочных тензорезисторов (ТР), является актуальной задачей. Материалы и методы. Оборудование разработано на основе следующих принципов: обработка тонкопленочных ТР пакетом электрических импульсов; выбор параметров стабилизирующих электрических импульсов так, чтобы нагрев тонкопленочных ТР за время импульса не достигал температуры интенсивного окисления; выбор параметров электрических импульсов подгонки так, чтобы нагрев тонкопленочных ТР за время импульса не достигал температуры диффузии резистивного и диэлектрического изолирующего тонкопленочных слоев; необходимость завершения всех происходящих в ТР процессов за время паузы между импульсами; контроль параметров ТР в паузах между пакетами импульсов; проведение обработки на воздухе при нормальных климатических условиях. Результаты. Описана структурная схема и работа устройства. Рассмотрена последовательность операций при стабилизации и подгонке сопротивления тензорезисторов. Выводы. Использование разработанной системы упрощает настройку датчиков и повышает их температурную стабильность.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Измерение расхода и количества веществ является одним из способов достижения энергетической эффективности в различных отраслях промышленности. Среди большого количества методов измерения расхода и количества энергоресурсов особое место занимают системы измерения расхода на базе переменного перепада давления. Цель работы - обзор последних достижений в области повышения точности и эффективности этих систем и их анализ, который позволил бы сосредоточить внимание заинтересованных лиц на существующих проблемах метода. Материалы и методы. В рамках выполнения работы проведен анализ количественного распределения рассматриваемого метода и измерительных систем на его основе, рассмотрены и проанализирован рынок распределения расходомерных систем за последние два десятилетия. Результаты. В работе показано, что доля распространения традиционных технологий измерения расхода занимает половину всего парка расходомерных средств и систем, а величина распределения рассматриваемых измерительных систем остается наиболее высокой и востребованной. В статье показаны основные направления в рамках, которых ведутся исследования по улучшению и повышению эффективности метода. Выводы. Проделанный анализ показывает, что методы повышения точности и надежности функционирования исследуемых измерительных систем можно рассмотреть путем разделения на аппаратные способы повышения эффективности и алгоритмические, которые уточняют модель, в соответствии с которой ведется процесс выполнения измерений расхода и количества веществ.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Рассмотрены противоречия и несоответствия действующих на территории Российской Федерации законодательных и нормативных требований к эталонной базе для поверки средств измерений плотности потока энергии в диапазоне сверхвысоких частот. Методы . Проанализированы требования законодательных и нормативных документов к основным понятиям об эталонах единиц величин, их назначению и классификации, а также требования по созданию, содержанию и применению эталонов, указанные в Федеральном законе от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений», Постановлении Правительства РФ от 23.09.2010 № 734 «Об эталонах единиц величин, используемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений» (вместе с «Положением об эталонах единиц величин, используемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений»), РМГ 29-2013 «Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения», ГОСТ Р 8.885-2015 «Государственная система обеспечения единства измерений. Эталоны. Основные положения». Результаты . Приведены недостатки установленных в нормативных документах терминов и определений. Выявлены противоречия между российскими и международными нормативными документами в основополагающих метрологических понятиях. Отмечены расхождения между указаниями на государственных поверочных схемах и требованиями нормативных документов, которые могут вызвать затруднения у метрологических служб при их непосредственном применении на производстве. Выводы . Законодательные и нормативные документы в области метрологии являются системой взаимосвязанных требований. Присутствующие в них несогласованность и несоответствия замедляют и усложняют работу метрологических служб, приводят к общему снижению качества и производительности предприятий. Действующие в настоящее время на территории Российской Федерации законодательные и нормативные документы, исследованные в статье, требуют доработки и приведения в соответствие установленных в них терминов, понятий и указаний, относящихся к эталонам единиц величин.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Целью работы является оценка выигрыша от использования простейшего оракула, предсказывающего интервал неопределенности вычисления математического ожидания на малых тестовых выборках. Материалы и методы. Алгоритм вычисления математического ожидания давно известен и дает значительные ошибки на малых выборках. Это следствие того, что классический алгоритм вычисления не учитывает априорную информацию о виде закона распределения значений тестовой выборки, о размере тестовой выборки, о взаимном соотношении положения опытов в тестовой выборке. Учет всех этих дополнительных информационных параметров приводит к значительному сужению предсказания интервала возможного положения вычисляемого математического ожидания. Результаты. Показано, что простейший оракул, построенный на учете перечисленной выше априорной информации, дает более узкий интервал возможного положения математического ожидания с вероятностью 0,974. При этом по его данным удается надежно определять момент, когда синтезированный предсказатель начинает ошибаться. Выводы. Рассматриваемый в статье предсказатель является самым простым, предположительно более сложные предсказатели будут сложнее настраиваться, однако и выигрыш от их использования будет выше. Видимо, более сложные предсказатели будут строиться, опираясь на использование искусственных нейронных сетей достаточно долго обучаемых, учитывать исходную априорную информацию на большом исходном статистическом материале. Поставлена задача перехода от простейшего предсказателя к синтезу более сложных нейросетевых предсказателей.