Flatik.ru

Перейти на главную страницу

Поиск по ключевым словам:

страница 1 ... страница 11страница 12страница 13страница 14

особенности измерения интенсивности импульсных ПЭМИ


В.Ф.Клюев, В.И.Кривошеев, В.А.Односевцев

Нижегородский госуниверситет

Существующие методики измерений уровня побочных электромагнитных излучений (ПЭМИ) разработаны, как правило, для оценки мощности ПЭМИ непрерывного типа и не учитывают характера переходных процессов, возникающих при воздействии излучений импульсного типа. Учет этих эффектов, а также особенностей распространения электромагнитных импульсов, как будет показано ниже, требует введения существенных поправок к результатам измерений.

Предположим, что видеоимпульсы ПЭМИ вблизи источника (в ближней зоне) характеризуются формой

(1)

и спектральной плотностью



, (2)

где 1,2 – длительности переднего и заднего фронтов соответственно, причем обычно 12 [2].

Используя известные результаты [1], легко показать, что в волновой зоне, начинающейся с расстояний rc1, где c – скорость света в вакууме, форма импульсов определяется зависимостью:

(3)

Одновременно с трансформацией формы импульса при переходе в волновую зону изменяется и спектральная плотность:



. (4)

Сравнение спектров (2), (4) показывает, что при переходе в волновую зону происходит подъем спектральных составляющих на частотах (12)-0.5 и, соответственно, резкий спад при (12)-0.5.

Амплитудное распределение импульсных ПЭМИ исследуется с использованием узкополосного радиоприемного устройства (РПУ) гетеродинного типа в пиковом режиме детектирования. Отклик преселектора РПУ на импульсное воздействие вида (3) представляет радиоимпульс, определяемый с точностью до размерного сомножителя соотношением

(5)

где 0 – рабочая частота РПУ, f – ширина полосы пропускания преселектора, =1 и учтено, что 12.

Если номинальная частота F усилителя промежуточной частоты (УПЧ) такова, что выполнено условие F<f, то можно убедиться в том, что амплитуда отклика на выходе УПЧ, выделяемая пиковым детектором, зависит от фазы гетеродинного напряжения, отсчитываемой относительно фазы квазигармонических компонент в (5). Так, при изменении фазы гетеродинного напряжения на величину  амплитуда отклика изменяется в f/F раз при выполнении условий 0<<1 или 0>>1.

Таким образом, для точного измерения уровня импульсных ПЭМИ результаты необходимо корректировать с учетом временных параметров ПЭМИ и технических характеристик РПУ.




  1. Хармут Х. Теория секвентного анализа. –М.: Мир, 1980, 574с.

  2. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. –М.: Радио и связь, 1987, 256с.

ВыБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ мЕТОД СВЗ


М.В.Мартынюк

Нижегородский госуниверситет




Рис.1
В настоящее время существует акустическая система измерения уровня жидкости (“СЛОЙ”) [1], использующая метод СВЗ (спектрометрия временных задержек) [2]. Суть метода заключается в оценке мгновенной разности частот f (рис.1) опорного и прошедшего через приёмо-передающий тракт частотно модулированного сигналов. Для зондирования жидкости система “СЛОЙ” использует ультразвуковой ЛЧМ-сигнал.

Было сделано предположение, в дальнейшем подтверждённое экспериментально, о том, что параметры зондирующего сигнала влияют на точность измерений, и существует набор параметров, обеспечивающий минимальную ошибку измерений. Основные параметры ЛЧМ-сигнала: f0 – начальная частота, k – скорость изменения частоты, Ts – длительность свипа, а также F=kTs (девиация частоты). Величина f зависит от задержки распространения  (рис.1). Увеличение F повышает разрешающую способность метода, т.е. той же  соответствует большее значение f и больший номер частотного канала в преобразовании Фурье. Для системы с идеальным приёмо-передающим трактом увеличение F ограничивалось бы только аппаратными возможностями генератора зондирующего сигнала и устройства обработки.






