Добірка наукової літератури з теми "Вимірювання параметрів сигналів"

В статті розглянуті існуючі методи вимірювання радіоелектронних вимірювачів (вимірювальних і інформаційного каналів радіотехнічних систем (РТС)): дискримінаторні (функціональні), панорамні (пошукові), багатоканальні, багатошкальні, багатоетапні та комбіновані. Дискримінаторний (функціональний) метод вимірювання найпростіший в реалізації, але, згідно кривої обміну, його точність суперечить великому діапазону вимірювань. Тому, з'являються інші ефективніші методи. З аналізу отриманих кривих обміну дискримінаторних вимірювачів можна стверджувати, що найменша дисперсія погрішності може бути при малому апріорному діапазоні вимірювань і при малій смузі пропускання. Тобто, при фазових методах вимірювань, при гармонійних сигналах шкали, які перекривають увесь діапазон. А найбільша точність вимірювань – досягається на найбільшій частоті за рахунок крутизни сигналу фазових детекторів. Отже, фазові багатошкальні вимірювачі мають істотну перевагу в економії енергії сигналу. Відмічено, що кожний вимірювач (канал системи) реалізує свій метод вимірювання, відповідає своєму принципу дії та будується на множинах параметрів, сигналів і структур. Показана можливість постановки і рішення задач оптимізації багатошкальних радіотехнічних інформаційно-вимірювальних систем (РТІВС) за критерієм максимуму точності вимірювань різних типів систем (каналів) при обмеженнях на параметри і вартість, а також синтез їх вимірювальної структури і сигналів на трьох множинах (параметрів, сигналів і структур). Акцентовано увагу на те, що введення показника вартості дозволяє, передусім, класифікувати, згідно з кривими обміну, усі багатошкальні РТІВС на допустимі, раціональні і оптимальні, що спрощує їх проектування та вперше є основою для оцінки їх реалізації. Представлені методи щодо отримання кривих обміну якостей радіоелектронних вимірювачів. Отримані аналітичні вирази для вибору методу вимірювання, структури і параметрів радіоелектронних вимірювачів (каналів) для РТІВС з панорамним, багатоканальним, багатоетапним і багатошкальним методами вимірювання з одночасними шкалами, або з послідовними в часі шкалами.

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

Предметом вивчення в статті є шматково-східчастий сигнал, що необхідний для отримання заданого значення коефіцієнта гармоніки. Метою статті є визначення методики оцінки інструментальної похибки частотних характеристик зразків радіотехнічної техніки в умовах протидії шкідливому сигналу, з подальшим вирішенням задачі цифро аналогового синтезу сигналу із коефіцієнтом гармонік, що був перебудований, за умови мінімального числа рівнів шматково-східчастого сигналу, необхідного для отримання заданого значення коефіцієнта гармоніки. Задача, що вирішується, – обґрунтування технічних рішень, впровадження яких в практику вимірювання дозволять визначити методику оцінки інструментальної похибки частотних характеристик зразків радіотехнічної техніки в умовах протидії шкідливому впливу на сигнал. Висновки: запропоновані технічні рішення дозволяють визначити методи цифро аналогового синтезу шматково-східчастих сигналів із коефіцієнтом гармонік, що був перебудований. Вони включають методику розрахунку параметрів сигналу, що синтезується, способи його формування і оцінку погрішностей задавання коефіцієнта гармонік. Це надає обслузі зразків радіотехнічної техніки необхідний методичний апарат для використання прецизійних калібраторів коефіцієнта гармонік, які протидіють шкідливому впливу на сигнал, що обробляється.

