Devices and Methods of Measurements (E-Journal) / Приборы и методы измерений
Not a member yet
490 research outputs found
Sort by
ИДЕНТИФИКАЦИЯ НОМИНАЛЬНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВИАЦИОННЫХ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВ
Get PDFThe existing methods only allowed to determine the dynamic or average characteristics of specific copies of gas temperature sensors as the airflow test results of a limited number of specific copies of gas temperature sensors were carried out on a certified airflow equipment. The actual operating conditions of aircraft gas temperature sensors significantly differ from those at airflow equipment. The aim of the study was to develop methods of recalculation of a test results of a limited number of gas temperature sensors that were received at certified airflow equipment and to get nominal dynamic characteristics of a particular type of gas temperature sensors in the anticipated operating conditions.This study offers the algorithm for the identification of the nominal dynamic characteristics of gas temperature sensors that are used to measure the temperature of gases in aircraft gas turbine engines. The algorithm makes it possible to 1) register the transient characteristics of gas temperature sensors of a particular type at a predetermined rate of air flow, 2) calculate the heat transfer coefficient between the gas temperature sensors and the air flow at each airflow rate, 3) measure the average transient characteristics of the gas temperature sensors at each airflow rate, 4) set the parameters of the hyperbolic function of the nominal variables of the time constants of selected gas temperature sensors from the heat transfer coefficient. The heat transfer coefficient is calculated based on the expected operating conditions of the gas temperature sensors.The result of the study was that the parameters of the hyperbolic function of the nominal variables of the time constants for the dynamic model of the second order gas temperature sensors were found. The developed method makes it possible to predict the dynamic performance of the specific types of gas temperature sensors in the expected operating conditions.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПЛОСКОГО ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ МЕТОДОМ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТЕЙ ПРОХОДЯЩИХ ПУЧКОВ
Get PDFThe aim of the present work is the theoretical justification of new refractive index determination technique for a homogeneous transparent plane dielectric layer. It uses intensity measurements for two polarizations of transmitting electromagnetic beam and does not take into consideration phase relationships and phase parameters of testing field at unknown thickness of a layer.For this purpose, the layer transmission energy coefficients for two linear polarizations of an electromagnetic beam, orthogonal and parallel to the plane of incidence, are studied to be dependent on the layer thickness and its refractive index. We have found the function of energy transmission coefficients for these polarizations, which does not depend on the layer thickness and is characterized bIt is shown that this function provides the opportunity to determine the layer refractive index uniquely. It can be made analytically using the inverse function, and also with the help of experimental calibration technique for the initial function. The influence of losses on the method efficiency is investigated, and it is established, that the presence of absorption causes appearance of separated zones of refractive index variation, where the method becomes inoperative. However, at absorption index values of the order of 10–5 the method can be applied, but in the bounded domain of refractive index variation.So, it is established that the proposed methods provides the opportunity to determine the refractive index of a plane dielectric layer under conditions of low and null value of absorption using the intensity measurements for two orthogonal polarizations of transmitting electromagnetic radiation.
ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
Get PDFHigh values of residual stresses is one of the most common reason of breaking lots of metal constructions, including rails. These stresses can reach values of flow limit, especially in the area of faults. Estimation of residual stresses values allows to get information about technical condition of the rail and also allow to avoid abnormal situations So, the aim of the research is creating the model of stress-strain state of the rail, which was hardened in its top and bottom, and to compare modeling results with experimental measurements of stresses and discrepancy of the housing.For creating the model and making evaluations by finite element method we used a program COMSOL. Forces on the top and bottom of the rail cause tension stresses, forces on the web of the rail cause tensile stresses. We compared calculated values of stresses with discrepancy of the housing. The discrepancy of the housing is informative characteristic for estimating the residual stresses according to standards. For experimental measurements we used an acoustic structuroscope SEMA. This structuroscope uses the acoustoelastic phenomenon for measurements. We made measurements of the five rails.According to the calculation results of the model, critical discrepancy of the housing in 2 mm corresponded to the following values of maximum stresses: –54 MPa in the top of the rail, 86 MPa in the web and –62 MPa in the bottom of the rail. Experimental measurements are the following: from –48 MPa to – 64 MPa in the top of the rail, 54 MPa to 93 MPa in the web of the rail, and –59 MPA to –74 MPa in the bottom of the rail. Absolute error was ±5 MPa.Thus we created the model, which allowed to analyze strain-stress state and compare real values of stresses with discrepancy of the housing. Results of the modeling showed coincidence with structure of distribution of residual stresses in five probes of rails. Одной из наиболее частых причин разрушения многих металлических конструкций, в том числе и рельсов, является высокий уровень остаточных напряжений, которые могут достигать предела текучести, особенно в области дефектов. Знание величины внутренних напряжений в рельсах позволит получить информацию об их техническом состоянии, благодаря чему можно избежать аварийных ситуаций. Цель работы заключалась в создании модели напряженно-деформированного состояния рельса с учетом термического упрочнения головки и подошве и дальнейшего сопоставлении результатов моделирования с измерениями напряжений, полученных в ходе эксперимента.