Рис.2
Однако реальный приёмо-передаю­щий тракт имеет неравномерный частотный коэффициент передачи (ЧКП) (рис.2). Т.к. в системе используется метод сверхразрешения (метод УДК – узкополосной деконволюции [3]), чувствительный к шумам, использование частотных областей тракта, имеющих низкий коэффициент передачи, приведёт к снижению точности измерений из-за уменьшения соотношения сигнал-шум.




Рис.3
Была выполнена серия экспериментов для различных значений F. Начальная частота f0 выбиралась таким образом, чтобы энергия зондирующего сигнала после воздействия на него частотного коэффициента передачи тракта была максимальна (рис. 2). Система измеряла дистанцию до неподвижной поверхности в небольшом бассейне. В качестве критерия точности измерений использовалось стандартное отклонение показаний системы.

Результаты экспериментов приведены на рис.3 (по оси ординат – стандартное отклонение показаний системы в микронах). Результаты подтверждают предположение о существовании оптимальных параметров ЛЧМ-сигнала.

Далее была проведена серия аналогичных экспериментов для приёмо-передающих трактов с различными частотными коэффициентами передачи. Полученные результаты показали, что форма кривой, представленной на рис.3, определяется главным образом ЧКП акустического тракта (т.е. акустическим приёмником и излучателем). Важно отметить, что оптимальные параметры зондирующего ЛЧМ-сигнала должны быть найдены отдельно для каждой пары приёмник-излучатель.

В дальнейшем работы будут направлены на разработку метода получения оптимальных значений f0 и F только на основании частотного коэффициента передачи тракта.




  1. Мартынюк М.В. //В кн.: Тр. 6-й Научн. конф. по радиофизике. 7 мая 2002 г. /Ред. А.В.Якимов. –Н.Новгород: ТАЛАМ, 2002, с.176.

  2. Greiner R., Wania J., Noejovich G. //J. Audio Eng. Soc. 1989 V.37. P.593-602.

  3. Князева Н.И., Буренков С.В., Наумов С.С. //Измерительная техника. 1993. №5. С.55.

Измерение нефтяных эмульсий на водной поверхности радиометрическим поляризационным методом


А.С.Пелюшенко

Нижегородский госуниверситет

В течение последних 20 лет одним из основных научных направлений работы НИРФИ является развитие радиометрических методов дистанционного зондирования подстилающих покровов. В 2002 году был сертифицирован и сдан в опытную эксплуатацию портативный трехчастотный сенсор для измерения параметров свежих разливов нефти на водной поверхности [1]. Как показывают исследования [2], в случае нефтяного разлива через несколько часов нефть реагирует с водой и образует водно-нефтяную эмульсию. Согласно [3], диэлектрическая проницаемость смеси вода-нефть в зависимости от доли воды определяется как:

(M-1)/(M+2)=(O-1)(1-W)/(O+2)+ (W-1)W/(W+2), (1)


Рис.1
где M – диэлектрическая проницаемость смеси, O – диэлектрическая проницаемость нефти (O=2+j0,01), W – диэлектрическая проницаемость воды (W=20+j30 для длины волны 8 мм при температуре T=20С). W – относительная объемная концентрация воды (100%=1). На рис.1 приведены результаты расчетов и измерений комплексной диэлектрической проницаемости водно-нефтяной эмульсии для длины волны 8мм и T=20C относительно объемной концентрации воды в смеси. При измерении толщины тонких водно-нефтяных эмульсий на поверхности воды радиометрическим поляризационным методом [1] также наблюдается эффект, обнаруженный в [3], когда изменения диэлектрической проницаемости смеси вода-нефть от относительного содержания водной компоненты приводят к уменьшению измеренной толщины. При этом изменения диэлектрической проницаемости эмульсии вода-нефть таковы, что для тонких пленок измеренная толщина эмульсии оказывается с хорошей точностью равна толщине пленки чистой нефти Dэкв=(1-W)*Dсмесь. Результаты расчетов для угла наблюдения =550 от надира, показаны на рис.2.


