Электротехника

Рассмотрены тензопреобразователи давления на основе керамики и полупроводникового чувствительного элемента со структурой кремний на сапфире. Проведены исследования нелинейности и вариации выходного сигнала, температурного дрейфа керамических преобразователей с использованием различных видов керамики. Температурная погрешность керамических тензопреобразователей оказалась существенно ниже, чем у серийно выпускаемых преобразователей давления, а точности керамических и серийно выпускаемых тензопреобразователей сравнимы.

Приводится описание автоматизированной системы аппроксимативного корреляционно-спектрального анализа случайных процессов, с помощью которой осуществляется моделирование случайных процессов с заданным видом корреляционной функции, аппроксимация корреляционных функций и спектральных плотностей мощности ортогональными функциями Бесселя, оценка по параметрам модели обобщенных корреляционно-спектральных характеристик.

Описывается метод синтеза многофазных автономных инверторов напряжения на основе использования генетических алгоритмов. Задача синтеза решалась по критерию минимума коэффициента несинусоидальности выходного напряжения автономных инверторов напряжения со ступенчатой модуляцией. Целью работы является автоматизация процесса поиска новых схемных решений в данном классе преобразовательных устройств.

Рассмотрены основные теоретические проблемы анализа и синтеза интегрирующих измерительных преобразователей гетерогенной структуры, относящихся к нелинейным разомкнутым и замкнутым импульсным системам. Анализируется возможность применения теории непрерывно-дискретных систем для синтеза измерительных преобразователей неоднородной структуры.

Приводится описание декомпозиционного джоульметрического метода с воздействием разнополярными импульсами тока различной амплитуды на объект исследования и его применение для контроля состояния биологических объектов. Рассматриваются принципы построения джоульметрических информационно-измерительных систем и дается описание джоульметрического комплекса, применяемого для оценки состояния биологических тканей и жидкостей человека.

На основе анализа механизма возникновения погрешности от краевых эффектов в интегрирующих АЦП проведена систематизация структурно-алгоритмических методов ее снижения. Предложены методы ее полной компенсации путем введения поправок в цифровом, аналоговом и аналого-цифровом виде. Рассмотрены варианты схемной реализации интегрирующих АЦП, свободных от погрешности от краевых эффектов.

Обоснована целесообразность создания многофункциональных аппаратно-программных комплексов для формирования и измерения параметров импульсных сигналов, сформулированы принципы их построения. Рассмотрены способы создания моделей сигналов для математического и схемотехнического моделирования измерительных электрических цепей.

На основе теории непрерывно-дискретных систем предложен метод синтеза цифровых акселерометров с неоднородной природой физических величин. Проводится моделирование и исследование синтезированных структур с использованием системы Matlab.

Рассматриваются новые методы и средства раздельного определения параметров двухполюсных электрических цепей по мгновенным значениям переходных процессов, обеспечивающие сокращение времени измерения. Приводятся результаты анализа влияния погрешности квантования мгновенных значений сигналов на погрешность измерения параметров.

Рассмотрены проблемы, возникающие при получении ЭМГ-сигналов с поверхности кожи для биоэлектрического управления протезами, а также возможные пути их решения. Проведен анализ конструкций поверхностных электродов, рассмотрены их преимущества и недостатки, предложена оптимальная конструкция электрода. Рассмотрены теоретические аспекты построения усилителей биоэлектрических сигналов, особенности их практической реализации с учетом особенностей получения ЭМГ-сигнала. Предложен вариант реализации концепции "активного электрода".

Предложены математические модели амплитудных и амплитудно-частотных характеристик вакуумного емкостного делителя высоких высокочастотных напряжений. Теоретически обосновывается правомочность применения разрабатываемого алгоритма к измерениям динамических характеристик ДН высоких высокочастотных напряжений.

Проанализированы перспективы развития интегрирующих аналого-цифровых преобразователей, реализующих единичные и ступенчатые весовые функции.

Традиционная практика системного подхода дополняется подходом к решению задач, связанных с описанием и анализом связности элементов, идентификацией структур и подструктур, синтезом оптимальных структур, идентификацией режимов функционирования подсистем и системы в целом.

Рассматриваются промышленные и аэрокосмические приложения системных методологий, теорий идентификации систем и управления, исходя из единой концепции проектирования сложных технических систем: авиакосмические тренажеры для подготовки операторов, разработка и управление качеством материалов специального назначения, анализ экологической опасности от деятельности объектов по хранению и уничтожению химического оружия.

Рассматриваются вопросы измерения частоты сетевого напряжения по трем мгновенным значениям при наличии высших гармоник. Построена модель измерения частоты сетевого напряжения в системе MathLab. Сделаны выводы о возможности применения метода на практике.