У статті розглядаються питання оцінювання радіальної швидкості при використанні когерентної пачки радіоімпульсів стосовно випадку наявності у відбитих від цілі радіоімпульсах корельованих флуктуацій початкових фаз. Оцінюється точність вимірювання частоти пачки для випадку оптимальної обробки з врахуванням фазових флуктуацій її радіоімпульсів. Розгляд проводиться у припущенні, що на вхід приймального пристрою РЛС надходить адитивна суміш відбитих від цілей сигналів й некорельованого гаусівського шуму. Оптимальне оцінювання доплеровського зміщення частоти відбитого від цілі сигналу здійснюється за критерієм максимуму натурального логарифма відношення правдоподібності усередненого по усім можливим значенням випадкових неінформативних параметрів. Вважається, що фазові флуктуації радіоімпульсів прийнятої пачки розподілені за нормальним законом с нульовим середнім, а кореляція фазових флуктуацій зі збільшенням інтервалу між радіоімпульсами пачки убуває за експоненціальним або знакозмінним законами.

Вступ. З розвитком нових технологій значно розширилися можливості створення повністю автоматизованих систем діагностування, що особливо необхідно в разі складної обробки сигналів датчиків діагностичної системи. Сучасні конструкції датчиків забезпечують термокомпенсацію, одночасне вимірювання декількох параметрів та відрізняються великою надійністю (набагато вищою, ніж раніше), що полегшує побудову комплексних автоматизованих систем діагностування. Мета. Статтю присвячено розробленню прямого безперервного контролю температури підшипників шатунної шийки, що дасть змогу забезпечити більш раннє виявлення порушення режиму змащення обертових підшипників колінчастих валів суднових двигунів внутрішнього згоряння, та моделюванню процесу перегріву нижньої головки шатуна в разі порушення функціонування системи змащення. Результати. Запропоновано варіант конструкції датчика температури шатунного підшипника, який, на відміну від способу вимірювання з використанням радіотехнології поверхневої акустичної хвилі (SAW), має активний датчик температури та електрогенеруючий термоелемент. Такий пристрій може працювати в режимі як вимірювання температури, так і сигналізатора критичної температури. У першому варіанті постійно здійснюється передача та реєстрація температури вимірюваного об’єкта, а в другому – активація вихідного сигналу датчика за критичного значення температури підшипника та, відповідно, збільшення температурного градієнта на термоелементі. В останньому варіанті зростання температури об’єкта вимірювання призводить до підвищення електричної потужності термоелектричного елемента та в разі досягнення порогового значення температури здійснюється активація передачі аварійного сигналу модулем бездротової передачі даних до модуля бездротового прийому даних. Для визначення градієнта температур і подальшого конструювання датчика, а також вибору параметрів термоелектричного модуля наведено результати комп’ютерного моделювання процесу нагріву шатунного підшипника на прикладі дизельного двигуна МаК М32С. Висновки. Отримані результати системного моделювання вказують на те, що процес зміни температури шатунних підшипників є досить швидким, а тому потребує швидкої реєстрації критичного зростання температури системами безперервного моніторингу. Поставлене завдання можна вирішити шляхом модернізації таких систем дистанційними перетворювачами температури запропонованої конструкції.

Актуальність дослідження. Постійний розвиток НВЧ систем зумовлює появу новітніх пристроїв та методів вимірювання параметрів різноманітних матеріалів. Сфера застосування техніки, що працює в діапазоні надвисоких частот, стрімко розширюється. Велика кількість сучасних систем працюють у діапазоні 2-8 ГГц в межах приміщення та між різними інженерними спорудами. Ефективність їхньої роботи пов’язана з проходженням високочастотних сигналів через різні навколишні перешкоди – стіни, двері, перекриття тощо. Тому актуальним завданням є детальне дослідження взаємодії НВЧ сигналів із різними матеріалами. Серед них особливе місце посідає деревина, що має високу здатність до поглинання вологи, а вміст води в матеріалі навіть у незначних кількостях суттєво впливає на його