Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 88
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Improving the Efficiency of an Eddy Current Sensor Measuring the Thickness of a Heat-Resistant Metal Film of Turbine Blades During Its Deposition in Vacuum(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Weidong, Hui; Nengjun, Ben; Ryzhkov, Sergiy; Topalov, Andriy; Gerasin, Oleksandr; Vyzhol, YuriyThe article analyzes the design features and general modeling of an eddy current sensor for measuring thickness of a metal film. The main tasks of the work are formulated to improve the accuracy and efficiency of the eddy current sensor based on the analysis of different solutions in the turbine industry. The purpose of the research is to study the peculiarities of the sensitive element (coil) of the eddy current sensor measuring the thickness of the heat-resistant metal film of the turbine blades in a vacuum chamber, followed by computer simulation of its functioning to identify the optimal parameters of the oscillatory circuit. The set goal is achieved by solving the following problems. Firstly, a constructive implementation of the eddy current sensor of the measuring transducer for working in a vacuum chamber at a temperature of 300∘C is proposed. Secondly, the calculation of the sensitive element of the sensor (inductance coil) is performed for operation at elevated temperatures. Thirdly, corrections for the intrinsic and mutual inductance of the turns, as well as the inductance correction from temperature are studied in detail and taken into account when calculating the inductance. Finally, computer simulation of the developed measuring transducer is performed based on the oscillatory circuit and the quality factor conception of the simulation models. The most significant important results of the work are the following: a) the proposed methodology makes it possible to develop an optimal sensitive element for operation in vacuum and at elevated temperatures, and b) the simulation model helps to determine the best electrical parameters of the measuring transducer elements. The significance of the obtained results lies in the possibility of improving the accuracy and, accordingly, the efficiency of measuring the thickness of the heat-resistant metal film of the turbine blades.Документ Відкритий доступ Вплив ймовiрностi розпiзнавання об’єкта тепловiзором на максимальну дальнiсть спостереження(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Колобродов, В. Г.Головною функцiєю тепловiзiйних систем спостереження є виявлення i розпiзнавання об’єктiв (цiлей) з заданою ймовiрнiстю. Однiєю з основних характеристик таких тепловiзорiв є максимальна дальнiсть спостереження при заданiй ймовiрностi розпiзнавання. Розробцi i дослiдженню процесiв розпiзнавання цiлей присвячено багато монографiй i статей, в яких запропонованi методи розрахунку максимальної дальностi розпiзнавання (МДР) на основi критерiю Джонсона для ймовiрностi розпiзнавання 50%. Для практичного застосування тепловiзiйних систем спостереження (ТПСС) необхiдно знати МДР за заданою ймовiрнiстю розпiзнавання. Метою даної статтi є розробка методу розрахунку максимальної дальностi розпiзнавання цiлей в реальних умовах за допомогою ТПСС при заданiй ймовiрностi розпiзнавання. Розроблено метод розрахунку МДР цiлей в реальних умовах при заданiй ймовiрностi розпiзнавання, який ґрунтується на запропонованiй моделi формування зображення в тепловiзiйному монокулярi. Запропоновано розглядати ТПСС, максимальна дальнiсть дiї яких обмежена контрастом зображення або власними шумами системи. Розглянута модель тепловiзiйного монокуляра, яка враховує параметри об’єкта спостереження, атмосфери, об’єктива, приймача випромiнювання, дисплея, окуляра i зорового аналiзатора оператора. Запропонована модель дозволила розробити методи розрахунку МДР при заданих ймовiрностях розпiзнавання. Отриманi рiвняння для розрахунку МДР для ТПСС, що обмеженi контрастом зображення або власним шумом системи. Розглянуто приклад розрахунку МДР тепловiзiйного монокуляра.Документ Відкритий доступ Експериментальне дослiдження впливу часткового дiелектричного заповнення на електродинамiчнi характеристики та розмiри прямокутного хвилеводу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Каращук, Н. М.; Манойлов, В. П.; Чухов, В. В.; Герасименко, В. В.; Кондратов, О. М.; Ципоренко, В. Г.; Ставiсюк, Р. Л.Представлено результати експериментального дослiдження впливу часткового дiелектричного заповнення (ЧДЗ) на електродинамiчнi характеристики та розмiри прямокутного хвилеводу. Результати експериментального дослiдження порiвнюються iз розрахунковими, отриманими за допомогою наближеного методу визначення ефективної дiелектричної проникностi та сталої поширення частково заповненого хвилеводу (ЧЗХ), представленого в [1]. Зокрема наводяться результати теоретичного розрахунку залежностей розмiру широкої стiнки ЧЗХ iз розмiрами поперечного перерiзу 23×10мм вiд коефiцiєнта заповнення уздовж широкої стiнки хвилеводу на частотi 10ГГц, довжини хвилi, хвильового опору ЧЗХ та сталої поширення вiд коефiцiєнта заповнення вздовж широкої стiнки хвилеводу у смузi частот 6–14ГГц для модифiкацiй ЧЗХ 2–1–2 (тонкi дiелектричнi пластини бiля бокових стiнок) та 1–2 (тонка дiелектрична пластина бiля однiєї бокової стiнки) для хвилi типу Н10. Експериментальнi дослiдження проведено за допомогою лабораторної установки, яка складалась з генератора НВЧ сигналiв, вимiрювальної лiнiї (на базi прямокутного хвилеводу), металевого короткозамикача та вимiрювача вiдношення напруг. Всередину прямокутного хвилеводу вимiрювальної лiнiї встановлювались дiелектричнi пластини з фторопласту Ф4 шириною 10 мм, товщиною 2мм та 4мм, довжиною 25,3 см. Максимальна вiдносна похибка результатiв експериментальних дослiджень для модифiкацiй 2–1–2, 1–2 не перевищує 15%, зокрема для модифiкацiї 2–1–2 вона менша нiж для 1–2. Отриманi експериментальнi результати пiдтвердили достатньо високу точнiсть наближеного методу розрахунку ЧЗХ, наведеного у роботi [1].