Создание, а также расчет модели методом конечных элементов проводился в программной среде COMSOL. К головке и подошве рельса в продольном направлении были приложены силы, вызывающие сжимающие напряжения, к шейке рельса – силы, вызывающие растягивающие напряжения. Уровень напряжений, полученный при расчете модели рельса, был сопоставлен с соответствующим расхождением паза, который является информативным параметром при оценке уровня остаточных напряжений согласно действующему стандарту. Экспериментальные измерения выполнялись акустическим структуроскопом СЭМА, в основе которого лежит использование явления акустоупругости. Измерения выполнялись на пяти полнопрофильных пробах рельса.Согласно результатам расчета модели, критическому уровню расхождения паза в 2 мм соответствует следующий уровень максимальных напряжений: –54 МПа в головке, 86 МПа в шейке и –62 МПа в шейке рельса. При проведении экспериментального исследования для различных рельсов получены следующие значения: от –48 МПа до –64 МПа в головке, от 54 МПа до 93 МПа в шейке рельса, от –59 МПа до –74 МПа в подошве рельса, погрешность измерения составила ±5 МПа.Таким образом создана модель, позволяющая проводить анализ напряженно-деформированного состояния рельса и сопоставлять значение напряжений в рельсе с расхождением паза, выполненного в полнопрофильной пробе рельса. Результаты моделирования остаточных напряжений показали совпадение характера распределения напряжений с экспериментально полученными данными по пяти пробам рельсов.
ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ УСИЛЕНИЕ СИГНАЛОВ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ГРАВИИНЕРЦИОННОМ ДАТЧИКЕ
Get PDFThe challenges of designing simple, reliable, and high sensitivity graviinertial sensors are investigated. The sensor comprises a proof mass (PM) and is fixed with the housing by the elastic torsion suspension. PM makes small rotations under the action of gravitational forces or inertial forces.The distinctive features of the sensor are that the differential electrostatic system provides simultaneous reading of the desired signal and a control the torsional rigidity of suspension. In addition, the PM's rotational angular velocity transforms in the alternating current flowing through the capacitors. The presence of аlternating current (AC) voltage sources allows to get the parametric amplification of AC and significantly to improve the sensitivity of the sensor. In the simplest case, the sensor does not contain any feedback circuits.As an example, calculations of the micromechanical linear accelerations confirm that the periodic modulation of the coefficient of elastic stiffness of the suspension can significantly increase the sensitivity in the low frequency range, even in the absence of parametric resonance.Conditions for suppressions of background current participating in the output signal from a parametric pumping due to the asymmetry of the differential circuits are set. The frequency characteristics calculations of the sensor were carried out. It is expected, that the proposed sensor design ensures minimum noise level, which can be achievable in the graviinertial sensors. This design and the constructed theory can serve as a basis for creating a wide range of graviinertial devices operating on a movable base, for example, linear and angular accelerometer, gravity gradiometer, gravimeters, and inclinometers, which can be realized in the hybrid and in the micromechanical versions
АНАЛИЗ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ ИСХОДНЫХ ПОДЛОЖЕК АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ МЕТОДОМ СКАНИРУЮЩЕГО ЗОНДА КЕЛЬВИНА
Get PDFКЛАССИФИКАЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ И ОЦЕНКА ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ НА ОСНОВЕ БИОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ
Get PDFClassification of technical means of physical exercise and sport taking into account the current state of sports science is one of the important tasks that allow planning the development of promising trends in training equipment technologies. Existing approaches to grouping technical means of physical training do not adequately take into account the biomechanical regularities of structuring exercises and their effectiveness. The aim of this work was to build a new approach to the classification of such devices taking into account the regularities above.The article suggests the system of grouping means of physical training that includes picking out biomechanically substantiated levels of physical exercise structuring (psycho-informational, physiological and mechanical levels) as final targets, similar input levels of impact and the appropriate means. As a result, digital indexing of the above targets was proposed which allows to group and present the technical means in the form of matrix depending on the combination of the indexes and to determine promising trends in novel developments finding the blank areas in the matrixIn accordance with the proposed classification by the example of technical means of strength training, the concept of the biomechanical efficiency of the devices is introduced for the first time, for which specific numerical coefficients were introduced such as spatiality, inertia and energy dissipation.The paper presents a qualitative analysis of the typical means of strength training in terms of biomechanical efficiency, which showed the prospect of engineering technical devices with many degrees of freedom using the friction method of creating the resistance when training
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ДАЛЬНОМЕРА НА ОСНОВЕ СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЙ
