Том 7 №2

Электронное сетевое издание

«Российский технологический журнал» «Russian technological journal»

ТОМ 7 №2

РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ. ТЕХНОЛОГИИ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ И НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
Bityukov V.K., Nefedov V.I., Simachkov D.S.	Non-contact method of measuring surface temperature 36 Аннотация A non-contact method is proposed for measuring the surface temperature of an object using a standard radiator and standard object having optico-physical properties identical to those of the monitored object. Placed co-planarly with the monitored object in the field of view of an optoelectronic system (OES) is a standard object, the temperature of which is regulated and measured, and a standard radiator, whose normal spectral emissivity and temperature are known. In addition, the OES has its three fixed points, at which it registers the normal emissivity of the standard object, monitored object, and standard radiator (SR). The main distinction of the proposed method from the known ones is that the limits or tolerances for the nature of reflection and the quantitative parameters of reflection of the monitored object make no difference. The obtained analytical expression is an equation of the non-contact method of measuring the surface temperature of the monitored object, which can be applied for any spectral range of operation of the OES. A metrological analysis of the proposed method is made using a monochromatic optoelectronic system working at wavelengths of 0.65, 2.0, 5.0, 14.0, and 50.0 μm for the temperature of the monitored object, T, equals to 400, 700, and 1000 K. Based on the analysis of the results the requirement for the implementation of the proposed method of measuring the surface temperature has been formulated, which says that the choice of an optoelectronic system for measuring the surface temperature of objects should be preceded by a methodological and metrological analysis of the optico-physical properties of the monitored object, the surrounding background, and the OES itself. Ключевые слова: pyrometry, non-contact/contactless method, measurement, temperature, mathematical model, monitored object, standard object, standard radiator, methodical and metrological analysis, monochromatic mode, optoelectronic system, background light.	5
СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Куликов Г.В., Нгуен Ван Зунг, До Чунг Тиен	Влияние фазоманипулированной помехи на помехоустойчивость корреляционного демодулятора сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией 48 Аннотация Энергетические и спектральные преимущества сигналов с фазовой манипуляцией предопределили их широкое применение в современных цифровых навигационных, связных и телевизионных системах. Использование таких сигналов заложено в коммуникационных стандартах DVB-S, DVB-S2/S2X, ГЛОНАСС, CDMA, WiFi IEEE 802.11 и др. Для повышения пропускной способности радиоканалов применяют многопозиционную фазовую манипуляцию (М-ФМ), что способствует увеличению количества возможных фазовых состояний сигнала и, как следствие, информационной емкости канального символа. Однако такое увеличение существенно влияет на помехоустойчивость приема сигналов М-ФМ. В статье методами статистической радиотехники проанализирована помехоустойчивость приема сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией в присутствии шумовой и фазоманипулированной помехи. Проведены расчеты вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум, интенсивности помехи, относительной скорости передачи помехи и от ее расстройки относительно центральной частоты спектра полезного сигнала. Показано, что сигналы с многопозиционной фазовой манипуляцией весьма значительно подвержены влиянию фазоманипулированной помехи. С увеличением позиционности сигналов это влияние усиливается. Степень снижения помехоустойчивости приема зависит от величины относительной скорости передачи помехи и ее интенсивности. Поражающее действие фазоманипулированной помехи наиболее заметно проявляется при ее попадании в главный лепесток спектра сигнала. По мере увеличения относительной скорости передачи помеха становится более широкополосной и псевдошумовой, и ее влияние сказывается даже при весьма больших частотных расстройках, несколько снижаясь в области главного лепестка спектра сигнала. Наблюдаемое снижение представляется закономерным, так как анализируемый алгоритм приема сигналов М-ФМ оптимален к воздействию именно шумовой помехи. Ключевые слова: вероятность битовой ошибки, фазоманипулированная помеха, многопозиционная фазовая манипуляция, помехоустойчивость.	18
