Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
Особенности применения комбинированного подхода к оцениванию неопределённости результатов измерений
Get PDFThe article exposes description of features of the combined approach application to the evaluation of measurement results uncertainty. The aim of this work is the justification and development of new science-driven approaches to achieve maximum efficacy of measurements on the criteria "accuracy/costs" at the stated level of confidence.It provides theoretical base for correctness of combined approach to assess measurement results uncertainty. There is proposition to conventionally divide measurement process into fragments – combining objects, each from shall be considered as individual element for evaluation. It is well known that combining objects can be formed by grouping individual components (resources) of the measurement process either via separate stages of the measurement process.Correctness of such approach is based on the application of "resource" and "process" approaches as regards identification of the factors that affect the measurement results uncertainty. This article provides recommendations on selection of model or empiric approach for evaluating of particular contributions from combining objects of different types into total uncertainty of the final measurement result. In order to improve the validity of empiric approach of the criteria of sufficiency of measurement method uncertainty examination was formulated. It is recommended to evaluate the total uncertainty of the final measurement result by complexation of evaluations of particular total uncertainty of the results for all fragments according to the uncertainties distribution law.It is determined two typical cases of effective application of the combined approach to evaluation of measurement results uncertainty: method of direct measurements and method of indirect measurements. This article considers features of effective application of the combined approach for both situations providing corresponding examples. Special attention is paid to the application of the combined approach to assessing the test results uncertainty. As distinct from the measurement process realized under normal conditions, testing process includes additional external influence factors that are determined by test conditions.Рассмотрены особенности эффективного применения комбинированного подхода к оцениванию неопределённости результатов измерений. Целью данной работы являлось обоснование и развитие новых наукоёмких подходов по достижению максимальной эффективности измерений по критерию «точность/трудоёмкость» при заданной степени доверия.Теоретически обоснована корректность комбинированного подхода к оцениванию неопределённости результатов измерений. Предложено процесс измерения условно делить на фрагменты – объекты комбинирования, каждый из которых следует рассматривать как самостоятельный элемент оценивания. Установлено, что объекты комбинирования могут быть сформированы путём группирования либо отдельных компонентов (ресурсов) процесса измерений, либо отдельных этапов процесса измерений.Корректность такого подхода обоснована применением «ресурсного» и «процессного» подходов к идентификации влияющих на неопределённость результата измерений. Приведены рекомендации по выбору модельного или эмпирического подходов для оценивания частных вкладов объектов комбинирования различного типа в суммарную неопределённость конечного результата измерений. Для повышения достоверности эмпирического подхода сформулирован критерий достаточности исследования неопределённости метода измерений. Оценивание суммарной неопределённости конечного результата измерений рекомендовано производить путём комплексирования оценок частных суммарных неопределённостей результатов всех фрагментов по закону распространения неопределённостей.Выделены два типичных случая эффективного применения комбинированного подхода к оцениванию неопределённости результатов измерений: метод прямых измерений и метод косвенных измерений. Рассмотрены особенности эффективного применения комбинированного подхода для обеих ситуаций на конкретных примерах. Особое внимание уделено применению комбинированного подхода для оценивания неопределённости результатов испытаний. В отличие от процесса измерений, реализуемого в нормальных условиях, в процесс испытаний вовлечены дополнительные факторы внешних воздействий, определённые условиями испытаний
Накладные вихретоковые преобразователи: системы возбуждения оптимального электромагнитного поля (обзор)
Get PDFDevelopment of technical tools with improved metrological and operational characteristics is the actual problem of the eddy current testing. Ensuring the optimal distribution of the electromagnetic excitation field in the testing zone carries out confident detection of the defects and determination of their geometrical parameters by means of eddy current testing. The purpose of the work was to conduct an analysis of scientific and technical information in the field of eddy current testing to study of the use of electromagnetic excitation fields with a priori specified properties, as well as to generalize and systematize the accumulated experience and approaches to conduct theoretical research in this direction.A review of publications in the field of non-destructive electromagnetic testing devoted to the improvement of the excitation systems of eddy current