Документ Відкритий доступ Mutual Coupling Coefficients of Rotated Rectangular Dielectric Resonators in Open Space(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Trubin, A. A.The coefficients of mutual coupling of rectangular dielectric resonators in open space are calculated under the condition of their rotation relative to one of the axes of a given rectangular coordinate system. Analytical formulas for complex coupling coefficients are obtained. The expressions found give complete information about the frequencies and Q-factor of coupled oscillations of dielectric resonators. The dependences of the coupling coefficients on the angles of rotation and spatial coordinates of resonators in the case of excitation of the main magnetic types of natural oscillations in them are considered. The concept of pseudo-rotation of resonators is introduced. Cases are noted when the pseudo-rotation of the resonators does not lead to a change in the coupling coefficients. The dependences of the coupling coefficients for different types of resonator pseudo-rotations are investigated. New integral representations are derived for the mutual coupling coefficients of rectangular dielectric resonators provided that their axes rotate in open space. In particular cases of parallelism of the resonator axes of one of the coordinate axes, the analytical expressions found in the work coincide with those obtained earlier. For each case of rotation, approximate analytical formulas are found for the integral representations obtained in this work, expressed in terms of the spherical Hankel functions of the second kind. Comparison of calculations of coupling coefficients by integral formulas and approximate expressions is carried out. It is shown that the approximate expressions have acceptable accuracy for all the considered cases of rotations. The dependences of the coupling coefficients on the coordinates of the resonators are investigated. The regions are marked in which the found integral representations make it possible to correctly describe the coupling coefficients of rectangular resonators. In contrast to integral representations, approximate formulas are correct in the entire spatial region of resonator interaction. The results obtained make it possible to construct analytical models of antennas, multi-element arrays and devices of infrared and optical wavelength ranges, made with the use of rectangular dielectric resonators; significantly reduce computation timecompared to numerical methods and optimize complex multi-cavity structures of microwave and optical communication systems.Документ Відкритий доступ Mетод реструктуризацiї вiдеоданих в системах компресiйного кодування для пiдвищення достовiрностi(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Бараннiк, В. В.; Красноруцький, А. О.; Пасинчук, К. М.; Бабенко, Ю. М.; Степанко, О. С.; Тупица, I. М.Предметом дослiджень в статтi є процеси обробки вiдеозображення з застосуванням ортогонального перетворення для передачi даних у iнформацiйно-телекомунiкацiйних мережах. Виконаний аналiз вiдомих алгоритмiв кодування вiдеоiнформацiї, що активно використовують статистичний пiдхiд для компактного представлення кодованих даних. Метою є розробка методу реструктуризацiї даних вiдеоiнформацiйного ресурсу в системах компресiйного кодування для пiдвищення достовiрностi iнформацiї. Що дозволить при збереженнi стpyктypно–стaтистичної зaкономipностi та контрольованої втрати якостi, забезпечити локалiзацiю впливу помилок та запобiгти руйнування вiдеоданих при реконструкцiї вiдеоданих. Завдання: розробити метод реструктуризацiї даних iнформацiйного ресурсу з використанням структурних закономiрностей в двiйковiй послiдовностi, якою задаються данi вiдеоiнформацiйного ресурсу; провести аналiз ефективностi застосування розробленого методу реструктуризацiї вiдеоданих за кiлькiсною ознакою з позицiї створення умов для додаткового скорочення структурної надмiрностi кодового подання; провести аналiз ефективностi застосування розробленого методу реструктуризацiї iнформацiйного простору з позицiї пiдвищення рiвня достовiрностi. Представлено рiшення наукової задачi, спрямованої на розробку методiв пiдвищення достовiрностi компактно представлених вiдеозображень в iнформацiйно-телекомунiкацiйних мережах для систем аеросегменту. Отриманi наступнi результати: використання розробленого методу реструктуризацiї вiдеоданих за ознакою кiлькостi серiй одиниць дозволяє створити умови додаткового скорочення структурної надмiрностi кодового представлення iнформацiї за рахунок суттєвого скорочення потужностi iнформацiйного простору, в межах якого кодуються данi; забезпечуються умови для локалiзацiї дiї помилок в процесi реконструкцiї вiдеоiнформацiйних ресурсiв; створюються умови для скорочення часу на обробку даних, в зв’язку з тим, що розроблений метод реструктуризацiї даних не вимагає проведення перетворень над елементами повiдомлення.