Приводится описание разработанного интегрирующего АЦП на основе преобразователя напряжения в интервал времени с предварительной интегрально-импульсной модуляцией. В нем реализованы основные принципы ? -АЦП: передискретизация, шейпинг шума квантования, цифровая фильтрация и децимация. С целью снижения требований к этим процедурам проводится предварительная минимизация погрешности от краевых эффектов. Приводятся результаты экспериментального анализа влияния сетевой помехи на точность преобразования при реализации различных цифровых фильтров.

Предложена методика адаптивной идентификации позиционных систем автоматизированного управления по автоколебаниям технологических параметров. На примере объекта первого порядка произведены аналитический расчет и имитационное моделирование, показывающее эффективность методики.

Рассмотрены оригинальные конструкции весоизмерительных устройств на основе кольцевого упругого элемента переменного сечения и вторичного струнного датчика. Проведены исследования статических и динамических характеристик разработанных устройств. Показано, что предлагаемые устройства имеют высокую чувствительность и точность измерения.

Предлагается систематизировать способы измерения комплексного сопротивления по используемому методу решения обобщенного уравнения мостовой цепи. Выявлены способы измерений, перспективные для применения в процессорных средствах измерений комплексного сопротивления. Описаны оригинальные устройства для измерения составляющих комплексного сопротивления.

Представлены результаты исследования влияния отжига в воздушной среде на свойства пленок и параметры структур на их основе. Показано, что отжиг приводит к рекристаллизации структуры резистивных пленок, вызывающей изменение свойств, морфологии поверхности пленок и стабилизацию выходных параметров резистивных структур. Разработана физико-математическая модель управления выходными параметрами резистивных структур за счет выбора режимов конденсации и отжига.

На основе метода D-разбиения, модернизированного применительно к анализу дискретных систем, получены и проанализированы общие условия асимптотической устойчивости дискретных систем синхронизации (N+2) -го порядка, в которых моменты выделения сигнала, содержащего информацию о разности фаз, и формирования на его основе выходного сигнала фазового дискриминатора разделены интервалом времени (задержкой) длительностью в N тактов дискретизации.

Рассматриваются алгоритмы комплексирования радиотехнических и инерциальных средств в задаче измерения высоты движения вблизи поверхности, проводится анализ и классификация отказов первичных датчиков, синтезируются алгоритмы обнаружения одиночных отказов. Исследуется дисперсия ошибки измерения высоты при исправных датчиках и при одиночных отказах.

Рассматриваются вопросы минимизации порога чувствительности усилителей постоянного тока, применяемых наиболее часто в различных преобразователях информативных сигналов малого уровня, путем введения периодической коррекции погрешности нуля на основе предложенной автором математической модели и методики анализа влияния собственных шумов элементов схемы корректирующего канала.

Рассматриваются вопросы сокращения времени измерения параметров электрических цепей за счет формирования нескольких переходных процессов в измерительных цепях. Показаны особенности различных методов измерения, приведены рекомендации по их применению.

Рассмотрен вопрос возникновения погрешности от краевых эффектов в интегрирующих АЦП. Предложен способ компенсации этой погрешности, описывается алгоритм преобразования и схемная реализация интегрирующего АЦП с компенсацией погрешности от краевых эффектов.

Описывается проект, целью которого является создание интегрированной системы событийного управления и информационной поддержки мобильных средств коммуникации на основе технологии Bluetooth-связи. Основная задача проекта заключается в обеспечении пользователя мобильного устройства связи аудиовизуальной информацией при его нахождении в зонах доступа относительно стационарных Bluetooth-узлов. Система позволяет определять местонахождение пользователя, получать необходимую информацию с сервера общего доступа, а также представляет возможность обратной связи за счет использования мобильного клиента в качестве пульта дистанционного управления.

Предлагается систематизация методов измерения, основанных на весовом интегральном усреднении. Рассмотрены различного вида средства измерения и весовые функции, способы интегрального усреднения, анализируются их преимущества и недостатки.

Рассмотрены принципы построения многофункционального аппаратно-программного комплекса для измерения параметров двухполюсных электрических цепей с использованием алгоритмов анализа переходного процесса в измерительной схеме при воздействии на нее несинусоидального напряжения. Предложены методики оценки составляющих погрешности определения параметров исследуемой цепи.

В статье предлагается математическая модель и методика анализа влияния собственных шумов элементов схемы корректирующего канала с периодической коррекцией погрешности нуля УПТ на выходной сигнал измерительных преобразователей с целью минимизации порога чувствительности.