flaw probes was carried out. The authors considered approaches in which a uniform distribution of the electromagnetic field on the control object surface was achieved by linear and non-linear optimal synthesis of excitation systems, provided the immobility of the probe relative to the testing object. Analysis of eddy current probe designs with a homogeneous excitation field created by circular, rectangular tangential and normal coils, as well as by creating a rotational excitation field was carried out. The authors studied designs of the excitation coils of probes with fields of complex configuration characterized by the original fractal geometry which can increase the probability of identifying defects that were not amenable to detection by classical probes.Studies that suggested the formation of optimal configuration fields in a given area using magnetic cores, field concentrators made of conductive materials and specially shaped screens were analyzed. The authors studied approaches to the implementation of the optimal synthesis of excitation systems of probes with uniform sensitivity in the testing zone using surrogate optimization for cases of moving testing objects taking into account the speed effect.The experience, as well as the results of theoretical studies devoted to the problem of designing eddy current probes with uniform sensitivity in the testing zone due to the uniform density distribution of the induced currents flowing in the object were generalized and systematized. As a result, the classification of probes on a number of features that characterize the excitation systems was proposed.Актуальной задачей вихретокового контроля является разработка технических средств с улучшенными метрологическими и эксплуатационными характеристиками. Уверенное обнаружение дефектов и определение их геометрических параметров средствами вихретокового контроля осуществляется при обеспечении оптимального распределения электромагнитного поля возбуждения в зоне контроля. Цель работы заключалась в проведении анализа научно-технической информации в области вихретокового контроля для изучения сведений об использовании электромагнитных полей возбуждения с априори заданными свойствами, а также обобщения, систематизации накопленного опыта и подходов к проведению теоретических исследований в данном направлении.Проведён обзор публикаций в области неразрушающего электромагнитного контроля, посвящённых совершенствованию систем возбуждения преобразователей вихретоковых дефектоскопов. Рассмотрены подходы, в которых однородное распределение электромагнитного поля на поверхности объекта контроля достигается линейным и нелинейным оптимальным синтезом систем возбуждения при условии неподвижности преобразователя относительно объекта контроля. Проведён анализ конструкций вихретоковых преобразователей с однородным полем возбуждения, созданным круговыми, прямоугольными тангенциальными и нормальными катушками, а также за счёт создания вращательного поля возбуждения. Изучались конструкции катушек возбуждения преобразователей с полями сложной конфигурации, характеризующиеся оригинальной фрактальной геометрией, которые позволяют увеличить вероятность выявления дефектов, не поддающихся обнаружению классическими преобразователями.Также проанализированы исследования, в которых предлагается формирование полей оптимальной конфигурации в заданной зоне с применением магнитопроводов, концентраторов поля из проводящих материалов и экранов специальной формы. Изучались подходы к реализации оптимального синтеза систем возбуждения преобразователей с равномерной чувствительностью в зоне контроля с использованием суррогатной оптимизации для случаев движущихся объектов контроля с учётом эффекта скорости. Обобщён и систематизирован опыт, а также результаты теоретических исследований, посвящён-ных проблеме проектирования вихретоковых преобразователей с равномерной чувствительностью в зоне контроля, обусловленной однородным распределением плотности индуцированных токов, протекающих в объекте. Предложена классификация преобразователей по ряду признаков, характеризующих их системы возбуждения
Оценка влияния температурных эффектов в схемах геометрической калибровки оптико-электронных аппаратов
Get PDFA digital micromirror device (DMD) micromirrors periodic spatial structure is a measuring scale in interior orientation parameters calibration of optoelectronic devices problems, when using a DMD as a testobject. It is important that DMD micromirrors periodic spatial structure remains constant. Change in a DMD micromirrors spatial structure may occur due to heating. In addition to heating a DMD, an optoelectronic device photodetector is also subject to heating and, accordingly, change in its spatial structure. It is necessary to estimate change in a spatial structure of DMD micromirrors and an optoelectronic device photodetector.A DMD micromirrors spatial drift and a DMD micromirrors spatial drift together with a digital camera photodetector pixels spatial drift for operation 4 h are analyzed. The drift analysis consisted in the points array position assessing formed by a DMD and projected onto a digital camera. When analyzing only a DMD micromirrors drift, a digital camera was turned on only for shooting time for exclude digital camera influence. A digital camera did not have time to significantly heat up, during this time. After a digital camera it cooled to a room temperature.Average drift of all