Моделирование преобразований сигналов в оптико-электронных измерительных сканирующих системах

• Автор: Зенина, Елена Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 245 с. : ил.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАНИЙ СИГНАЛОВ В ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ

1.1. Область применения оптико-электронных средств контроля

1.2. Проблемы моделирования

1.3. Классификация фотоприемных устройств, их характеристики и параметры

1.4. Основные типы и модели полупроводниковых фотоприемников и устройств оптико-электронных систем

1.5. Анализ существующих методов моделирования

1.6. Обзор пакетов прикладных программ математического моделирования аналоговых и цифровых электронных устройств

Выводы к главе

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ ЗВЕНЬЕВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Сравнительный анализ методов численного моделирования оптоэлектронных устройств
2.2. Исследование влияния периода дискретизации на точность и устойчивость при численном моделировании аналоговой модели устройства
2.3. Исследование влияния коэффициента затухания на точность и устойчивость численного моделирования

аналоговой модели устройства
2.4. Исследование влияния максимальной степени
передаточной функции звена на точность и устойчивость численного моделирования аналоговой модели устройства
Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. МЕТОДИКИ ПРИМЕНЕНИЯ ОДМ МЕТОДА
МОДЕЛИРОВАНИЯ В ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТАХ СИГНАЛОВ НА ВЫХОДЕ ОПТИКОЭЛЕКТРОННОГО ТРАКТА И СИНТЕЗА
ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ
3.1. Методика численного моделирования линейных
оптико-электронных систем
3.2. Расчет формы выходного сигнала усилителя фототока
при нулевых начальных условиях
3.3 Расчет формы выходного сигнала усилителя фототока
при воздействии на схему сигналов сложной формы
3.4. Численное моделирование нелинейных оптикоэлектронных систем
3.5. Расчет формы выходного сигнала фотодиода,
работающего в фотогальваническом режиме
3.6. Расчет формы выходного сигнала цепи с
коммутирующими элементами
3.7. Синтез цифровых фильтров по аналоговым моделям
3.8. Устройство задания номинального размера оптикоэлектронной системы контроля обечаек
Выводы к главе 3
Основные выводы и результаты

Список использованных источников ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложения к главе
П-1.1. Таблица «Основные параметры ФПУ»
П-1.2. Таблица «Эквивалентные схемы и схемы замещения фотоприемников»
Приложения к главе
П-2.1. Программа «Моделирование переходных процессов в цепях тС для различных методов г-форм и ОДМ с нулевыми начальными условиями»
П-2.2. Программа «Моделирование переходных процессов в цепях ШС для различных методов г-форм и ОДМ с ненулевыми начальными условиями»
П-2.3 Программа «Расчет погрешности моделирования от частоты дискретизации в цепях тс для различных методов г-форм и ОДМ с ненулевыми начальными условиями»
Приложения к главе
П-3.1. Программа «Расчет реакции на выходе усилителя фототока»
П-3.2. Программа «Расчет реакции ФП с ОУ на единичное ступенчатое воздействие»
П-3.3. Программа «Расчет реакции ФП с ОУ на трапециидальный импульс»
П-3.4. Программа «Расчет реакции ФД с переменным темновым сопротивлением на единичное ступенчатое воздействие»
П-3.5. Программа «Расчет реакции ФД с переменным

Основная формула численного метода обратного преобразования Лапласа выводится из соотношений (1.11) и (1.12) при замыкании контура интегрирования вокруг полюсов ЯдиХ2) в правой полуплоскости:
= (1.13)

В этой формуле действительные функции времени получаются при использовании полюсов zt , лежащих только в верхней полуплоскости. Полюсы и вычеты аппроксимации Паде определяются: по таблицам. Выражение (1.13) дает точное обратное преобразование Лапласа для первых N+M+1 членов ряда Тейлора для любых временных откликов. Следовательно, чем лучше функция времени описывается конечной суммой первых членов своего ряда Тейлора, тем точнее результат численного обратного преобразования Лапласа.
Метод численного преобразования Лапласа применим всегда, когда есть описание цепи в р-плоскости. Он удобен для расчета откликов на непериодические возмущения (импульсы, скачки). Ошибка расчета со временем сначала растет, потом стабилизируется и остается удовлетворительной даже для очень больших времен. Этот метод непригоден для нахождения отклика на периодическое воздействие. Кроме того, при расчетах обратное преобразование приходится выполнять дважды.
На основе численных методов разрабатываются машинные методы расчета, используемые в специализированных пакетах прикладных программ, которые будут рассмотрены в следующем разделе работы. Эти методы применяются в основном для сложных схем, включают в себя множество упрощений, ограничений, причем зачастую неизвестных пользователю программы. Алгоритмы, реализующие эти методы, являются довольно громоздкими и поэтому их использование для решения задач невысоких порядков нерационально, поскольку требует специального программного обеспечения. Кроме того, неизвестными остаются и погрешности вычислений, то есть пользователь такой-программы получает, в