Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль

Актуальность и цели. Повышение быстродействия дистанционно управляемой бортовой аппаратуры автономных информационных и измерительных систем при вводе в нее данных полетного задания требует использования тактовой частоты, значительно большей необходимой при автономной работе аппаратуры, выбираемой, исходя из минимального тока ее потребления. Задача по устранению этого противоречия, усложненная необходимостью наличия информации о точном соотношении используемых частот, является актуальной. Материалы и методы. Решение указанной задачи может быть осуществлено использованием цифрочастотных умножителей частоты. Результаты. Рассмотрены варианты построения умножителей частоты. Показано, что известные варианты построения умножителей не могут в полной мере удовлетворить необходимым требованиям. Умножители с использованием генератора пачек импульсов имеют большую неравномерность выходных импульсов, а умножители с использованием автоматической подстройки частоты не имеют мгновенного выхода на режим, причем у умножителей с автоподстройкой и частотным детектором на микросхеме 512ПС8ВК длительность переходных процессов может превышать несколько десятков секунд. Предложен комбинированный способ умножения частоты. Вывод. Показано, что комбинированный способ умножения частоты на основе генерации пачек импульсов и автоматической подстройки с фазовым детектированием сочетает положительные качества генерации пачек импульсов в части мгновенности выхода на режим и малую неравномерность выходных импульсов автоподстройки.

Актуальность и цели. Актуальность темы обусловлена необходимостью разработки процедуры калибровки магнитоизмерительных датчиков внутритрубных магнитных дефектоскопов с учетом возможности авто- матизации процесса калибровки программно-аппаратными средствами, поскольку отсутствует подходящее комплексное решение ввиду специфики сферы применения данных датчиков. Целью работы является разработка процедуры калибровки магнитоизмерительных датчиков, а также математического обеспечения для возможности численного моделирования отдельных компонентов калибратора. Материалы и методы. Описание измерительных процедур проводится с помощью математического аппарата метрологического анализа и синтеза. Для моделирования калибровочного магнитного поля меры магнитной величины калибратора методом конечных элементов рас- смотрен способ задания математической модели, описывающей электромагнитные свойства катушки на постоянном токе и на переменном токе низкой частоты. Приведены критерии оценки результатов моделирования калибровочного магнитного поля. Результаты. Предложен способ калибровки магнитоизмерительных датчиков, основанный на использовании калибровочного электромагнитного поля гармонической формы, формируемого мерой магнитной величины. Предложен подход к определению необходимых габаритных размеров меры магнит- ной величины на основе конечно-элементного моделирования магнитного поля меры. Выводы. Предложенный способ калибровки отличается удобством в его автоматизации. По каждому магнитоизмерительному преобразователю в результате калибровочных измерений формируется набор значений во всем диапазоне измерений преобразователя. Выбор именно гармонической функции для формирования калибровочного магнитного поля обусловлен также удобством аппаратной реализации процедуры формирования входного сигнала меры магнитной величины. Предлагаемая в данной работе модель катушки меры адекватна для определения необходимых габаритов и нужного диапазона изменения выходной величины меры при постоянном токе. В случае же переменного и импульсного тока модель является неадекватной, так как не учитывается влияние индуктивности и сопротивления намотки. Однако низкая частота калибровочного поля (не более десятков–сотен герц) позволяет пренебречь дополнительным анализом переходных процессов в цепи.

Актуальность и цели. Прозрачные проводящие оксиды (ППО) представляют собой важный класс материалов, широко применяемых в современных технологиях, включая солнечные батареи, дисплеи и сенсорные устройства. Однако традиционно используемый оксид индия, легированный оловом (ITO), сталкивается с рядом проблем, таких как высокая стоимость, ограниченные запасы индия и экологические риски его добычи. В связи с этим актуальной задачей является поиск альтернативных материалов, обладающих схожими характеристиками, но при этом более доступных и экологически безопасных. Цель данного исследования – разработка и исследование альтернативных ППО на основе недефицитных и экономически доступных материалов, таких как оксиды цинка (AZO) и олова (FTO), полученные методом спрей-пиролиза. Материалы и методы. Для синтеза ППО использовался метод спрей-пиролиза, который позволяет формировать тонкие пленки с высокой однородностью и хорошими эксплуатационными характеристиками. В качестве прекурсоров применялись растворы солей металлов, таких как ацетаты и нитраты цинка, олова и алюминия. Температура подложки варьировалась от 300 до 500 °C для оптимизации кристаллической структуры пленок. Результаты. Полученные покрытия AZO (оксид цинка, легированный алюминием) показали высокую прозрачность (>90 %) в видимом диапазоне, удельное сопротивление ~10⁻3 Ом · см, стабильность при температурах до 450 °C.; FTO (диоксид олова, легированный фтором) – прозрачность ~80 %, удельное сопротивление ~10⁻3–10⁻2 Ом · см, высокая термостабильность (до 600 °C). Альтернативные материалы продемонстрировали сопоставимые оптические свойства с ITO (оксид индия, легированный оло- вом), при этом AZO показал более низкую стоимость и экологическую безопасность, а FTO – лучшую термостойкость. Вывод. Исследование подтвердило возможность использования AZO и FTO в качестве альтернативных ППО с приемлемыми электрическими и оптическими характеристиками. AZO продемонстрировал высокую прозрачность и низкое удельное сопротивление, что делает его перспективным материалом для гибкой электроники. FTO проявил высокую устойчивость к температурным воздействиям, что делает его предпочтительным для солнечных батарей и других энергоэффективных технологий. Использование данных материалов позволит снизить зависимость от индия, уменьшить экологическую нагрузку и обеспечить устойчивое развитие технологий.