DMD micromirrors determines the accuracy of interior orientation parameters calibration of optoelectronic devices using a DMD in time. Maximum drift of all micromirrors after switching on is observed. Minimum DMD warm-up time is 60 min for average drift of all micromirrors less than 1 μm is necessary. Minimum DMD warm-up time is 120 min when using a DMD together with a digital camera is necessary.A DMD expansion uniformity determines the accuracy of interior orientation parameters calibration of optoelectronic devices using a DMD, because irregular expansion disturbs micromirrors periodicity. The average change in distance of neighboring points is less than 0.1 μm for every 20 min.Thus, a DMD can be used as a test-object in interior orientation parameters calibration of optoelectronic devices. The results can be used as compensation coefficients of change in DMD micromirrors spatial structure due to temperature effects during operation, if more accurate are necessary. При использовании цифрового микрозеркального устройства (Digital Micromirror Device – DMD) в качестве тест-объекта, периодическая структура микрозеркал которого является измерительной шкалой, в частности, в задачах геометрической калибровки оптико-электронных аппаратов (ОЭА), важно, чтобы пространственная структура микрозеркал оставалась постоянной. Изменение пространственной структуры может произойти из-за нагрева. Помимо нагрева DMD, фотоприёмник ОЭА также подвержен нагреву, и соответственно изменению его пространственной структуры. Цель работы заключалась в оценке величины изменения пространственной структуры DMD и фотоприёмника ОЭА. Проведён анализ пространственного дрейфа микрозеркал DMD и пространственного дрейфа микрозеркал DMD совместно с пространственным дрейфом пикселей фотоприёмника цифровой камеры за 4 ч работы. Анализ дрейфа заключался в оценке положения массива точек сформированного DMD и спроецированного на цифровую камеру. Для исключения влияния цифровой камеры при анализе дрейфа обусловленного микрозеркалами DMD цифровая камера включалась только в течении съёмки. За это время цифровая камера не успевала существенно нагреться. После чего она остывала до температуры помещения.Средняя величина дрейфа всех микрозеркал влияет на точность при необходимости геометрической калибровки ОЭА при помощи DMD длительное время. После включения наблюдается максимальный дрейф всех микрозеркал. Чтобы средняя величина дрейфа всех микрозеркал была не более 1 мкм необходимо минимальное время прогрева DMD – 60 мин. При использовании DMD совместно с цифровой камерой требуемое минимальное время прогрева DMD – 120 мин.Равномерность расширения DMD будет определять точность геометрической калибровки ОЭА с помощью DMD, поскольку при неравномерном расширении будет нарушаться периодичность микрозеркал, т. е. не будет известно взаимное расположение микрозеркал друг относительно друга. Среднее изменение расстояний между соседними точками – не более 0,1 мкм за каждые 20 мин работы.Таким образом, DMD можно использовать в качестве тест-объекта в задачах геометрической калибровки ОЭА. При необходимости более точных геометрических калибровок ОЭА полученные результаты можно использовать в качестве коэффициентов компенсации изменения пространственной структуры DMD из-за температурных эффектов в процессе работы
Динамические характеристики ёмкостных датчиков влажности
Get PDFThe sensor design features and the sensing material properties which can influence the response time of the polymer-based capacitive humidity sensors are shortly discussed. The ways of specifying the dynamic properties of capacitive humidity sensors in technical data sheets by the leading companies on the market are briefly characterized and discussed.The schematic view and operation of the experimental setup for determining of the dynamic parameters of capacitive humidity sensors at different temperatures of humid air are described. The dynamic behaviour of polymer-based capacitive humidity sensors was registered as the measurement profiles for both positive and negative step changes in humidity level. The response and recovery times, as well as the time constants for the exponential approximation fits of the step responses, were determined either graphically or analytically, based on the collected data.The changes of these parameters under atmospheric pressure within the temperature range from – 30 °C to + 20 °C were analysed. The exemplary transient measurement profiles are shown, together with the illustrations of the graphical method for determining the response and recovery times. Also, the plots of the relationship between response and recovery times as well as time constants, and temperature, are presented. Some explanations of the obtained results are suggested.Рассмотрены конструктивные параметры и свойства чувствительных материалов, влияющие на время отклика ёмкостных датчиков влажности на основе полимеров. Выполнен краткий обзор и анализ способов определения динамических характеристик ёмкостных датчиков влажности в технической документации ведущих производителей, представленных на рынке.Приведено описание схемы и работы экспериментальной установки для определения динамических характеристик ёмкостных датчиков влажности при различных значениях температуры влажного воздуха. Динамические характеристики ёмкостных датчиков влажности на основе полимеров определялись в виде отклика выходного сигнала при ступенчатом изменении влажности как с положительным, так и с отрицательным шагом. Времена отклика и восстановления, а также постоянные времени для экспоненциальной аппроксимации отклика на ступенчатое воздействие, определялись на основе результатов измерений графически либо аналитически.Проанализированы изменения указанных параметров в пределах температур от – 30 °С до + 20 °С при атмосферном давлении. Приведены примеры полученных переходных характеристик, проиллюстрирован графический метод определения времён отклика и восстановления. Представлены графики зависимости времён отклика и восстановления, а также постоянных времени, от температуры. Предложены возможные объяснения полученных результатов