Рассмотрены представления полиномиальных фильтров во временной и частотной областях. Предложен метод синтеза двухмерных изотропных фильтров, основанный на представлении частотных характеристик полиномиального фильтра с помощью базисных частотных функций., соответствующих отдельным классам эквивалентности. С помощью данного метода синтезирован квадратичный дифференцирующий оператор, обладающий свойством круговой симметрии, рассмотрены его свойства и использование для повышения четкости изображения.

Показаны возможности повышения эффективности ряда технологических операций машиностроительного производства и некоторых видов теплотехнического оборудования за счет использования вихревых гидравлических теплогенераторов. Проведены исследования характера вихревых потоков и сопутствующих эффектов, установлены теплоэнергетические характеристики вихревых теплогенераторов. Приведены примеры практической реализации разработок. Показана перспективность разработки на основе термодинамического диспергатора-распылителя устройств для аэрации сточных вод и их окисления.

Рассмотрена математическая модель двухкаскадного электрогидравлического усилителя сопло-заслонка с магнитострикционным преобразователем повышенной точности в первом каскаде усиления, который может использоваться в составе типовых электрогидравлических приводов гидрофицированного технологического оборудования.

Разработан метод оценки длительности обработки в иерархической системе с повторным выполнением некачественно выполненных работ, реализующий схему обработки с дискретными результатами контроля и сложными циклами, имеющими постоянные вероятности повторения. Данный метод, в отличие от классического метода критического пути, позволяет получать более точные результаты для рассматриваемого класса систем.

Рассмотренный квазиоптимальный алгоритм является адаптивным к метеовидимости, позволяет повысить точность измерения дальности в случае наличия помехи обратного рассеяния. Для синтеза измерителя высоты можно первоначальный захват осуществлять обычным пороговым методом, а затем с помощью предложенного дискриминатора осуществлять более точную оценку параметра. Алгоритм способен работать в средах с малой метеовидимостью и с импульсами сложной формы.

Во второй из серии статей, посвященных синтезу структур [сигма][дельта]-АЦП, приводятся примеры синтеза структур [сигма][дельта]-АЦП высоких порядков по методике, изложенной в первой статье [1]. Для понимания материала данной статьи полезно ознакомиться с упомянутой первой статьей серии.

В статье дается анализ и синтез автоматической системы термостатирования первичных измерительных преобразователей (ПИП) магнитной индукции, теплоносителем в которой является воздух. Сочетание методов газодинамического термоэкранирования и термостатирования ПИП обеспечивает исключение температурной погрешности, обусловленной температурной зависимостью его параметров при изменении температуры в диапазоне от -70 до +250{. } и более при диаметре зонда 3, 5-6 мм и длине его 200-800 мм.

Решена задача математического описания температурного поля полимера в шнеке экструдера как функции пространственно-временного распределения температур нагревательных элементов цилиндра экструдера. Это позволило получить структурную схему процесса как объекта управления с распределенными параметрами для последующего синтеза системы управления наложением термопластичной кабельной изоляции на одночервячном экструдере.

В работе рассматривается решение задачи восстановления импульсных характеристик датчиков переменных давлений и испытательных воздействий, синтезируемых взрывом металлического проводника в жидкости, из откликов с использованием техники континуального вейвлет-анализа. Кратко рассмотрены теоретические основы вейвлет-анализа, приведен алгоритм восстановления составляющих отклика. Приведено теоретическое подтверждение полученных результатов - элементы физики электрогидравлического эффекта, а также некоторые частные вопросы динамики датчика.

Данная статья является первой из серии статей, посвященных синтезу структур [сигма-дельта]-АЦП. В ней излагаются основные концепции построения [сигма-дельта]-АЦП, приводится пояснение терминологии, используемой в зарубежных источниках. [Сигма-дельта]-АЦП рассматриваются как разновидность класса гетерогенных непрерывно-дискретных систем (НДС), включающих как аналоговые, так и цифровые элементы. На простом примере излагается предлагаемая методика синтеза структур [сигма-дельта]-АЦП.

Разработан итерационный метод рекомпозиции нелинейных универсальных автономных блоков в виде прямоугольного волновода с каналами Флоке (УБФ) на основе линеаризации их дескрипторов. На каждом шаге нелинейные УБФ в декомпозиционной схеме устройства СВЧ заменяются на линеаризованные УБФ с дескрипторами в виде матриц рассеяния, а затем осуществляется их рекомпозиция. Методом нелинейных УБФ проведено математическое моделирование связанных полосковых линий (СПЛ) с нелинейной диэлектрической нерегулярностью, базирующееся на решении трехмерной нелинейной задачи дифракции.

Рассмотрены вопросы компьютерного моделирования применительно к анализу процессов в высоковольтном электрооборудовании: линии электропередач, высоковольтные кабельные линии, высоковольтные аппараты электрических станций и подстанций. Также приведены примеры конечно-элементного моделирования перечисленных видов оборудования с использованием компьютерного комплекса Comsol Multiphysics.