Легкий Н.М., Унченко И.В.	Формирование диаграммы направленности в фазированных антенных решетках 33 Аннотация В статье изложены результаты исследования фазового и временного методов формирования диаграммы направленности фазированных антенных решеток. Проведен их сравнительный анализ на примере восьмиэлементной эквидистантной антенной линейки на базе широкополосных щелевых излучателей Вивальди. Рассмотрены практические реализации построения устройств формирования диаграмм направленности фазированных антенных решеток на фазовращателях для фазового метода формирования диаграммы и на линиях задержки. Приведены характеристики наиболее часто используемых в фазированных антенных решетках фазовращателей фирмы Analog Devices и экспериментальных линий задержек, приведены их характеристики. Оценена широкополосность обоих типов антенных решеток на основе результатов проведенного математического моделирования. Отмечено, что фазовый метод формирования диаграммы направленности не получил большого распространения в широкополосных системах, что обусловлено наличием зависимости фазы сигнала от частоты и, как следствие, узким диапазоном работы фазовращателей. В линиях задержки время задержки для всех каналов не зависит от частотной составляющей сигнала, что позволяет говорить о сверхширополосности устройств формирования диаграммы направленности, построенных на принципах временной задержки. Показано, что максимальная длина пути задержки сигнала для крайних излучателей зависит только от максимального расчетного угла отклонения луча. Фазированные антенные решетки, построенные с использованием линий задержек, имеют не только большую широкополосность, но и большее затухание сигналов. При изготовлении фазированных антенных решеток с небольшим количеством антенных элементов в линейке использование линий задержек в качестве фазосдвигающих элементов дает значительный выигрыш в характеристиках при незначительном проигрыше в мощности. Ключевые слова: антенны, фазированные антенные решетки, ФАР, диаграмма направленности, формирование диаграммы направленности, фазовращатели, линии задержки.	29
Толкачев П.А., Сизых В.В., Стариковский А.И.	Модель оценки уровня паразитных фазовых флуктуаций в выходном сигнале синтезатора частот 21 Аннотация В работе рассматривается актуальная проблема расчета уровня паразитных флуктуаций фазы выходного сигнала синтезатора частот когерентного синтеза, построенного на основе фазовой автоподстройки частоты. За основу построения модели оценки уровня паразитных флуктуаций фазы берется модель распределения выходных шумов в виде степенной функции по принципу генератора Лисона. Описанные принципы работы синтезаторов частот с делителем с дробно-переменным коэффициентом деления, включенным в петлю обратной связи системы фазовой автоподстройки частоты, дают возможность понять природу появления так называемых дробовых шумов. Проведенный анализ характеристик всех элементов, входящих в состав синтезаторов частот, позволяет убедиться в возможности представления шумовых составляющих каждого отдельного блока в виде степенной функции с предварительно определенными коэффициентами. Разработанная модель спектральной плотности в виде степенной функции может быть предложена для оценочного расчета уровня шумов в синтезаторах частот на этапе выбора их структуры или оценочного расчета. В качестве подтверждения адекватности теоретических расчетов представлены результаты моделирования фазовых шумов предложенным алгоритмом для различных элементов схемы. Приведено сравнение полученных результатов с моделированием аналогичного синтезатора частот в пакете имитационного моделирования ADIsimPLL от компании Analog Devices. Подобное моделирование позволяет не только получить уровень побочных составляющих в спектре выходного сигнала в зависимости от выбранной структуры синтезатора частот, но и оценить степень влияния на него каждого конкретного элемента схемы. Ключевые слова: синтезатор частот, фазовый шум, фазовая автоподстройка частоты, степенная функция, проектирование цифровых устройств.	39