Выходные характеристики графеновых полевых транзисторов
Get PDFThe use of graphene, which has high mobility of charge carriers, high thermal conductivity and a number of other positive properties, is promising for the creation of new semiconductor devices with good output characteristics. The aim was to simulate the output characteristics of field effect transistors containing graphene using the Monte-Carlo method and the Poisson equation.Two semiconductor structures in which a single layer (or monolayer) of graphene is placed on a substrate formed from 6H-SiC silicon carbide material are considered. The peculiarity of the first of them is that the contact areas of drain and source were completely located on the graphene layer, the length of which along the longitudinal coordinate was equal to the length of the substrate. The second structure differed in that the length of the graphene layer was shortened and the drain and source areas were partly located on the graphene layer and partly on the substrate.The main output characteristics of field-effect transistors based on the two semiconductor structures considered were obtained by modeling. The modeling was performed using the statistical Monte Carlo method. To perform the simulation, a computational algorithm was developed and a program of numerical simulation using the Monte-Carlo method in three-dimensional space using the Poisson equation was compiled and debugged.The results of the studies show that the development of field-effect transistors using graphene layers can improve the output characteristics – to increase the output current and transconductance, as well as the limit frequency of semiconductor structures in high frequency ranges.Использование графена, который обладает высокой подвижностью носителей заряда, высокой теплопроводностью и рядом других положительных свойств, является перспективным для создания новых полупроводниковых приборов с хорошими выходными характеристиками. Целью работы являлось моделирование выходных характеристик полевых транзисторов, содержащих графен, с использованием метода Монте-Карло и решения уравнения Пуассона.Рассмотрены две конструкции полупроводниковых структур, в которых одиночный слой (или монослой) графена располагается на подложке, сформированной из материала карбид кремния типа 6Н-SiC. Особенностью первой из них является то, что контактные области стока и истока полностью располагались на слое графена, длина которого вдоль продольной координаты равнялась длине подложки. Конструкция второй структуры отличалась от первой конструкции тем, что длина слоя графена была укорочена и области стока и истока частично располагались на слое графена, а частично на подложке.Путём моделирования получены основные выходные характеристики полевых транзисторов, построенных на основе двух рассмотренных полупроводниковых структур. Моделирование выполнялось с использованием метода статистического моделирования – метода Монте-Карло. Для выполнения моделирования был разработан вычислительный алгоритм, составлена и отлажена программа численного моделирования методом Монте-Карло в трёхмерном пространстве с использованием уравнения Пуассона.Результаты выполненных исследований показывают, что разработка полевых транзисторов с использованием слоёв графена может улучшить выходные характеристики – увеличить выходной ток и крутизну, а также повысить предельную частоту работы полупроводниковых структур в высокочастотных диапазонах
Математическая модель сенсора с открытой областью пространства
Get PDFFor the effective use of dielectric sensors, optimization of the design parameters of the sensors, such as the depth of penetration of the electromagnetic fi and the magnitude of the sensor signal, is of great importance. The purpose of the work was to build a mathematical model of a sensor with an open area of space and calculate its parameters.Results of main parameters calculations of the open space sensor are presented. Methods of integral equations and mirror images are used for numerical 2D modeling. The surface of each electrode was considered as two parallel lamellae. This approach simplifi the procedure for numerically solving a two-dimensional problem. It allows you to calculate the electric fi of fl layered media with less time, using less powerful computers. The numerical calculation program is implemented in MAPLE.The program adequacy was checked for a sensor made on one-sided foil Tefl (ε1 = 2,3) with a thickness of b = 1.0 mm. The electric fi was calculated for the sensor in a three-layer medium. The calculated picture of the fi showed that the distribution of force lines is not uniform. It was found that the depth of the control zone does not depend on the metallization of the sensor surface. The depth of the control zone for an open-type sensor is in the same range as the depth of the control zone for fl overhead measuring capacitorsan analog of fringing electric fi d (FEF) sensors.