фізико-хімічні й електричні властивості. Постановка проблеми. Поширення радіохвиль у приміщенні має складний характер, оскільки сучасна будова являє собою неоднорідний простір, заповнений хаотично розташованими напівпровідними перешкодами. Здебільшого в точку прийому потрапляє не одна хвиля, а кілька – за рахунок віддзеркалень від різних поверхонь і дифракції на перешкодах. Розуміння впливу різних факторів на поширення радіохвиль має безліч практичних застосувань, від вибору частот для міжнародного короткохвильового телерадіомовлення до проєктування надійних мобільних телефонних систем, радіонавігації та експлуатації радіолокаційних систем та систем моніторингу. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Питання розповсюдження радіохвиль у повітрі вивчені дуже ретельно й повно. Визначено затухання сигналів залежно від частоти. Це дозволило створити надійні і оптимально структуровані канали бездротового зв’язку, що працюють на частотах, для яких затухання сигналу найменше. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Останніми роками дедалі більше розвиваються системи радіозв’язку, які працюють в умовах розповсюдження радіохвиль за наявності різноманітних перешкод. Наприклад, мобільний зв’язок чи бездротовий Інтернет, які працюють зокрема в приміщеннях і будівлях. Такі параметри каналів радіозв’язку, як потужність передавачів, конструкція та розміщення антен тісно пов’язані з взаємодією радіохвиль з різноманітними перешкодами. Такими перешкодами, зокрема, можуть бути різні будівельні конструкції – стіни, перекриття та ін. Вони послаблюють потужність радіохвиль, що проходять крізь них. Значення такого послаблення може суттєво залежати від рівня вологості матеріалу перешкоди. Наведені в різних літературних джерелах дані здебільшого не враховують цього аспекту. Мета дослідження полягає у вивченні впливу вологості дерев’яних матеріалів на рівень послаблення НВЧ сигналів та визначення частот, на яких спостерігається мінімальний рівень послаблення. Виклад основного матеріалу. У статті проведено експериментальні дослідження з визначення ступеня послаблення НВЧ сигналів дерев’яними матеріалами при різному рівню вологості речовини. Отримані результати порівнювались із проходженням радіохвиль через сухий зразок. Це дало змогу з’ясувати саме вплив зміни вологості на послаблення радіосигналу. Вимірювання проводились в діапазоні частот 2–8 ГГц та зміні вологості зразків від 0 до 8 %. Проведено аналіз послаблення сигналу від ступеня вологості на окремих частотах. Здійснено порівняння послаблення радіохвиль різними матеріалами з однаковим рівнем вологості. Висновки відповідно до статті. За результатами експериментальних досліджень було побудовано графічні залежності затухання сигналу від рівня вологості зі збільшенням частоти для обраних порід дерева: дуба, сосни, верби та берези. Отримані дані дозволяють виділити частотні інтервали для оптимальної роботи апаратури.

Відомо, що інформаційно-вимірювальні системи (ІВС) будь-якого призначення існують на множинах структур, сигналів і технічних параметрів, які потрібно отримати за єдиними тактико-технічними вимогами. Але спроби створити узагальнювальні методи розрахунку та оптимізації систем [10] стикаються з комплексом невирішених проблем, з некоректністю функціонала правдоподібності (ФП), невизначеністю теорії вимірів, нечіткістю множини вартості та ін. [1 – 9]. Не підтримують згаданий ФП такі факти [2, 3]: 1) спостережні вимірювачі взагалі необов’язково використовують автокореляційну функцію сигналу; 2) цифрові вимірювачі також працюють за іншими принципами; 3) багатошкальні вимірювачі взагалі не вкладаються у ці теорії; 4) підвищення точності вимірів затримки сигналу, напевне, залежить від ширини спектра, але це випливає не з цієї теорії потенціальної точності, а з факту підвищення крутизни фронтів сигналу на виході приймача. Також показано шлях виходу з цієї ситуації і роль узагальненого підходу до задач оптимізації ІВС з послідовним з’ясуванням факторів: 1) що таке радіовимірювання; 2) як за функцією обміну визначати показники якості ІВС; 3) які шляхи розвитку теорії вимірювання та основ оптимізації ІВС; 4) визначення найкращого методу їх оптимізації.