Актуальность и цели. В настоящее время постоянно растут потребности в совершенных средствах измерения и контроля, в том числе и в датчиках перемещений, обладающих высокой точностью и быстродействием, возможностью работать в сложных условиях окружающей среды (большие перепады температур, агрессивные окружающие среды, механические нагрузки, повышенная влажность, большие давления и т.д.). Целью исследования является разработка бесконтактной системы измерения виброперемещений на основе вихретокового датчика. Материалы и методы. При решении поставленных задач использованы методы натурных испытаний. Результаты. Проведена проверка работоспособности и снятие градуировочных характеристик разработанной системы при повышенном и пониженном напряжениях питания, при различных материалах якоря. А также подтверждена работоспособность системы в условиях воздействия повышенной и пониженной температуры окружающей среды.

Актуальность и цели. Прозрачные проводящие оксиды, такие как оксид индия-олова (ITO) и оксид алюминия-цинка (AZO), находят применение в различных областях электроники, включая солнечные элементы, дисплеи и сенсоры. Точное измерение их поверхностного сопротивления критически важно для оценки качества и производительности таких материалов. Однако существующие методы измерения имеют ограничения по точности. Цель работы заключается в разработке и исследовании средства измерения поверхностного сопротивления прозрачных проводящих оксидов с помощью четырехзондового метода. Прибор должен обеспечивать высокую точность измерений, гибкость в настройке конфигурации зондов и быть интегрированным с компьютером для автоматизации процесса измерений и сбора данных. Материалы и методы. При разработке прибора и способа его коммутации с объектом исследований использованы платиновые зонды, регулируемые микроприводы для настройки положения зондов, стабилизированный источник постоянного тока и высокочувствительные усилители. Используемая конфигурация зондов имеет треугольное расположение, которое может быть адаптировано для различных типов образцов. Для калибровки прибора предусмотрено использование эталонных образцов. Программная часть включает микроконтроллер STM32 и интерфейс, реализованный на Python. Результаты. Устройство показало высокую точность измерений (±1 %) в диапазоне от 10 Ом/ до 10 кОм/ и успешно протестировано на образцах ITO и AZO. Применение треугольной конфигурации зондов позволило точно измерять сопротивление на неоднородных материалах. Программное обеспечение предоставляет удобный интерфейс для визуализации и анализа данных. Выводы. Разработанное устройство отвечает заявленным требованиям и может быть использовано для контроля качества прозрачных проводящих оксидов в различных областях, требующих точных измерений поверхностного сопротивления. Программная часть устройства позволяет легко интегрировать его в рабочие процессы, автоматизируя сбор и обработку данных. В перспективе возможна доработка устройства для повышения удобства использования и расширения функциональности.

Актуальность и цели. Ввиду большой территориальной протяженности нашей страны задача сжатия и передачи медицинской информации различной природы занимает одно из ключевых мест в обеспечении населения качественной медицинской помощью. При этом необходимо отметить, что исполняться алгоритмы сжатия данных без потерь качества должны не только на распространенных архитектурах настольных компьютеров, но и на различных специализированных платформах, применяемых, к примеру, в переносных медицинских регистраторах биопотенциалов. Поэтому задача разработки и исследования методов неискажающего сжатия медицинских данных является актуальной научной и прикладной задачей, обусловленной развитием и совершенствованием вычислительной техники. Целью данной работы является оценка методов сжатия передаваемых данных в биотелеметрических системах на примере сжатия электрокардиосигнала. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: анализ существующих методов сжатия передаваемых данных в биотелеметрических системах на примере сжатия электрокардиосигнала; выбор метода сжатия передаваемых данных в биотелеметрических системах на примере сжатия электрокардиосигнала. Для биотелеметрической системы как радиотехнической и информационно-измерительной системы основными показателями являются погрешность измерения и достоверность передачи данных. Материалы и методы. Приведена структурная схема биотелеметрической системы, в ее основу положена структура разработанной распределенной кардиодиагностической системы и ее канала связи, рассмотрены методы сжатия данных на основе уменьшения избыточности и вейвлет-преобразования. Результаты. Проведены анализ возможностей методов сжатия и расчет коэффициента сжатия. Выводы. В результате проведенного исследования установлено, что вейвлет-преобразование данных более предпочтительно по сравнению со стандартом SCP-ECG для передачи данных электрокардиографического обследования в биотелеметрических системах.

Актуальность и цели. Цель работы состоит в совершенствовании системы автономного электропитания устройств медицинского Интернета вещей за счет внедрения бетавольтаических источников питания. Материалы и методы. Метод исследования основан на реализации экспериментального образца бетавольтаического комплекса и проверки его характеристик на базе испытательного стенда. Результаты. Результаты работы состоят в реализации аппаратных и программных компонентов испытательного стенда (представляет собой отладочную плату), предназначенного для подборки режима работы бетавольтаических сборок, входящих в состав бетавольтаического комплекса, проведение его испытаний и формирование предложений по дальнейшему использованию предложенного подхода для проектирования и аппаратной реализации бетавольтаических комплексов в качестве конечных устройств, обеспечивающих импульсное питание устройств медицинского Интернета вещей. Выводы. Обоснованы преимущества реализации предложенного подхода, а именно: в использовании бетавольтаического комплекса в качестве системы электропитания медицинского Интернета вещей и дальнейшего применения полученных результатов в системе здравоохранения и медико-инженерном образовании.