Для эффективного применения диэлектрометрических сенсоров большое значение имеет оптимизация конструктивных параметров сенсоров, таких как глубина проникновения электромагнитного поля, величина сигнала сенсора. Цель работы заключалась в построении математической модели сенсора с открытой областью пространства и расчёте его параметров.Представлены результаты расчёта основных параметров сенсора открытого пространства. Для численного 2D моделирования использованы методы интегральных уравнений и зеркальных отображений. Поверхность каждого электрода рассматривалась в виде двух параллельных ламелей. Такой подход упростил процедуру численного решения двухмерной задачи. Он позволяет выполнять расчёт электрических полей плоских слоистых сред с меньшими временными затратами, с использованием менее мощных компьютеров. Программа численных расчётов реализована в MAPLE.Проверка адекватности программы осуществлялась для сенсора, выполненного на одностороннем фольгированном тефлоне (ε1 = 2,3) толщиной b = 1,0 мм. Для сенсора выполнен расчёт электрического поля в трёхслойной среде. Расчётная картина поля показала неоднородность распределения силовых линий. Установлено, что глубина зоны контроля не зависит от металлизации поверхности сенсоров. Глубина зоны контроля для сенсора открытого типа лежит в том же диапазоне, что и глубина зоны контроля для плоских накладных измерительных конденсаторов – аналог fringing electric field (FEF) sensors (сенсоров окаймляющего электрического поля).Созданная модель позволяет проводить обоснованный выбор конструкции и параметров электроёмкостного сенсора открытого типа, определять метрологические характеристики измерительного устройства, решать вопрос технической осуществимости поставленной задачи
Система оценки эффективности устройств временного ослепления
Get PDFThe development of non-lethal weapons and, in particular, temporary blinding devices is associated with problem of choosing boundaries of effectiveness. The aim of present work is determination of criteria for estimation of the effects of visual jamming devices action on the naked eye.The present-day scoring system used for effectiveness estimation of laser temporary blinding devices is based on maximum permissible exposure and/or accessible emission level defined for each hazard class in accordance with operating standard.In the present work we carried out analysis and modeling of the cases of application of temporary blinding laser devices. The proposed scoring system was founded on international standard IEC 60825-1-2014 as well as Manual on Laser Emitters and Flight Safety. The modeling of bright light action on observer eye was rested on CIE General Disability Glare Equation and provided quantitative description of jamming effectiveness. The main parameters used in this model and dictated by ambient light level and human eye characteristics, were veiling luminance and angle of distinguishing objects under it.In terms of exposition level and perception effects we determined six zones – unallowed, hazard, temporary blinding, discomfort, alerting, completely safe. Proposed system combined with modeling provides with visual demonstration of perceived light source and allows to describe human physiological sensation and to establish the fact of jamming at different distances. This system was the basis of the development of temporary blinding device for revelation of safe but effective spatial boundaries of action.Разработка оружия нелетального действия, в частности устройств временного ослепления, сопряжена с проблемой выбора эффективных границ действия. Целью данной работы являлось установление критериев оценки действия устройств постановки зрительных помех невооружённому глазу.Для определения эффективности действия представленных на рынке лазерных устройств временного ослепления обычно используется система оценки, основанная на предельно допустимом уровне излучения и/или предельной интенсивности излучения для выбранного класса опасности в соответствии с действующим стандартом.В данной работе проведён анализ и моделирование ситуаций применения устройств временного ослепления на основе лазеров. Предложена система оценки, основанная как на международном стандарте IEC 60825-1-2014, так и на руководстве по лазерным излучателям в аспекте безопасности полётов. Моделирование воздействия яркого излучения на глаз наблюдателя базировалось на основном уравнении слепящей блесткости (CIE General Disability Glare Equation) и обеспечивало количественную оценку эффективности постановки помех. В качестве основных параметров в модели использовались величины яркости засветки и угол различения объектов под ней, которые определялись параметрами человеческого глаза и внешней среды.По уровню экспозиции и проявляемому эффекту было выделено шесть зон – запрещённая, опасная, временного ослепления, дискомфортная, оповещения, полностью безопасная. В совокупности с моделированием данная система позволяет описать физиологические ощущения человека, дать наглядное изображение воспринимаемого источника света и установить факт постановки помех на различных расстояниях. Эта система была положена в основу разработки устройства временного ослепления для выявления безопасных и эффективных пространственных границ действия.