В пособии изложены основные положения по выбору и конструированию различных видов изоляции высокого напряжения, оценке перенапряжений и грозозащиты в сетях высокого напряжения. Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Техническая физика». Пособие соответствует содержанию дисциплины «Техника высоких напряжений» федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника», модуль «Электроэнергетика», а также ОСВ СПбГПУ по одноименному направлению по профилю подготовки бакалавров «Инжиниринг электроэнергетических сетей высокого напряжения». Пособие может быть также полезно в системах повышения квалификации, в учреждениях дополнительного профессионального образования.

Рассмотрены элементы механики сплошной среды и теории теплопередачи применительно к анализу процессов в высоковольтном электрооборудовании. Описаны основные аналитические и численные методы анализа тепловых полей. Приведен ряд примеров анализа конкретных элементов электрооборудования в виде компьютерного практикума.

Дано понятие об электрических перенапряжениях. Рассмотрены основные характеристики перенапряжений: величина (кратность), форма повторяемость и широта охвата сети. Проанализированы основные источники перенапряжений в сетях низкого (до 1 кВ), среднего (6-35 кВ), высокого (110 кВ и выше) напряжений. Проведена классификация внешних и внутренних перенапряжений. Даны технологии защиты от перенапряжений с помощью схемных и организационных мероприятий. Рассмотрены вопросы координации изоляции при воздействии на нее перенапряжений, электромагнитной совместимости между электроэнергетикой, техносферой и биосферой

Рассмотрены элементы квантовой механики, статистической физики, механики сплошной среды и теории теплопередачи применительно к анализу процессов в высоковольтном электрооборудовании и в аппаратуре больших импульсных токов, сильных и сверхсильных магнитных полей. Разделы учебного пособия снабжены упражнениями и задачами для самоконтроля.

Содержит теоретический материал, необходимый для постановки задач расчета физических полей высоковольтных электротехнических и электрофизических установок и объектов методом конечных элементов. Рассмотрены многочисленные примеры задач с решениями.

В монографии рассмотрены принципиальные вопросы современного состояния развития энергетики возобновляемых источников, проанализированы причины бурного роста мощности установок на основе ВИЭ в мире. Показано, что движущими силами, заставляющими государства заниматься интенсивным развитием ВИЭ, является необходимость обеспечения ресурсной безопасности, энергетической и экологической безопасности, а также социально-экономической безопасности. Детально проанализирован мировой опыт законотворческой работы по поддержке развития ВИЭ и акты, принимаемые в России. Даны технические схемы и установки по использованию отдельных видов возобновляемой энергии, методики определения их параметров. Учитывая случайно-детерминированный характер прихода энергии ВИЭ, для создания надежной системы энергоснабжения дается классификация видов и принципы аккумулирования и комплексного использования энергии ВИЭ, в том числе с использованием принципов гидравлического аккумулирования энергии ВИЭ.

Рассмотрены вопросы развития и современного состояния энергетики возобновляемых источников, проанализированы причины бурного роста мощности установок на основе ВИЭ, особенно ветровой и солнечной энергии. Детально проанализирован опыт законотворческой работы по поддержке развития ВИЭ и меры, принимаемые в России. Даются технические схемы и установки по использованию отдельных видов возобновляемой энергии, методики определения их параметров. Учитывая случайно-детерминированный характер прихода энергии ВИЭ, для создания надежной системы энергоснабжения дается классификация видов и методы аккумулирования, а также методы комплексного использования энергии ВИЭ. Подробно рассмотрены наиболее эффективные методы аккумулирования с использованием принципов гидравлического аккумулирования энергии ВИЭ.

Рассмотрены методические вопросы определения характеристик солнечного излучения, прежде всего энергетических характеристик, которые позволяют оценить солнечную энергию как возобновляемый ресурс. Подробно рассмотрены факторы, влияющие на солнечную энергию при ее прохождении через атмосферу Земли, приведены методики учета этих факторов при расчетах прихода солнечной энергии на горизонтальную поверхность. Даются методики определения реальных плотностей солнечного излучения, поступающего на ориентированные поверхности, в условиях реальной облачности.

Определение потенциальной точности алгоритма оценки временного положения сейсмического сигнала является важным этапом при его реализации. Она позволяет объективно судить о качестве получаемых оценок. В статье определена нижняя граница условной дисперсии ошибок, удовлетворяющая неравенству Крамера-Рао. Приведены результаты сравнения точности алгоритма, в котором для определения временного положения сигнала используются оценки его локальных мощностей, с потенциально достижимой.