Academic literature on the topic 'Амплітудна та фазова характеристики сигнала'

При побудові різних датчиків часто прагнуть переходити від прямих аналогових методів вимірювання параметрів сигналів до цифрових методів на основі застосування аналогово–цифрового перетворення (АЦП) і мікропроцесорних пристроїв. В даному випадку оцінка параметрів сигналу виходить не з аналізу функції правдоподібності, а з розв’язання відповідних рівнянь, коренями яких є невідомі параметри: частота, фаза і амплітуда сигналу. Наведено формули для розрахунків невідомих параметрів гармонійного сигналу, а також формули для оцінювання похибки розрахунків. Проаналізовано вплив співвідношення періоду дискретизації та періоду коливань на похибку розрахунків. Таким чином, вирішується завдання: за цифровими відліками гармонійного сигналу з амплітудою, що повільно змінюється, визначити максимально достовірні характеристики вихідного аналогового сигналу. Бібл. 9, іл. 4, табл. 2

Результати експериментальних досліджень, викладених у відомих роботах, засвідчили, що у високотемпературному надпровіднику під дією вхідного НВЧ-сигналу, коли створюється магнітне поле, рівень якого перевищує пороговий (Н>Hкр2), відбувається фазовий перехід надпровідника з надпровідного S в нормальний (резистивний) стан N (так званий процес перемикання (переключення)). Встановлено, що можливо управляти амплітудно-частотною характеристикою надпровідника напругою або струмом, що протікає. Тобто, можливо будувати перемикачі-обмежувачі на основі надпровідників, які знайдуть застосування у антенах, вхідних колах охолоджуваних надвисокочастотних трактів тощо.Найбільш практичними є пристрої на основі високотемпературних надпровідників, тому що їх робоча температура − це температура рідкого азоту, а швидкість перемикання становить менше 1 наносекунди. Однак, використання надпровідних систем потребує врахування питань сумісності їх зі штатними пристроями та урахування іншої низки особливостей будови НВЧ систем. Тобто, є сенс спершу окремо проаналізувати функціонування таких перемикачів, а потім в структурі будови штатної НВЧ системи.У статті проводиться дослідження властивостей лише окремих перемикачів (фільтрів вимикачів та обмежувачів) на основі високотемпературних надпровідних тонких плівок з метою вироблення принципів та критеріїв, які можуть бути основою здійснення автоматизованого проєктування розглянутих швидкодіючих надпровідних НВЧ-пристроїв.Для вирішення поставленої розрахункової задачі використовується алгоритм аналізу резонансних систем комутації та визначаються відповідні параме-три та критерії: коефіцієнти пропускання, модуляції, загасання; параметр якості; резонансні характеристики (частота, смуга, добротність).Результати розрахунків свідчать про необхідність застосування в сучасних НВЧ системах високотемпературних надпровідних швидкодіючих широкосмугових пристроїв (фазообертачів, обмежувачів, ліній затримки, комутаторів, тощо), що дозволить зменшити втрати енергії в приймально-передавальному тракті, збільшити швидкість управління променем антени в просторі, збільшити відношення сигнал-шум, підвищити захисні властивості прийомних тракту від електромагнітної поразки.У статті приведені результати розрахунків характеристик перемикачів, виконаних на основі надпровідникових мікрополоскових ліній передачі. Показана можливість побудови швидкодіючих (час спрацьовування менше одиниць наносекунд) перемикачів на основі надпровідності плівок в діапазоні частот 1 – 10 ГГц з часовими (швидкодія спрацьовування, час відновлення) енергетичними параметрами (енергії переключення 10-10 Дж) та резонансними характеристиками (частота, смуга, добротність), які значно кращі відповідних параметрів аналогічних пристроїв на основі напівпровідників.