Измерение элементов структуры стали в специализированном модуле программы обработки изображений «IMAGE-SP»
Get PDFGrain size is one of the most important characteristics of the microstructure of metals and alloys. Determination of the grain size of steel is regulated by Standart 5639-82 "Steels and alloys. Methods for detection and determination of the grain size". Standart includes determining the grain score by comparison with reference scales, as well as manual measurement methods. The use of image processing software opens up new opportunities for the materials analysis, including for the quantitative metallographic analysis of steels and alloys. The purpose of this work was to test the specialized "Metallography" module to determine the grain score of the image processing software "IMAGE – SP", as well as to check the reliability of the obtained results using the example of ferritic and austenitic steels.In the "Metallography" module, the analysis of standard images of annex No. 3 of Standart 5639-82, as well as real images of the structures of ferritic and austenitic steel, is carried out. It is shown that the results correspond to the definition of the Standart grain score. The divergence in the results is 1 point, which is acceptable.The active development of software products for the quantitative analysis of images in metallography will make it possible to legitimize the methods of computer measurement of parameters of the structures of metals and alloys by creating appropriate standards. Successful testing of the specialized "Metallography" module demonstrates opportunities and prospects for further development of specialized software products for measuring quantitative values of metal and alloy structures. The active development of software for quantitative analysis of the images in metallography will make it possible to legalize methods for measuring parameters of metal and alloy structures by computer techniques.Размер зерна является одной из наиболее важных характеристик микроструктуры металлов и сплавов. Определение размера зерна стали регламентируется ГОСТ 5639-82 «Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна» и включает определение балла зерна сравнением с эталонными шкалами, а также ручные способы измерений. Применение программ обработки изображений открывает новые возможности для анализа материалов, в том числе для количественного металлографического анализа сталей и сплавов. Целью данной работы являлось тестирование специализированного модуля «Металлография» по определению балла зерна программы обработки изображений «IMAGE – SP», а также проверка достоверности получаемых результатов на примере ферритных и аустенитных сталей.В модуле «Металлография» проведён анализ стандартных изображений приложения № 3 ГОСТ 5639-82, а также реальных изображений структур ферритной и аустенитной стали. Показано, что результаты соответствуют определению балла зерна по ГОСТу. Расхождение в результатах составляет 1 балл, что является допустимым.Успешное тестирование специализированного модуля «Металлография» демонстрирует возможности и перспективность дальнейшей разработки специализированных программных продуктов для измерения количественных показателей структуры металлов и сплавов. Активная разработка программных продуктов для количественного анализа изображений в металлографии позволит узаконить методы компьютерного измерения параметров структур металлов и сплавов путём создания соответствующих стандартов
Методика снижения потерь информации в асинхронном двоичном однофотонном канале связи с приёмником на основе счётчика фотонов
Get PDFReceiving modules of single-photon communication systems should provide the smallest loss of transmitted information when measuring low-power optical signals. In this regard, it is advisable to use photon counters. They are the most highly sensitive, but characterized by data recording errors. The aim of this work was to develop a method for determining the intensity of recorded optical signal in a singlephoton communication channel with a receiving module based on a photon counter, which ensures the least probability of erroneous registration of transmitted binary symbols.Methods of achieving the least loss of information in asynchronous photon binary communication channel with a receiver-based photon counter has been developed. A device for implementing this methods has been created. The method is based on using the statistical distribution of the mixture of the number of dark and signal pulses received at the output of the photon counter when registering binary symbols "0" Pst 0 (N ) and symbols "1" Pst 1 (N ). The essence of the method consists in determining the intensities of optical signals for transmitting binary symbols ("0" and "1") and threshold levels of the pulses N1 and N2 registered at the output of the photon counter. The method allows to determine the lower and upper threshold levels of recorded pulses and the intensity of optical signals in the transmission of binary data. Moreover, the probability of erroneous registration of binary symbols is minimal.