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Целью работы является исследование зависимости коэффициента тензочувствительности тензорезисторов p -типа от температуры и уровня легирования, а также определение оптимального значения концентрации легирующей примеси для обеспечения минимальной температурной зависимости тензочувствительности. Материалы и методы . Проведено аналитическое и графическое моделирование влияния температуры и концентрации примеси на коэффициент тензочувствительности полупроводниковых тензорезисторов p -типа. Результаты . Показано, что полупроводниковые тензорезистивные датчики давления имеют значительную температурную погрешность, которая зависит от уровня концентрации примеси в полупроводнике. В ходе исследования графически было определено оптимальное значение уровня легирования, при котором температурная погрешность минимальна. Для найденного значения концентрации примеси были рассчитаны значения сопротивлений тензорезисторов, выходной сигнал мостовой схемы и температурная погрешность тензочувствительности. Выводы . Аналитические и графические зависимости, полученные в результате исследования, могут быть использованы для определения оптимальной концентрации легирующей примеси по критериям минимальной температурной погрешности и максимальной чувствительности аналитическим методом.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Решается задача определения напряженности электрической составляющей электромагнитного поля с учетом отражений. Целью работы является разработка способа, используемого в рамках метода геометрической оптики, на основе свойств элементов Гюйгенса с учетом сложной формы отражающей поверхности объектов. Материалы и методы . Для решения поставленной задачи используется метод геометрической оптики в его приложении для случая, когда длина электромагнитной волны сравнима с размерами поверхности ее отражения. Для представления сложной формы отражающей поверхности объектов используется метод декомпозиции, где каждый участок разбиения имеет свойства элементарных электрических диполей Герца. Результаты и выводы . В результате предложен подход к определению напряженности электрической составляющей электромагнитного поля с учетом отражений в рамках метода геометрической оптики, на основе свойств элементов Гюйгенса, с учетом сложной формы отражающей поверхности объектов. Получены расчетные выражения для основных плоскостей декартовой системы координат. Разработан способ, позволяющий определить напряженность электрической составляющей электромагнитного поля как результат отражения с учетом амплитуд и фаз от каждого элементарного участка поверхности сложной формы. Предложенный способ позволит уменьшить погрешности в результате расчетов, а следовательно, повысить качество проектных решений при разработке радиоэлектронных средств различного назначения.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Предложен метод уменьшения температурной погрешности в металлопленочных датчиках давления. Целью работы является снижение негативного влияния температуры на чувствительный элемент датчиков давления. Стоит задача получения тензорезистивной пленки с минимальным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Материалы и методы. Реализация процесса происходит путем магнетронного распыления из раздельных источников. При этом в качестве напыляемого вещества могут использоваться как чистые материалы, так и соединения и сплавы определенного содержания. Величина ТКС при этом сильно зависит от температуры, при которой происходит процесс напыления тензорезистивных пленок «никель-хром». Результаты . Предложен метод напыления тензорезистивных пленок на подложку для тонкопленочных чувствительных элементов, представляющий собой качественный подход для уменьшения ТКС под воздействием внешних факторов. Выводы. Предложенный метод напыления позволяет при практическом использовании получить максимальный технический эффект при решении технических задач по уменьшению ТКС в тонкопленочных датчиках давления. Показана конструктивность и практическая применимость данного метода и указаны перспективные пути его совершенствования.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследований является эффективность бортовых радиотелеметрических систем контроля ракет-носителей. Предметом исследований являются методы повышения эффективности бортовых радиотелеметрических систем. Целью исследований является проведение сравнительной оценки предлагаемых перспективных методов повышения эффективности бортовых радиотелеметрических систем с существующими. Результаты . Для оценки предлагаемых методов введено понятие эффективности бортовых радиотелеметрических систем, под которым понимается повышение точности принятой на Земле телеметрической информации (ТМИ) и сокращение расхода как частотных, так и энергетических ресурсов радиолинии. В статье проведено сравнение характеристик существующих телеметрических систем с системами, создаваемыми на основе применения рассматриваемых методов. В результате чего показана целесообразность и эффективность применения вторых для организации систем радиосвязи Борт-Земля. Выводы . Предлагаемые в статье методы позволяют: повысить достоверность принятой ТМИ и снизить значение отношения энергии бита к спектральной плотности мощности шума за счет использования многопозиционного кодирования; сузить ширину полосы Найквиста за счет применения квадратурной амплитудной манипуляции.