Предметом дослідження є методика розрахунку зон виявлення РЛС метрового діапазону, на формування якої істотно впливає Земля. Метою роботи є розробка та аналіз математичної моделі зони виявлення, яка узагальнює відому модель на випадок, коли антена РЛС не має фазового центру або він не збігається з початком обраної системи координат для розрахунку діаграми спрямованості антени. Модель базується на методі відбиттєвої трактовки і враховує особливості побудови антени. Випромінюючі елементи антени у вигляді хвильових каналів розташовані на двох поверхах, що дозволяє підбором висот поверхів і їх збудження сигналами з визначеними амплітудами і початковими фазами зменшити глибину провалів в діаграмі спрямованості в певних кутових секторах.. У таких антенах зазвичай відсутній фазовий центр, тому в математичній моделі зони виявлення враховані не тільки амплітудні, а й фазові характеристики антени. Це дозволило врахувати відмінності фаз полів у напрямках на ціль і точку відображення й уточнити результат інтерференції прямих і відбитих хвиль. Проведено розрахунки зон виявлення, що ілюструють вплив на їх параметри електричних властивостей землі, висот підйому антени і її нахилу відносно горизонту. Математична модель реалізована за допомогою доступного і простого комп'ютерного математичного пакета Mathcad. Комп'ютерна модель дозволяє при змінах конструкції антени або електричних параметрів Землі оперативно оцінювати зони виявлення та можливості їх управління для поліпшення умов виявлення цілей під певними кутами місця.

Дисертація присвячена розробці інформаційно – діагностичної системи імпульсного вихрострумового неруйнівного контролю виробів машинобудування. В роботі проаналізовано процеси в ланцюгах вихрострумового перетворювача в умовах імпульсному режиму збудження та визначено умови виникнення загасаючих гармонічних коливань, що дозволило в якості інформативних параметрів сигналів вихрострумового перетворювача запропонувати використання їх власної частоти та коефіцієнта загасання. В роботі розроблено методику обробки та аналізу інформативних параметрів сигналів вихрострумового перетворювача в імпульсному режимі збудження, в основі якої лежить визначення запропонованих інформативних параметрів цих сигналів через їх амплітудну та фазову характеристики за допомогою застосування перетворення Гільберта. Запропоновано використання експоненційної апроксимації для амплітудної характеристики та лінійного тренду для фазової характеристики сигналу вихрострумового перетворювача для підвищення точності визначення інформативних параметрів цього сигналу. Проведено аналіз похибок визначення частоти власних коливань та коефіцієнта загасання сигналу вихрострумового перетворювача, який дозволив визначити умови отримання мінімальної похибки визначення цих інформативних параметрів сигналу та визначити оптимальний час аналізу, що суттєво впливає на результати контролю в умовах впливу завад і шумів.