Приёмные модули однофотонных систем связи при измерении маломощных оптических сигналов должны обеспечивать наименьшие потери передаваемой информации. В этой связи целесообразно использовать счётчики фотонов, которые являются высокочувствительными, однако характеризуются ошибками регистрации данных. Цель работы – разработать методику определения интенсивности регистрируемого оптического излучения в канале однофотонной связи с приёмным модулем на основе счётчика фотонов, позволяющую уменьшить вероятность ошибочной регистрации передаваемых двоичных символов.Разработаны методика снижения потерь информации в асинхронном двоичном однофотонном канале связи с приёмником на основе счётчика фотонов и устройство, её реализующее. Данная методика основана на использовании статистических распределений смеси числа темновых и сигнальных импульсов, полученных на выходе счётчика фотонов при регистрации двоичных символов «0» Pst 0 (N) и «1» Pst 1 (N). Сущность методики заключается в определении интенсивностей оптических сигналов для передачи двоичных символов («0» и «1») и пороговых уровней N1 и N2 импульсов, зарегистрированных на выходе счетчика фотонов. Методика позволяет определить нижний и верхний пороговые уровни зарегистрированных импульсов, а также интенсивности оптических сигналов при передаче двоичных символов, обеспечивающие уменьшение вероятности ошибочной регистрации двоичных данных
Автоматизированные приборы неразрушающего контроля на базе смартфона
Get PDFCurrently, non-destructive testing is an interdisciplinary field of science and technology that serves to ensure the safe functioning of complex technical systems in the face of multifactorial risks. In this regard, there is a need to consider new information technologies based on intellectual perception, recognition technology, and general network integration. The purpose of this work was to develop an ultrasonic flaw detector, which uses a smartphone to process the test results, as well as transfer them directly to an powerful information processing center, or to a cloud storage to share operational information with specialists from anywhere in the world.The proposed flaw detector consists of a sensor unit and a smartphone. The exchange of information between the sensor and the smartphone takes place using wireless networks that use "bluetooth" technology. To ensure the operation of the smartphone in the ultrasonic flaw detector mode, the smartphone has software installed that runs in the Android operating system and implements the proposed algorithm of the device, and can serve as a repeater for processing data over a considerable distance (up to hundreds and thousands of kilometers) if it necessary.The experimental data comparative analysis of the developed device with the Einstein-II flaw detector from Modsonic (India) and the TS-2028H+ flaw detector from Tru-Test (New Zealand) showed that the proposed device is not inferior to them in terms of such characteristics as the range of measured thicknesses, the relative error in determining the depth defect and the object thickness. When measuring small thicknesses from 5 to 10 mm, the proposed device even surpasses them, providing a relative measurement error of the order of 1 %, while analogues give this error within 2–3 %.В настоящее время неразрушающий контроль является междисциплинарной областью науки и техники, служащей обеспечению безопасного функционирования сложных технических систем в условиях многофакторных рисков. В связи с этим возникает необходимость рассмотреть в этой области новые информационные технологии, основанные на интеллектуальном восприятии, технологии распознавания, повсеместной сетевой интеграции. Целью данной работы являлась разработка ультразвукового дефектоскопа, который использует смартфон для обработки результатов контроля, а также передачи их непосредственно в центр обработки информации, обладающий мощным оборудованием, или в облачное хранилище, что позволит получать доступ к оперативной информации для её изучения и обработки любому специалисту из любой точки мира.Предложенный дефектоскоп состоит из сенсорного блока и смартфона. Обмен информацией между сенсором и смартфоном происходит с помощью беспроводных сетей, которые используют технологию «bluetooth». Для обеспечения работы смартфона в режиме ультразвукового дефектоскопа в смартфон инсталлировано программное обеспечение, которое работает в среде операционной системы Android и реализует предложенный алгоритм работы прибора, а при необходимости автоматически может выполнять роль ретранслятора для обработки данных на значительном расстоянии (до сотен и тысяч километров).Сравнительный анализ экспериментальных данных разработанного устройства с дефектоскопом Einstein-II компании Modsonic (India) и дефектоскопом TS-2028H+ компании Tru-Test (New Zealand) показал, что предложенное устройство не уступает им по таким характеристикам, как диапазон измеряемых толщин, относительная погрешность определения глубины залегания дефекта и толщины объекта. При измерении малых толщин от 5 до 10 мм, предложенное устройство даже превосходит их, обеспечивая относительную погрешность измерения порядка 1 %, в то время как аналоги дают эту погрешность в пределах 2–3 %