Рис. 2
Iv/Ih – отношения излучательной способности водной поверхности, покрытой слоем нефти или эмульсии, на вертикалбной и горизонтальной поляризациях. K – коэффициент пересчета толщины пленки эмульсии в эквивалентную толщину пленки нефти (Dэкв=K*Dсмесь). Значения толщин приведены рядом с маркерами на графике. Расчеты проведены для длины волны 8мм, T=20C, морской воды с W=20+j30, диэлектрическая проницаемость нефти O=2+j0,01. Как видно из рис.2, наблюдается хорошее соответствие K и W для эмульсий с объемной концентрации воды до 50% при толщине до 1мм. Таким образом, при дистанционном зондировании тонких нефтяных эмульсий на водной поверхности радиометрическим поляризационным методом [1] можно измерить толщину слоя нефти, содержащейся в эмульсии.




  1. Pelyushenko S.A. //Spill Sci &Techn. Bull. 1995. V.2, №4. P.249.

  2. McMahon O.B., Brown E.R., Hover G.L. //Oil Thickness Detection Using Wideband Radiometry, Proceedings, 1995 International Oil Spill Conference.

  3. N.Skou //Radiometry for oil pollution monitoring, measurements and system, IEEE Trans. on geoscience and remote sensing 1986. V.24, №3. P.360-367.


Измерение параметров нефтяных разливов на поверхности грунта радиометрическим поляризационным методом


А.С.Пелюшенко

Нижегородский госуниверситет

В течение последних 2-х лет в НИРФИ получил развитие радиометрический поляризационный метод для измерения параметров разливов нефти на поверхности воды [1]. Однако большая сеть нефтепроводов сосредоточена также в континентальных условиях, что требует разработки новых методов оценки параметров разливов на поверхности грунта [2]. Диэлектрические параметры почвогрунтов весьма разнообразны, и для их описания используются различные формулы смесей [3]. В этом случае большое значение имеют лабораторные исследования образцов сухих грунтов. Выявлена экспериментальная зависимость диэлектрической проницаемости сухого грунта от его плотности, характеризующаяся соотношением [4]:

C≈(1+0,5C)2, (1)

где C – действительная часть комплексной проницаемости сухого грунта, C – плотность грунта в г/см. Для случая влажных почвогрунтов используется “рефракционная” модель Брауна:



, (2)


Рис. 1
где П – диэлектрическая проницаемость смеси, W – воды и С – сухого грунта, C – относительная объемная концентрация воды. С увеличением влагосодержания значения действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости грунта возрастают [3]. На рис.1 представлены экспериментальные данные изменения диэлектрических параметров грунта от влагосодержания на длине волны 8 мм. На рис.2 представлены изменения отношения излучательной способности Iv/Ih среды нефтяная пленка-грунт на вертикальной и горизонтальной поляризациях для длинны волны 8 мм и угле наблюдения =550 относительно надира. Для случая сухой земли комплексная диэлектрическая проницаемость З=6+ j0,1, влажного грунта с W=0,2 П =10+ j6, диэлектрическая проницаемость нефти Н=2+ j0,01. Наблюдается уменьшение вариаций Iv/Ih от толщины пленки нефти по отношению к среде нефть-вода, что, в свою очередь, приведет к уменьшению точности метода. Однако еще одним существенным фактором, снижающим возможности метода, может явиться неоднородность подстилающей поверхности (земного грунта). Возможные размеры неровностей земной поверхности таковы, что по отношению к диапазону миллиметровых и сантиметровых длин волн она может представляться шероховатой (характерный масштаб соизмерим с длинной волны) и локально гладкой (с неровностями больше длинны волны). Для учета влияния крупномасштабных неровностей используется метод Кирхгофа, аналогично [5]. На рис.2 представлены результаты моделирования неровной поверхности со среднеквадратичным значением уклонов =100. Из рис.2 видно, что влияние крупномасштабных неоднородностей сказывается не так существенно, как изменение влажности подстилающей почвы.