У дисертації вирішене актуальне науково-технічне завдання підвищення ефективності прогнозу мілкоамплітудних геологічних порушень вугільних пластів методом неруйнівного контролю до 95%. Запропонована і обґрунтована математична модель розповсюдження акустичного хвильового пакету в дисперсійному породному середовищі, заснована на інформаційній амплітудно-фазовій модуляції несучих частот зондуючого сигналу. Розроблено ефективний спосіб прогнозу прихованих диз'юнктивів у вугільних пластах методом неруйнівного контролю. У його основу покладено аналіз особливостей прояву розривних геологічних порушень у функціях модуляційних параметрів сигналу, який отримано в результаті акустичного зондування вуглепородного масиву. Закономірності, отримані в результаті досліджень використані для розробки рекомендацій щодо тектонічної будови вугільних пластів для шахт «Дніпровська», «Краснолиманська» та «Степова».
В диссертации решена актуальная научно-техническая задача повышения эффективности прогноза малоамплитудных геологических нарушений угольных пластов методом неразрушающего контроля до 95%. Организованы и проведены комплексные шахтные, лабораторные и аналитические исследования распространения акустических колебаний в сложноструктурном породном массиве с геологическими нарушениями при использовании различных способов генерации зондирующего акустического сигнала. Впервые доказан факт информационной амплитудно-фазовой модуляции низкочастотных огибающих спектральной плотности мощности несущих частот зондирующего сигнала, прошедшего через исследуемый породный массив. Предложена и обоснована математическая модель распространения акустического волнового пакета в диспергирующей породной среде, отличающаяся от известных тем, что основана она на информационной амплитудно-фазовой модуляции несущих частот зондирующего сигнала. Предложена методика обработки сигнала волнового пакета зондирующего сигнала, прошедшего сквозь структурно-неоднородный породный массив, отличающаяся от известных тем, что в ее основу заложена фазовая демодуляция функции спектральной плотности мощности с применением метода низкочастотного эквивалента. Методика позволяет определить геометрические параметры неоднородностей при прохождении выработок в зонах геологических нарушений. Установлено, что исследование низкочастотной огибающей спектральной плотности мощности несущих частот и последующая ее фазовая демодуляция в среде Matlab позволяет получить фазовые характеристики огибающей, которые несут в себе информационную составляющую, отвечающую за структуру угольного пласта. Доказано, что в случае наличия нарушения график фазовой характеристики имеет один глобальный экстремум, который существенно отличается от остальных – локальных – своей первой производной. Причем, при фазовой демодуляции максимальная амплитуда несущей частоты иногда бывает менее информативна, чем боковые, поэтому в программе оценки нижних частот расчет функции полной фазы низкочастотных спектральных составляющих, осуществляется по четырем несущим с максимальной амплитудой, а среди них выбирается одна – с наиболее резким изменением сигнала. На основе их анализа сделан вывод о том, что на изгибе функции отражается излом характеристики. Доказано, что точка глобального экстремума фазовой характеристики низкочастотной огибающей спектральной плотности мощности несущих частот, вычисляемая методом низкочастотного эквивалента, определяет местонахождение разрывного геологического нарушения в угольном пласте с надежностью не менее 0.95, что позволяет существенно повысить надежность прогноза геоакустическим методом. Описанная точка экстремума возникает в определенное время распространения искусственного сигнала. Имея данные о местонахождении источника сигнала в момент времени его прохождения сквозь массив, местонахождении приемника и скорость распространения акустической волны в волноводе можно определить координаты соответствующей точки разрывного нарушения. Основываясь на анализе данного экстремума установлено, что координаты разрывного нарушения на прямой от источника искусственно генерируемого сигнала до приемника в плоскости волновода определяются произведением средней скорости распространения акустического колебания в угольном пласте и временем, соответствующем возникновению глобального экстремума фазовой характеристики низкочастотной огибающей спектральной плотности мощности несущих частот, что позволяет определить геометрические параметры разрывного нарушения в угольном пласте. Разработан эффективный способ прогноза скрытых дизьюнктивов в угольных пластах методом неразрушающего контроля. В его основу положен анализ особенностей проявления разрывных геологических нарушений в функциях модуляционных параметров сигнала, который получен в результате акустического зондирования углепородного массива. Закономерности, полученные в результате исследований использованы для разработки рекомендаций относительно тектонического строения угольных пластов для шахт «Краснолиманская» ГП «УК «Краснолиманская», «Днепровская» и «Степная» ПАО «ДТЭК Павлоградуголль».
In the thesis, the actual scientific and technical problem of raising efficiency of low-amplitude geological disturbances forecast in coal layers by the method of nondestructive testing up to 95 % is solved. The comprehensive mine, laboratory and analytical research concerning propagation of acoustic oscillations in the complex structured rock massif with geological faults by using different methods of probing acoustic signal generation are organized and conducted. The mathematical model of spreading acoustic wave packet in the dispersion medium based on the information and amplitude-phase modulation of carrying frequencies of the probing signal is proposed and justified. An effective method of the forecasting hidden disjunctives in coal layers by the method of non-destructive testing is developed. The method is based on the analysis of characteristic emergencies of geological faults in the functions of a signal modulation parameters obtained by acoustic probing of coal-rock massif. The regularities obtained from the research results are used to develop recommendations regarding the tectonic structure of coal layers for mines "Dniprovska", "Krasnolymanska" and "Stepova".