Умови вирішення завдання побудови надійної системи моніторингу вимагає вирішення важливого завдання місцевизначення джерел радіовипромінювань. Серед різноманіття методів визначення координат джерела радіовипромінювання (ДРВ) діапазону коротких хвиль (КХ) найбільш широке застосування знайшов тріангуляційний (кутомірний) метод. Його реалізація вимагає наявності не менше двох приймачів-пеленгаторів, рознесених на відстань, визначену як база пеленгування, з точною взаємною тимчасовою синхронізацією при електромагнітній доступності об'єкта пеленгування одночасно для всіх постів. Постійне виконання цих умов у КХ діапазоні ускладнено з огляду на те, що характеристики поширення радіохвиль істотно залежать від профілю та електрофізичних параметрів радіотрас і схильні до сезонних і добових флуктуацій концентрації заряджених частинок у шарах іоносфери. При порушенні умов доступності або відсутності тимчасової синхронізації в системі визначення місцезнаходження єдиним доступним для вимірювання параметром стає направлення на ДРВ з одного пеленгаторного посту, що виключає можливість тріангуляційної оцінки координат. Для усунення зазначеного недоліку у статті проведено аналіз умов іоносферного поширення радіохвиль та виявлено основні фактори, що впливають на порушення електромагнітної доступності джерел радіовипромінювання для приймачів-пеленгаторів тріангуляційної системи визначення місцезнаходження в діапазоні коротких хвиль. Представлений спосіб оцінки координат випромінювачів за вимірами амплітуд їх сигналів системою програмно-керованих приймачів, розміщених у зонах електромагнітної доступності. Отримано оцінки зміни областей розташування об'єктів при спільній оцінці амплітуд сигналів у багатопозиційній системі приймачів-вимірювачів та напрямів їх приходу віддаленими пеленгаторами.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі регулювання швидкостей головних електроприводів реверсивної універсальної кліті прокатного стану, який включає вимірювання розхилу горизонтальних і вертикальних валків, діаметрів вертикальних і горизонтальних валків, окружної швидкості ведучих горизонтальних валків, розрахунок по проходах при прокатці заготовки обтискань, кутів затягування, розширення, витяжки в горизонтальних і вертикальних валках, завдання окружних швидкостей ведучих горизонтальних валків і залежно від значень розрахованих параметрів прокатки зміну завдання на окружну швидкість відомих валків. Пропонується спосіб, який дозволить запобігти аварійних режимів, збільшить термін служби електричного і механічного устаткування, наблизить процес до умов вільної прокатки, а отже знизить навантаження на електроустаткування і тим самим забезпечить економію електроенергії. Висновок. Запропонований спосіб може бути реалізований на слябінгу 1150 на металургійних комбінатах. При цьому у складі схеми залишаються без зміни горизонтальні валки, вертикальні валки, електропривод горизонтальних валків, електропривод вертикальних валків та існуюча система управління головним електроприводом універсальної кліті. Але в канал завдання частоти обертання валків додатково включається програмно-технічний комплекс з комплектом пристроїв зв'язку з об'єктом, який реалізує обробку сигналів від датчиків і здійснює необхідні розрахунки технологічних параметрів прокатки, завдань окружних швидкостей горизонтальних і вертикальних валків при затягуванні, у режимі одиночної прокатки та в режимі одночасної прокатки в горизонтальних і вертикальних валках.

В дисертаційній роботі розроблено магнітооптичну телевізійну систему, яка на відміну від відомих, дозволяє окрім якісного виконувати кількісний магнітний контроль документів. Розроблено узагальнений метод кількісного контролю магнітних параметрів документів, що дозволяє їх rласифікацію зі зниженим впливом шумів магнітооптичного перетворення, чутливістю до зміни параметрів намагнічування та неоднорідностей щільності друку. Удосконалено метод магнітооптичного топографування, що дозволяє отримувати сигнал двовимірного розподілу розсіяного магнітного поля елементів документів у матричній цифровій формі. Запропоновано методику оцінки чутливості і роздільної здатності телевізійної системи магнітооптичного контролю. Виконано комплексне експериментальне дослідження теоретичних напрацювань. Розроблені методи дозволяють підвищити вірогідність магнітного контролю (виявлення фальсифікації) документів, як виготовлених промислових методом (банкноти та захищені бланки) так і загально доступним (друк побутовою оргтехнікою) за рахунок виконання кількісного контролю їх магнітних параметрів. При цьому телевізійні системи, що реалізують запропоновані методи зберігають можливість якісного топологічного та трасологічного дослідження, тобто на відміну від відомих забезпечують комплексний магнітний контроль документів.