Get PDFThe wide using of digital photography has led to significant progress in the development of the theory and methods of restoring the three-dimensional space picture on base of two-dimensional digital images. To solve the problem of increasing the measurements accuracy of such systems, it is necessary to take into account the influence of a number of destabilizing factors. The aim of this work was development of technique for accounting and compensating of destabilizing factors influence, such as the deviation from the horizontal position line of the stereo pair lens, the non-parallelism of the lenses optical axes, the mutual inclination of the photo detector matrices, and the distortion of the stereo camera optical system for increasing of the measurements accuracy of rangefinder based on the correlation analysis of the stereo image.A software application has been developed for analyzing the optical distortions of serially produced lenses, which allows to visually demonstrate the distortions nature and to determine the polynomial coefficients for compensating of the optical distortion.It is obtained that for the Fujifilm FinePix Real 3D stereo camera the distortion of the digital image reaches ± 20–35 pixels at the edges of the photo detective matrix and is not the same for the first and second lenses. The difference in the optical distortion values is due to the unequal slope of the photo detector matrix to the optical axis of the objective. Compensating polynomials for the optical system distortions of the first and second lenses of the stereo camera are experimentally determined.The range object expression from the stereo images taking into account the optical distortion compensation is obtained. It is shown for increasing of the measurements accuracy, the determining factor is not the absolute value of the lenses distortion, but the difference in the optical distortions of the stereo camera lenses, depending on the difference of the measured object coordinates of the on the photo detective matrices. Experimental studies of the developed technique for distortions compensation showed a decrease of the absolute measurements error more than by an order of magnitude at distances up to 100 m. Широкое использование цифровой фотосъемки обусловило значительный прогресс в развитии теории и методов восстановления трехмерной картины пространства по двумерным цифровым изображениям. Для решения задачи повышения точности измерений таких систем необходимо учитывать влияние ряда дестабилизирующих факторов. Целью данной работы являлась разработка методики учета и компенсации влияния дестабилизирующих факторов, таких как отклонение от горизонтальной линии положения камер стереопары, непараллельность оптических осей объективов, взаимный наклон фотоприемных матриц и искажения оптической системы стереокамеры для повышения точности измерений дальномера на основе корреляционного анализа стереоизображения.Разработано программное приложение для анализа оптических искажений серийно выпускаемых объективов, позволяющее наглядно показать характер искажений и определить коэффициенты полинома, компенсирующего оптические искажения. Получено, что для стереофотокамеры Fujifilm FinePix Real 3D дисторсия цифрового изображения достигает величины ±20–35 пикселей на краях фотоприемной матрицы и неодинакова для первого и второго объективов. Различие в значениях оптических искажений обусловлены неодинаковым наклоном фотоприемной матрицы к оптической оси объектива. Экспериментально определенны полиномы, компенсирующие искажения оптической системы первого и второго объективов стереокамеры.Получено выражение для расчета дальности до объекта по стереоизображению с учетом компенсации оптических искажений. Показано, что для повышения точности измерения расстояний определяющим фактором является не абсолютное значение дисторсии объективов, а разность вносимых оптических искажений объективов стереокамеры в зависимости от разности координат измеряемого объекта на фотоприемных матрицах. Экспериментальные исследования разработанной методики компенсации искажений показали уменьшение абсолютной погрешности измерений более чем на порядок при измерениях на расстояниях до 100 м.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА ЦИФРОВОЙ КАМЕРЫ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ ЦИФРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Get PDFDigital images provide to determine photometric and colorimetric properties of objects subject to validation all elements of a measuring channel (digital camera, software, display) and solve the problem of their limited dynamic ranges. The aim of the study was to explore the dynamic range of a digital camera for use in photometric and colorimetric measurements.The Laboratory of Photonics at the Institute of Microelectronics and Optoelectronics (Warsaw Technical University, Poland) conducted a comparative experiment to determine the threshold of sensitivity, linearity and range of application the digital camera. Color target sets with certified brightness and chromaticity were created at the terminals and recorded with a digital camera with different exposure times. The authors propose a method to extend the dynamic range of a digital camera for red, green and blue color channel of intensities by pairing the calibration dependencies, and determine the true brightness and color of a point on the object by calculation.Calibration dependencies (triads) of digital camera for red, green and blue color channels intensities were constructed. These dependences allow determining lower and upper bounds of the dynamic range. Each triad has a form of the hysteresis loop. The experiment showed that the accuracy of this method is ± 3–5 %. Цифровые изображения позволяют определять фотометрические и колориметрические свойства объектов при условии валидации всех элементов измерительного канала (цифровой камеры, программного обеспечения, дисплея) и решения проблемы ограничения их динамических диапазонов. Целью работы являлось исследование динамического диапазона цифровой камеры для ее дальнейшего использования в фотометрических и колориметрических измерениях.Лаборатория фотоники в Институте микроэлектроники и оптоэлектроники (Варшавский технический университет, Польша) проводила сличительный эксперимент для определения порога чувствительности, линейности и диапазона применения цифровой камеры. Цветовые мишени были созданы на дисплее в виде аттестованных цветовых однородных полей и регистрировались с помощью цифровой камеры с пошагово увеличивающимся временем экспозиции, а затем осуществлялась обработка изображений и калибровка камеры в красном, зеленом и синем цветовых каналах для получения калибровочных зависимостей. Авторами предложен метод расширения динамического диапазона цифровой камеры для красного, зеленого и синего цветовых каналов интенсивностей посредством сопряжения градуировочных зависимостей и определения истинной яркости точки на объекте расчетным путем.Полученные калибровочные зависимости (триады) имели форму петли гистерезиса и позволили расчетным путем расширить динамический диапазон. Эксперименты показали, что точность данного метода составляет ± 3–5 %.
ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ВИБРАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕДУРЫ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ
Get PDFAn experimental instrument complex which includes hardware for performing complex procedures using electrical shock massager frictional action was performed. The aim of the study was to influence the additional vibration effect on the efficiency of the procedure of electrostimulation.In order to increase the efficiency of the procedure electrostimulation authors proposed to carry it out with using of massager shock-friction action. The changes of muscular indicator on different stimulation treatments was shown after a series of seven treatments .Results of the processing of the experimental data and its subsequent analysis found that the use of the vibration exposure is accompanied by increase of load parameters in untrained volunteers. The increase in contact area due to decrease in the distance between the nozzle and the axis of rotation of the tumbler body surface, increases the electrical efficiency of the procedure.On the basis of a generalized analysis of data reflecting the effect of inappropriate electrical stimulation, it was established that, in order to achieve the best results, oscillatory systems providing shock-friction mode of its interaction with the skin surface, in particular a shock-frictional massager, were used.Целью работы являлось изучение влияния дополнительного вибрационного эффекта на эффективность процедуры электростимуляции. Описан экспериментальный приборный комплекс, который включает в себя аппаратный комплекс для выполнения процедуры электростимуляции с использованием массажера ударно-фрикционного действия.С целью повышения эффективности выполнения процедуры электростимуляции авторами предложено осуществлять ее с использованием массажера ударно-фрикционного действия. Рассмотрены изменения динамометрических характеристик у волонтеров до начала процедур стимуляции и по окончании серии из семи процедур.В результате обработки полученных экспериментальных данных и их последующего анализа установлено, что применение вибрационного воздействия сопровождается приростом динамометрических параметров у нетренированных волонтеров. Также отмечено, что увеличение частоты вращения насадки при ударно-фрикционном воздействии с 20 до 30 Гц положительно влияет на результативность процедуры.На основании обобщенного анализа полученных данных, отражающих влияние сообщаемых электроду вынужденных колебаний на протекание процедуры электростимуляции, установлено, что для достижения ее наибольшей эффективности следует использовать колебательные системы, обеспечивающие ударно-фрикционный режим его взаимодействия с поверхностью кожи, в частности массажер ударно-фрикционного действия
КОНСТРУКЦИЯ И АЛГОРИТМ РАБОТЫ ЛАЗЕРНОГО КОМБИНИРОВАННОГО ПОЖАРНОГО ИЗВЕЩАТЕЛЯ
Get PDFThe point optical smoke detector is currently the most effective means of fire detection at the early stage of its occurrence. The urgent task for this type of detector is to increase its sensitivity to «black» smoke and ensure resilience to the effects of electromagnetic interference and particle smoke origin.The objective of this work is to develop a structure and algorithm of point combined fire detector that provides high sensitivity to various types of fumes, detection rate and high noise immunity. The decision of the current objective is carried out using the proposed optical scheme of the dual-channel devices of smoke detection (for control of the radiation intensities scattered by smoke particles and passed through the smoke).The design and algorithm of the combined fire detector comprising a dual-channel laser device of smoke detection and carbon monoxide detector is developed.The results of the made detector tests indicate about its increased in comparison with the conventional single-channel point smoke fire detector sensitivity to various types of fumes and detection rate of fires. The high functional characteristics of the detector are provided with application additional channel of smoke detection (to intensity change of transmitted radiation through it) created by the requirements for unrestricted entry of smoke in the area of control and effective algorithm for processing of recorded signals.