Документ Відкритий доступ Iterative Method for Noise Power Estimating at Unknown Spectrum Occupancy(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Buhaiov, M. V.Noise power estimating is the core of modern radio monitoring systems for solving tasks of spectrum occupancy calculation, detecting and estimating signal parameters. The growth of electronic devices number leads to an increase in overall noise level and its fast fluctuations. These devices often emit pulses or separate carriers. Since radio monitoring equipment must operate under these conditions, it may not be possible to exclude these components from radio noise measurements. It was shown that in some cases an increase in the noise power by 20% of the expected value leads to an increase in the false alarm rate by an order. The aim of this work is to develop and explore an iterative method for estimating the noise power with an unknown occupancy of the analysis frequency band, which will have low computational complexity and estimates independent of spectrum occupancy. The essence of the proposed method consists in two-threshold division of frequency samples into signal and noise by a statistical criterion using the coefficient of variation of spectral estimates. Thresholds are selected for a given false alarm rate. When threshold value of the coefficient of variation is exceeded, it is considered that there are occupied frequency channels in the spectrum, and each frequency sample is compared with the second threshold. Those samples that have exceeded the threshold are considered signal, and the rest – noise. The described procedure is then repeated for noise samples until all signal samples have been discarded. Also was developed method for calculating the noise power in time domain using the obtained noise power in frequency domain. Algorithm evaluation has shown that it remains robust for spectrum occupancy up to 60%. In this case, the relative error in estimating the noise power does not exceed 5%, and the average number of iterations of the algorithm grows with increasing occupancy and does not exceed 10.Документ Відкритий доступ Ordered Test Site Method for Onboard Measurement Results Validation of Medium Resolution Spectroradiometers(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Asadov, H. H.; Alieva, A. J.The reduction or elimination of uncertainties is one of the main tasks in the analysis of remote sensing data. For this purpose, the upscaling and downscaling of spectroradiometric data operations are widely used. The downscaling operation is particularly used to validate medium resolution spectroradiometer data. The onboard measurement validation data is a complex task and it includes the solution of such important subtasks as (a) selection of the test site type; (b) determining the site size; (c) determining the sampling order. At the same time, after carrying out selective measurements, the question of scaling up (upscaling or generalization) of the obtained ground data arises, its purpose is to carry out validation of satellite data with low spatial resolution. Solving the problem of remote sensing data validation, terrestrial test sites are often used, their heterogeneity must always be taken into account. This problem is usually solved by applying special weighting coefficients and performing temporary periodic measurements, then using the regularization procedure for the averaged results of iterative calculations. In the absence of temporary changes, the need for regularization is eliminated. In this case, as an alternative, the method of the ordered test section can be proposed, it allows to determine the weight coefficients of the ground validation measurement results, providing a minimum of the newly proposed quadrature cost function. To solve the problem of achieving the proposed cost function minimum, the ordered subsections method as part of a single heterogeneous test section is proposed, the measurements are carried out by a sensor mounted on a low-flying carrier. The optimization problem is formulated to calculate the correction coefficients for the measurement results, where the sum of the squares of difference between the corrected data and the known representative estimate is minimized. The optimization problem is solved using a certain restrictive condition imposed on the sum of the correction factors.Документ Відкритий доступ Mathematical Modelling of Cylindrical Piezoelectric Transducers for Electroacoustic Devices(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Bazilo, C. V.; Bondarenko, M. O.; Usyk, L. M.; Andriienko, O. I.; Antonyuk, V. S.This paper will review the procedure and the results of the research conducted on developing mathematical models of cylindrical piezoelectric transducers that are extensively applied in electrical acoustics and hydro acoustics (for example, in devices designed for radiating and receiving acoustic oscillations in air or water medium). The distinctive feature of the developed models lies in the fact that the dependences established are a mathematical description of the electroacoustic connection between the wave fields located in different parts of a hollow piezoceramic cylindrical transducer. The analytical dependences obtained in the result of a simulation allow us to establish the electrical impedance and amplitude values of the electric current and electric charge on the electroded surface of a piezoelectric transducer (cylindrical piezoelectric shell of finite height) under the inverse piezoelectric effect, thus