The magnetic control of documents (including banknotes and protected blanks) is used at its production, banking and forensic research. Present devices divide into two groups. First ones are using a stock of huge induction or Hall sensors and performing only quantitative magnetic control with low resolution. Second ones are using magneto-optic sensors, which allows doing qualitative magnetic control with high resolution but could not perform quantitative control due to low dynamic range. The dissertation covers developing of TV system intended for quantitative control of magnetic parameters of documents using magneto-optic sensor, which have not implemented. It allows increasing the accuracy of magnetic control of documents due to providing integrated (quantitative and qualitative) magnetic control with high resolution and using only one sensor. Developed generalized method of quantitative control of magnetic parameters of documents allows its classification with decreased effect of magneto-optic noise and sensitivity to changing of magnetization and print density. This method involves getting a two-dimensional distribution of the signal of scattered magnetic field of documents in matrix digital form perhaps improved method of magneto-optical topography with auxiliary magnetic field source and coprocessing of magneto-optic images by TV system. Thus, documents spatial distribution of magnetic flux density is obtained in suitable for digital automated signal processing form. The next steps are calculating histograms of magnetic field of reference and controlled documents; approximation and normalization of this histograms; pairwise comparison of normalized histograms by proposed qualitative index of dissimilarity and making check solution about a membership of controlled document at reference group. All these steps are performed automatically by TV system so the method allows decreasing expenditure of time during magnetic control of documents. In addition there is suggested the procedure of evaluating the sensitivity and resolution of the TV system for the magneto-optic check. It consist in SNR evaluation of magneto-optic image of test document sample with known signal and no-signal areas. A comprehensive experimental study of the theoretical developments is passed. Developed magneto-optical TV system allows detecting reprinting of document by another printer with accuracy 50 – 100% (for examined printing samples) at the expense of proposed qualitative control. There is proved for examined banknote samples a capability to detect a falsification of banknotes magnetic protection by developed system even if present (qualitative-only) magneto-optic detectors cannot detect falsification due to same topology of magnetic print. The sensitivity and resolution of developed TV system allows detection of magnetic paint strokes 21 μm width and resolution of strokes with width and spaced by 42 μm with SNR not less than 6 dB. Thus, developed methods allow to increase the accuracy of magnetic control (detection of falsification) of documents through the implementation of the quantitative control of their magnetic parameters, both for documents manufactured by industry (banknotes and protected forms) and made in publicly available way (print by office equipment). Herewith television systems implementing the method, retain the ability to qualitative documents research like topological and trasological, i. e. in contrast to known provide an integrated magnetic control of documents. That’s why scientific and practical results are implemented magneto-optic TV systems Regula 4197 and Regula 7701M, modern methodology of forensic research of magnetic print and digital help-desk system “Currensy”, which contains samples of magnetic parameters of world banknotes made by indicated above TV systems.
В диссертационной работе разработана магнитооптическая телевизионная система, которая в отличии от известных, позволяет помимо качественного выполнять количественный магнитный контроль документов. Разработан обобщенный метод количественного контроля магнитных параметров документов, который позволяет их классификацию со сниженным влиянием шумов магнитооптического преобразования, чувствительностью к изменению параметров намагничивания и неоднородностей плотности печати. Усовершенствован метод магнитооптического топографирования, что позволяет получать сигнал двумерного распределения рассеянного магнитного поля документов в матричной цифровой форме. Предложена методика оценки чувствительности и разрешающей способности телевизионной системы магнитооптического контроля. Проведено комплексное экспериментальное исследование теоретических наработок. Разработанные методы позволяют повысить достоверность магнитного контроля (выявления фальсификации) документов, как изготовленных промышленным методом (банкноты и защищенные бланки) так и общедоступным (печать бытовой оргтехникой) за счет выполнения количественного контроля их магнитных параметров. При этом телевизионные системы, реализующие предложенные методы, сохраняют возможность качественного топологического и трасологического исследования, т. е. в отличии от известных обеспечивают комплексный магнитный контроль документов.