Рис. 2
Таким образом, показана принципиальная возможность использования радиометрического поляризационного метода для измерения параметров разлива нефти на поверхности грунта, влияния неоднородности земного покрова и его влагосодержания.


  1. Pelyushenko S.A. //Spill Sci &Techn. Bull. 1995. V2,№4 P.249

  2. Гайкович К.П. //Тр. 2-й научн. конф. Применение дистанционных радиофизических методов в исследованиях природной среды. 7 июля 1992. –Муром: ИРЭ РАН, 1992.

  3. Шутко А.М. СВЧ-радиометрия водной поверхности и почвогрунтов. –М.: Наука, 1986.

  4. Кротиков В.Д. //Изв. вузов. Радиофизика. 1962. Т.5.

  5. Кисляков А.Г., Пелюшенко А.С. Влияние ветрового волнения на точность поляризационных измерений толщины пленки нефти на водной поверхности. Успехи современной радиоэлектроники. –М.: Радиотехника, 2003. №1. С.44-51.

Результаты ИССЛЕДОВАНИя ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЦИФРОВОМ СИНТЕЗАТОРЕ МОДЕЛИРУЕМЫХ ЧАСТОТ


А.В.Тюрин

Нижегородский госуниверситет

Продолжено исследование динамики переходных процессов в цифровом синтезаторе моделируемых частот (ЦСМЧ) [1, 2]. Представляет практический интерес изучение динамики переходных процессов в широком специфическом диапазоне частот при переключении заданной частоты из положительной области в отрицательную область и наоборот. Для решения поставленной задачи построена математическая модель ЦСМЧ в изображениях:



(1)

В [1] была исследована математическая модель М, т.е. в малом, при отклонении частоты от состояния равновесия на малую величину. Уравнение (1) является математической моделью Б, т.е. в большом, при изменении знака частоты на противоположный.

Особенностями математической модели Б являются:



  1. Рис. 1
    Характеристика перестраиваемого генератора моделируемых частот (ПГМЧ) [3]. Зависимость частоты от управляющего напряжения изображена на рис.1.



  2. Для переключения частоты из положительной области в отрицательную, в соответствии с задачей введена ступенчатая функция скачка частоты: .

Решая систему (1) методом Лапласа, получим переходные процессы при различных параметрах =a2STи, которые изображены на рис.2. При переключении частоты из отрицательной области в положительную переходные процессы отображаются относительно оси абсцисс. Также представляют интерес процессы зависимости напряжения на выходе ЦАПа, которые изображены на рис.3. Кусочно-непрерывная функция представляет собой качественный практический график зависимости V(t).

Для углубленного изучения динамики переходных процессов разработана полунатурная модель ЦСМЧ для исследования на гибридно-вычислительном комплексе “Русалка”. Структура полунатурного моделирования изображена на рис.4.


Рис. 2


Рис. 3


Рис. 4



  1. Прокофьев Е.В., Тюрин А.В. //В кн.: Тр. 6-й научн. конф. по радиофизике. 7 мая 2002 г. /Ред. А.В.Якимов. – Н.Новгород: ТАЛАМ, 2002, с.158.

  2. Прокофьев Е.В., Тюрин А.В. Устройства синхронизации и формирования сигналов. Научно-технический семинар. 3-6 июля 2002г. – Н.Новгород, 2002, с.11.

  3. Прокофьев Е.В. Устройства синхронизации и формирования сигналов. Научно-технический семинар. 3-6 июля 2002г. – Н.Новгород, 2002, с.8.

Модуляционный радиометр с АСИММЕТРИЧНЫМ временем накопления сигнала от эталонной нагрузки


В.П.Сырейщиков, А.В.Востоков

Научно-исследовательский радиофизический институт

Широкое применение в практике нашла, так называемая, модуляционная схема радиометра, в которой в один отрезок времени накапливается сигнал от источника, в другой – от эталонной нагрузки. Как правило, эти отрезки равны. Такой подход малоэффективен при поляризационных измерениях [1]. Дело в том, что при поляризационных измерениях проводится измерение на одном радиометре двух компонент сигнала: составляющих с горизонтальной и вертикальной поляризацией. Эта ситуация аналогична приёму сигналов от двух источников. При решении такой задачи используется дополнительная модуляция тракта с кратной частотой [1].