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Ожерелкова Л.М., Савин Е.С.	Температурная зависимость нестационарной теплопроводности твердых тел 22 Аннотация Предложена математическая модель процесса нестационарной теплопроводности твердых тел в случае, когда в уравнении теплопроводности нельзя пренебречь зависимостью теплофизических характеристик среды (теплоемкости, плотности и коэффициента теплопроводности) от температуры. На основании экспериментальных данных, по температурным зависимостям теплоемкости и коэффициента теплопроводности получены уравнения теплопроводности для случаев высоких (T>>θ) и низких (T<<θ ) температур (θ – температура Дебая). Установлено, что в обоих случаях полученные зависимости имеют степенной характер, и это позволяет привести исходное уравнение теплопроводности к виду, допускающему применение классического метода разделения переменных при решении соответствующих краевых задач для уравнения теплопроводности. Решение уравнения теплопроводности рассматривается в приближении, в котором длина свободного пробега фононов ограничена и не зависит от температуры, так что температурное поведение коэффициента теплопроводности определяется только температурной зависимостью теплоемкости. Получены точные аналитические решения для краевых задач, моделирующих теплопроводность в диэлектриках и металлах, находящихся в поликристаллическом состоянии. Рассмотрены решения, относящиеся к областям с фиксированными и движущимися границами. При решении краевых задач с движущимися границами в рамках предложенной модели теплопроводности использовано функциональное преобразование специального вида, позволяющее свести исходную задачу к задаче с фиксированными границами, но с преобразованным уравнением теплопроводности. Полученные результаты могут быть использованы в инженерных исследованиях кинетики целого ряда физических и химико-технологических процессов в твердых телах и жидкостях: диффузии, седиментации, вязкого течения, замедления нейтронов, течения жидкостей через пористую среду, электрических колебаний, сорбции, сушки, горения и др. Ключевые слова: уравнение нестационарной теплопроводности, температура Дебая, высокие и низкие температуры, фиксированные и движущиеся границы.	49
Петрусевич Д.А.	Анализ математических моделей, используемых для прогнозирования эконометрических временных рядов 39 Аннотация В представленной работе рассмотрена структура благосостояния граждан Российской Федерации за период 2000–2018 гг. В первой части статьи проанализированы данные репрезентативной выборки Российского мониторинга экономического положения и здоровья населения (РМЭЗ, RLMS) по индивидам в 2008–2017 гг., построены квантили 10%–95% по заработной плате с учетом годовой инфляции и проанализированы их колебания и изменения за 10 лет. Во второй части статьи приведен временной ряд индекса реальной заработной платы из набора динамических рядов макроэкономической статистики РФ в 2000–2018 гг. Выполнено моделирование временного ряда с помощью математических моделей ARIMA (p, d, q): построен стационарный временной ряд по данным индекса заработной платы. Результаты прогноза модели, найденной автоматически среди моделей ARIMA (p, d, q) с показателями d≤5, p≤5, сопоставлены с прогнозами моделей, полученных при p = 6 или q = 6 по двум метрикам. Указано значение информационного критерия Акаике (AIC) для построенных моделей. Предложены модели с p = 6 и q = 6, которые дают прогноз лучший, чем автоматически подобранная модель с показателями d≤5, p≤5. Это связано с сезонными факторами, присущими индексу заработной платы, из-за которых при прогнозировании следует учитывать данные 6-ти- и 12-ти-месячной давности. Показано, что индекс заработной платы достигает пика приблизительно раз в 6 месяцев, что связано с отпускными выплатами, приходящимися, в основном, на конец года и на летние месяцы. Дальнейшие исследования могут быть направлены на более совершенную по качеству декомпозицию временного ряда на тренд, сезонную составляющую и шум, а также на сравнение методик вычислений коэффициентов моделей ARIMA в разных статистических пакетах. Ключевые слова: Российский мониторинг экономического положения населения, РМЭЗ, RLMS, квантили, индекс реальной заработной платы, ARIMA, стационарность, временные ряды, прогнозирование, информационный критерий Акаике.	61
МИРОВОЗЗРЕНЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ И ОБЩЕСТВА
Молчанов К.В.	Диалектическое изучение английского языка в свете труда «Наука логики» Гегеля: новодиалектическое познание, диалектическое программирование и процессы мышления 20 Аннотация В статье обсуждается диалектическое изучение английского языка в свете труда «Наука логики» Гегеля. Это не обучение английскому языку, а исследование языка в широком смысле. В ходе исследования установлены некоторые связи между новодиалектическим познанием (включая диалектическое программирование) и английским языком. Основным результатом исследования стало выявление процессов мышления. Обсуждаемые положения определяют комплекс вопросов, касающихся диалектического познания. Результаты исследования могут быть использованы для развития гносеологии, программирования, лингвистики и психологии. Ключевые слова: диалектика, гносеология, мышление, программирование, лингвистика.	74