Роботу виконано в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. Захист відбувся в 2012 р. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.04 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки, молоді та спорту Украї-ни за адресою: 46001 Україна, м. Тернопіль, вул. Руська, 56. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України за адресою: 46001 Україна, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.
У дисертації проведено дослідження матричних фотоперетворюва-чів з цифровим представленням сигналу та пристроїв на їх основі. Ви-значено основні шляхи їх використання для світлотехнічних вимірю-вань. Побудовано математичні моделі вимірювальних пристроїв з мат-ричними та лінійними оптичними перетворювачами, які дають можли-вість розраховувати світлотехнічні параметри світних об’єктів. Запропоновано методику градуювання матричних оптичних пере-творювачів та пристроїв на їх основі, що дозволило визначати діапазон лінійності характеристичної кривої фотокамери. Проведено експериме-нтальні дослідження впливу алгоритму стиснення на величину яскра-вості цифрового зображення. Розроблено алгоритм та програму для розрахунку яскравості та освітленості поверхні досліджуваних об’єктів. Проведено вимірювання розподілу освітленості по поверхні світ-ного об’єкта з допомогою фотокамери, а також кривої світлорозподілу напівпровідникових джерел світла за допомогою пристроїв з лінійними та матричними оптичними перетворювачами.
В диссертации определены основные пути использования матрич-ных фотопреобразователей с цифровым представлением сигнала и уст-ройств на их основе в измерениях светотехнических параметров светя-щихся объектов. Создано математические модели измерительных приборов с мат-ричными и линейными оптическими преобразователями, которые дают возможность проводить расчеты светотехнических параметров по по-лученным изображениям объектов. Предложено методику градуирования матричных оптических пре-образователей и устройств на их основании. Даная методика позволяет определять диапазон линейности характеристической кривой фотока-меры. Проведены экспериментальные исследования влияния алгоритма сжатия на величину яркости цифрового изображения. Установлено, что влияние алгоритма сжатия в формате JPEG на яркость изображения есть незначительным, что расширяет круг фотокамер, с помощью кото-рых можно проводить светотехнические измерения. Для проведения расчетов яркости и освещенности поверхности ис-следуемых объектов разработано алгоритм и программу расчета свето-технических параметров на ЕОМ. Предложена система визуализации на экране компьютера распределения освещенности по поверхности исследуемого объекта. С помощью фотокамеры OLYMPUS E 420 проведены измерения распределения освещенности по поверхности светящего объекта, а та-кже кривой светового распределения полупроводниковых источников света с помощью фотокамеры OLYMPUS E 420 и сканирующих уст-ройств Mustek BearPaw 2448TA Plus и EPSON PERFECTION V30. При этом относительная погрешность результатов измерений не превышает 5 %.
In this thesis was conducted researches of matrix light transformers with digital presentation of signal and devises on theirs basis. The basic ways of theirs using for the light engineering measuring was determined. The method calibration of matrix optical transformers and devices on theirs basis was offered. It allows to determine the range of linearity charac-teristical curve of the photocamera. The experimental researches impact compressional algorithm to amount brightness of digital image was con-ducted. It is set that impact algorithm compression in JPEG format to the image brightness is insignificant, it extends circle photocamers which helps can conduct light engineering measurings . The algorithm and program for the calculation brightness and illumi-nance surface of probed object was developed. The system of visualization was offered on the computer screen on the surface of the probed object. The measurings distributing of luminosity on the surface lighting ob-ject with help of photocamera OLYMPYS E 420,and also with curve of light distribution semi-conducting light sources with help photocamera OLYMPYS E 420 and scanning devices Mustek BearPaw 2448TA Plus and EPSON PERFECTION V 30 was conducted. The relative error of measuring results does not exceed 5 %.