В этом случае время накопления сигнала от каждого из источников составляет одну четвёртую общего времени наблюдения, а время накопления сигнала от эталонной нагрузки – одну вторую общего времени наблюдения. Очевидно, и чувствительность приёмника по сигналу определенной поляризации уменьшается в два раза по сравнению с чувствительностью стандартного модуляционного радиометра.

Для построения поляризационного радиометра с высокой чувствительностью и точностью измерения поляризационных сигналов предложена схема радиометра с двумя модуляциями в тракте. Опорное колебание выбрано таким образом, что время накопления сигнала от источника вертикальной поляризации равно времени накопления сигнала от источника горизонтальной поляризации и времени накопления сигнала от эталонной нагрузки. Такая схема радиометра является асимметричной по времени накопления полезного (принимаемого) сигнала и времени накопления сигнала от эталонной нагрузки. Эта схема оказалась значительно более требовательной к частотным, фазовым, импульсным характеристикам, динамическому диапазону и нелинейным характеристикам тракта.

Разработка сложных, специальных схем генераторов управляющих напряжений, синхронного фильтра и синхронного детектора позволила реализовать для поляризационных измерений модуляционный радиометр по принципу асимметричной схемы. Время накопления от сигналов поляризации на 17% больше, чем у радиометров, построенных по классической схеме [1]. Если не измерять поляризацию, то радиометр принимает только яростный входной сигнал, но с асимметричным накоплением [2].

Чувствительность изготовленных поляризационных радиометров миллиметрового диапазона составляет несколько сотых градуса Кельвина при постоянной времени интегрирования равного одной секунде.




  1. Радиотелескоп для поляризационных измерений галактического радиоизлучения в диапазоне 30см. Препринт НИРФИ № 217. Горький, 1986.

  2. Троицкий В.С., Троицкая Ю.И., Сырейщиков В.П. //Изв. вузов. Радиофизика. 1989. Т.32, №9. С.1166.




<предыдущая страница


Моделирование и синтез микрополосковых режекторных фильтров

Процесс синтеза является основным этапом при автоматизированном проектировании микрополоскового фильтра [2]. Задачей параметрического синтеза фильтра является определение его оптим

759.38kb.

16 12 2014
14 стр.


В. Сердюк 1й проф. Синтез Краснодар 2012 год

С точки зрения 9-го Дома Проявления начинается 9-й Синтез. 9-й Синтез как у нас называется?

66.08kb.

15 12 2014
1 стр.


Объектами исследования в диссертационной работе являются широкополосные системы связи (шсс), функционирующие в условиях действия белого гауссовского шума и мощных уп

Свч фильтров на др, возможность электронной перестройки таких фильтров по частоте; 5 Создание экспериментального измерительного комплекса для проверки полученных путем расчета соот

217.06kb.

15 10 2014
1 стр.


Прямой синтез диметилового эфира из синтез-газа и его превращение в углеводороды (бензин)
46.96kb.

10 10 2014
1 стр.


Математической моделирование гемодинамики

Специальность 05. 13. 18 математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

230.3kb.

10 10 2014
1 стр.


Литература Лукьянов С. Ю. Горячая плазма и управляемый ядерный синтез. М.: Наука, 1975

Хеглер М., Кристиансен М. Введение в управляемый термоядерный синтез. М.: Мир, 1980

9.4kb.

14 12 2014
1 стр.


Дисциплины «Автоматизация проектирования систем электроснабжения»

Общие вопросы проектирования сэс в сапр. Структурно-параметрический синтез. Математическая модель однокритериальной задачи синтеза. Многокритериальный синтез

18.67kb.

08 10 2014
1 стр.


Математическое моделирование многомерных квазистационарных электромагнитных полей в канале электродинамического ускорителя

Специальность 05. 13. 18 математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

367.55kb.

13 12 2014
2 стр.