Методы помехоустойчивого преобразования иммитанса в широком диапазоне частот и их реализация в универсальных виртуальных приборах

• Автор: Бобылёв, Дмитрий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Введение

Глава 1. Основное содержание и специфика концепции

построения универсальных виртуальных СПИ на основе помехоустойчивого фазочувствительного преобразования сигналов.
1.1. Выбор метода преобразования иммитанса, оптимального при построении помехоустойчивых универсальных СПИ

с широким диапазоном частот тестового сигнала

1.2. Анализ избирательных свойств фазочувствительного

преобразования сигналов и 1гх использование при

построении помехоустойчивых СПИ

1.3. Ограничения, накладываемые на форм опорных сигналов

фазочувствительного преобразования в СПИ.

Основные результаты.

Глава 2. Анализ и оптимизация методов отбора и обработки информации при фазочувствительном преобразовании сигналов в виртуальных СИИ.
2.1. Анализ основных свойств известных методов реализации фазочувствителыюго преобразования сигналов
2.2. Интегральная дискретизация сигналов как оптимальный метод отбора и обработки информации при реализации фазочувствительного преобразования сигнаюв в СПИ
2.3. Сравнительный анализ методов преобразования иммитанса при синусоидальном и полигармоническом
тестовых воздействиях
Основные результаты
Глава 3. Алгоритмические методы подавления сетевой помехи в СПИ и синтез помехоустойчивых фазочувствительпых преобразований сигналов
3.1. Анализ особенностей проблемы подавления сетевой помехи
3.2 Подавление сетевой помехи методом синхронизации циклов
преобразования иммитанса.
3.3. Синтез фазочувствительных преобразований сигналов,
обеспечивающих эффективное подавление сетевой помехи.
Основные результаты
Глава 4. Синтез фазочувствительных преобразований сигналов,
инвариантных к переходным процессам
4.1. Синтез импульсных характеристик фазочувствителъньтх
преобразований, инвариантных к экспоненциальным помехам
4.2. Синтез фазочувствительных преобразований, инвариантных
к помехам, представимым полиномом конечной степени.
Основные результаты
Глава 5. Техническая реализация универсальных широкополосных виртуальных СПИ на основе помехоустойчивого фазочувствительного преобразования сигналов
5.1. Особенности построения и функционирования виртуальных
5.2. Особенности построения и функционирования основных узлов виртуальных СПИ.
5.3. Параметры и особенности разработанных и внедренных
в научное производство виртуальных анализаторов иммитанса
Основные результаты.
Заключение
Список литературы


Кроме того, современные серийно выпускаемые СПИ отличаются достаточно высоким уровнем тестового сигнала, обычно не менее десятков вольт, в то время как в ряде научных исследований требуется проведение исследований при сверхнизком уровне тестового сигнала, составляющем сотни микровольт и менее. Так, анализ реальных условий функционирования СПИ, например, при выполнении экспериментов с нелинейными объектами, в частности, с живыми тканями, свидетельствует о необходимости их функционирования в условиях крайне малого отношения сигналапомеха, достигающего значений и менее. Здесь на передний план выступает проблема подавления помех, и прежде всего, сетевой помехи, которая в зависимости от характера объекта исследования, его физической природы и условий эксперимента может существенно на несколько порядков превышать уровень полезного сигнала. Не менее важной особенно с точки зрения повышения быстродействия СПИ в области инфранизких частот является проблема подавления экспоненциальных переходных процессов, неизбежно возникающих в цепях преобразования иммитанса при подключении объекта исследования к цепи преобразования, при переключении частоты тестового сигнала, а также при изменении постоянного напряжения тока смещения. В последнем случае уровень экспоненциальной помехи также может существенно превышать уровень полезного сигнала. Для решения указанных проблем лучше всего подходят виртуальные приборы, состоящие из недорогого преобразователя, сопрягаемого с ПК, и специализированного программного обеспечения. СПИ позволяет создавать простые в реализации виртуальные СПИ ВСПИ, имеющие технические характеристики на уровне лучших автономных приборов и обладающие при этом существенно большими возможностями в плане обработки, отображения и хранения информации, а также автоматизации процессов преобразования иммитанса, что одинаково важно как в области научного эксперимента, так и в промышленности. Создание ВСПИ работы в этом направлении ведутся в ИПУ РАН под общим руководством ВЛО. Кнеллера с участием автора больше двух десятилетий представляет собой концепту ально иную задачу, нежели разработка автономных СПИ, и требует особого подхода к их построению, а также решения ряда научных задач. Вирту альные СПИ по сравнению с автономными приборами открывают новые возможности для эффективного решения многих задач, однако эти возможности необходимо также оптимально реализовать, т. Нужно отметить еще один фактор, стимулирующий исследования в этой области, и связанный с многообразием и сложностью объектов исследования, их многомерностью, разнообразием их схем замещения, преобразуемых величин и их соотношений, а также с многообразием условий эксперимента. Практика показывает, что решить большое число разнообразных задач небольшим числом типов серийных приборов не удается, так что разработчику приходится находить компромисс между желанием охватить возможно большее число задач и необходимостью обеспечить условия для их решения. Таким образом, можно выделить класс приборов для решения типовых задач проблемноориентированные для решения задач преобразования иммитанса при контроле или исследовании конкретного класса объектов например, полупроводниковых материалов, процессов, связанных с ростом микроорганизмов, электрохимических процессов, а также функциональноориентированные для преобразования определенного набора параметров комплексных величин без указания объектов исследования. Функциональноориентированные приборы также имеют некоторую специализацию, хотя и не декларированную четко. ШС, другая на преобразование параметров, характеризующих качество различных электронных устройств и блоков, в том числе нелинейных измерителианализаторы параметров цепей. В результате ситуация такова, что для решения многих научных и производственных задач преобразования параметров объектов на переменном токе просто не существует подходящих серийных приборов. И здесь виртуальные приборы открывают широкие перспективы, поскольку для них адаптация к новым задачам или к изменению условий функционирования связана не столько с реализацией аппаратной части, сколько с доступным и для пользователя изменением программ. Подводя итог вышеизложенному, кратко остановимся на общей характеристике диссертационной работы, содержащей пять глав и заключение.