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Целью работы является разработка структуры распределенной системы кардиодиагностики, обеспечивающей своевременность и качество медицинской помощи при снижении затрат на аппаратное обеспечение. Материалы и методы . Рассмотрены возможности оптимизации оказания медицинской помощи, особенности и проблемы построения распределенных систем. Особое внимание уделено необходимости повышения надежности и отказоустойчивости системы для противодействия DDоS-атакам. Предложен подход к построению распределенной системы кардиодиагностики, учитывающий требования к высоким показателям эксплуатационных характеристик. Результаты . Предложен подход к организации распределенной системы кардиодиагностики. Разработанная структура системы обеспечивает следующие преимущества: высокую степень доступности, возможность аппаратного масштабирования, защищенность от воздействия злоумышленников, надежность, отказоустойчивость. Предложенный подход к построению распределенной системы кардиодиагностики позволяет снизить себестоимость затрат на защиту от DDоS-атак. Выводы . Предложенный подход к построению структуры распределенной системы кардиодиагностики позволяет снизить ее себестоимость при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Целью работы является оценка применения искусственных нейронных сетей для распознавания речевых команд в системах голосового управления. Материалы и методы . Применяемый метод основан на анализе голосовых команд нейронными сетями, каждая из которых обучена на соответствующие фонемы естественного языка. Выделенные сегменты речевых команд параллельно подаются на вход каждой сети. В случае распознавания фонемы соответствующая сеть выдаст сигнал, затем группа распознанных фонем анализируется и сравнивается с базовым словарем речевых команд. Результаты . Рассмотрены современные методы и средства голосового управления, анализ которых показал необходимость использования метода фонемного декодирования при распознавании речевых команд. Приведено описание примера работы программы разделения голосового сообщения на составляющие фонемы, в результате преобразования речевая команда разделяется на фонемы, являющиеся входными данными для нейросетевого анализа. Выводы . Предлагаемый авторами подход при построении систем голосового управления повышает достоверность распознавания речевых команд за счет выявления частотных признаков фонем и последующего их нейросетевого анализа. При этом повышается восприимчивость нейронной сети к входным данным по сравнению с непосредственной подачей на вход нейронной сети речевых команд.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Целью работы является исследование электрической активности сердца на основе модели Алиева - Панфилова и визуализация распространения волны возбуждения в сердечной мышце в течение кардиоцикла. Материалы и методы. Теоретическую и методологическую основу исследований составили труды в области неинвазивной кардиодиагностики и математической физики. В ходе исследований проанализированы методы математического моделирования электрических процессов в миокарде. При проведении исследований использовались методы кардиологии, численного дифференцирования и информационных систем. Результаты. Построена и исследована модель распространения возбуждения в сердечной мышце, проведен анализ параметров модели, получен профиль импульса возбуждения модели Алиева - Панфилова, осуществлена визуализация электрической активности сердца в течение кардиоцикла. Выводы. Полученные результаты моделирования и визуализации электрической активности сердца позволят повысить эффективность диагностики сердечно-сосудистой системы пациента.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются измерительные преобразователи выходных величин параметрических датчиков в унифицированные сигналы, которые широко используются в информационно-измерительных и управляющих системах, в частности, для измерения состава крови и биологических растворов, являясь важнейшим узлом этих систем с точки зрения обеспечения требуемых метрологических и эксплуатационных характеристик. Важным аспектом является необходимость обеспечения независимости результата преобразования от неинформативных в данном измерительном эксперименте параметров исследуемого объекта и собственно параметрического датчика (т.е. инвариантности результата преобразования к этим параметрам и их неконтролируемым изменениям). Предметом исследования является поиск способов построения измерительных преобразователей с использованием базовых положений технической кибернетики, в частности принципа инвариантности акад. Б. Н. Петрова. Материалы и методы. Предложено при разработке измерительных преобразователей реализовать указанный принцип инвариантности путем организации в структуре и/или алгоритме измерительного преобразования избыточности, конкретно - аналитической. Результаты . Предложена обобщенная структурная схема измерительных преобразователей с избыточностью и составлена соответствующая ей математическая модель. Рассмотрены варианты реализации предложенного подхода к синтезу измерительных преобразователей. Выводы . Полученные теоретические результаты и опыт практического применения разработанных измерительных преобразователей различного назначения позволяют сделать вывод о перспективности использования избыточности, в частности аналитической, при построении измерительных преобразователей для параметрических датчиков, прежде всего для снижения погрешностей от влияния неинформативных параметров исследуемого объекта и датчика.