obtaining a complete solution for the problem of harmonic axisymmetric oscillations of a transducer of this type. In order to assess the results, the developed mathematical model was used in cylindrical shell transducers made of PZT-type (plumbum zirconate titanate) piezoelectric ceramics. Strong evidence of a frequency-dependent change of electric impedance and components of the displacement vector for material particles in the oscillating piezoelectric transducer was found with frequencies of electromechanical resonances within the range of 33-35 kHz and 82 kHz, when a sharp impedance decrease was observed (2.6-5 times). A comparative analysis of mathematically calculated and experimentally obtained values of the electrical impedance of the oscillating cylindrical piezoceramic shell revealed high convergence between them (the discrepancy between the simulation results and experimentally obtained data at the same values of operating frequency within the range up to 100 kHz did not exceed 17%).Документ Відкритий доступ Recognition of Atmospheric Formations by Adaptive Lattice Filter’ Parameters(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Atamanskiy, D. V.; Riabukha, V. P.; Voitovich, O. A.; Semeniaka, A. V.; Romanenko, I. O.; Prokopenko, L. V.The paper deals with algorithms for recognizing atmospheric formations with various coherence meteorological radars. It shows that the known recognition algorithms differ in the degree of complexity, and in the completeness of the vector of phenomena and meteorological formation (MF) types to be recognized. Besides, no single structural and algorithmic basis that allows unifying the measurement and recognition problems. To solve this problem, we propose to use the parameters of adaptive lattice filters (ALF), obtained at a stage of ALF tuning with the help of radar returns from MFs. The proposed algorithm is tested using an annual cycle of experimental data on the amplitude fluctuations of incoherent 3-cm radiowave signals reflected from different cloud types. The recognition statistical characteristics obtained with known and proposed methods are compared. It is demonstrated that the proposed way is practically not inferior to the known ones in terms of the accuracy of recognition of returns from MF but it is directly realized while measuring the amplitude fluctuations spectrum of the returns, and this favorably distinguishes it from the others. The tests confirmed the proposed algorithm effectiveness. A unified structural and algorithmic basis for practical realization of the ALF-based measurements of MF parameters and for recognition of dangerous meteorological phenomena is proposed. We show that the proposed algorithm and its practical implementation can, with minor changes, be used in coherent and incoherent radars, as well as in meteorological channels of non-meteorological radars.Документ Відкритий доступ Investigation of the Influence of the Interference Distribution Law by Different Types of Modulation for Modern Wireless Technologies on the Electromagnetic Environment(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Bakiko, V. M.; Popovych, P. V.; Shvaichenko, V. B.Processes in electronic systems powered by an alternating current (AC) power frequency network with wireless interfaces, in particular, with the ability to transmit audio signals, which, in the presence of radio frequency interference with probabilistic characteristics corresponding to typical distribution laws, affect the parameters of electromagnetic compatibility. The influence of the electromagnetic environment created by electronic systems with a wireless interface, depending on the laws of radio frequency interference distribution and the applied wireless access technology, has been investigated. Simulation of the processes of transmission of sound information in the channels of WiFi and Bluetooth technologies under the influence of interference with probabilistic characteristics, in particular, additive white Gaussian noise, has been carried out. Simulation models of the Matlab application is presented, taking into account the peculiarities of communication and modulation channels used in these technologies, as well as the peculiarities of interference. This model contains transceiver blocks of Bluetooth devices operating in duplex mode, a block of transmission channel properties and a block for generating channel interference. This model provides for the choice of power, transmission channel and intensity of interference. An assessment of the electromagnetic environment for the situation of joint operation of electronic devices with the simultaneous operation of wireless channels of WiFi and Bluetooth technologies has been carried out. The audio fragment for assessing the transmission quality was selected from the sound composition Hard As A Rock. Simulation results are presented in frequency and time domains. The ratio of the number of received erroneous bits in the stream to the total number of received bits for the master and slave devices, depending on the distance between them, has been determined. It is shown that the quality of the transmitted content significantly depends on the features of the distance. Recommendations for improving the structures of electronic systems with several wireless interfaces have been developed, providing for the choice of technology for transmitting audio content based on the results of monitoring the electromagnetic environment.