Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів

Розглянуто роботу радарної системи неруйнівного контролю технологічних параметрів виробів. Розроблений алгоритм її оптимального управління. За допомогою матричного аналізу і програми Mathcad проведена оптимізація режимів роботи і параметрів вхідних вузлів системи, розраховані амплітуди нормованих ві...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Штучний інтелект
Date:	2012
Main Authors:	Куценко, В.П., Сергієнко, С.П., Трегубов, М.Ф., Сидоренко, В.А.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України 2012
Subjects:	Обучающие и экспертные системы
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57892
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів / В.П. Куценко, С.П. Сергієнко, М.Ф. Трегубов, В.А. Сидоренко // Штучний інтелект. — 2012. — № 4. — С. 489-498. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57892
record_format	dspace
spelling	Куценко, В.П. Сергієнко, С.П. Трегубов, М.Ф. Сидоренко, В.А. 2014-03-15T17:54:30Z 2014-03-15T17:54:30Z 2012 Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів / В.П. Куценко, С.П. Сергієнко, М.Ф. Трегубов, В.А. Сидоренко // Штучний інтелект. — 2012. — № 4. — С. 489-498. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57892 К 621.317.7 Розглянуто роботу радарної системи неруйнівного контролю технологічних параметрів виробів. Розроблений алгоритм її оптимального управління. За допомогою матричного аналізу і програми Mathcad проведена оптимізація режимів роботи і параметрів вхідних вузлів системи, розраховані амплітуди нормованих відбитих хвиль, максимальне значення відношення «сигнал – шум», отримані оптимальні параметри спрямованого хвилевидного відгалужувача. Рассмотрена работа радарной системы неразрушающего контроля технологических параметров изделий. Разработан алгоритм ее оптимального управления. С помощью матричного анализа и программы Mathcad проведена оптимизация режимов роботы и параметров входных узлов системы, рассчитаны амплитуды нормированных отраженных волн, максимальное значение отношения «сигнал – шум», получены оптимальные параметры направленного волноводного ответвителя. Work of the radar non-destructive checking of technological parameters of wares system is considered. The algorithm of its optimum management is developed. By a matrix analysis and program Mathcad, optimization of the modes is conducted; robots and parameters of entrance knots of the system, amplitudes of the rationed reflected waves are expected; maximal value of relation a “signal to noise”, the optimum parameters of the directed waveguide coupler are got. uk Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Штучний інтелект Обучающие и экспертные системы Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів Оптимизация параметров входных узлов КВЧ-радарных систем в условиях низкоинтенсивных сигналов Optimization of Parameters for Entrance Knots of the UHP-Radar Systems in the Conditions of Low Intensive Signals Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів
spellingShingle	Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів Куценко, В.П. Сергієнко, С.П. Трегубов, М.Ф. Сидоренко, В.А. Обучающие и экспертные системы
title_short	Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів
title_full	Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів
title_fullStr	Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів
title_full_unstemmed	Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів
title_sort	оптимізація параметрів вхідних вузлів нзвч-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів
author	Куценко, В.П. Сергієнко, С.П. Трегубов, М.Ф. Сидоренко, В.А.
author_facet	Куценко, В.П. Сергієнко, С.П. Трегубов, М.Ф. Сидоренко, В.А.
topic	Обучающие и экспертные системы
topic_facet	Обучающие и экспертные системы
publishDate	2012
language	Ukrainian
container_title	Штучний інтелект
publisher	Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
format	Article
title_alt	Оптимизация параметров входных узлов КВЧ-радарных систем в условиях низкоинтенсивных сигналов Optimization of Parameters for Entrance Knots of the UHP-Radar Systems in the Conditions of Low Intensive Signals
description	Розглянуто роботу радарної системи неруйнівного контролю технологічних параметрів виробів. Розроблений алгоритм її оптимального управління. За допомогою матричного аналізу і програми Mathcad проведена оптимізація режимів роботи і параметрів вхідних вузлів системи, розраховані амплітуди нормованих відбитих хвиль, максимальне значення відношення «сигнал – шум», отримані оптимальні параметри спрямованого хвилевидного відгалужувача. Рассмотрена работа радарной системы неразрушающего контроля технологических параметров изделий. Разработан алгоритм ее оптимального управления. С помощью матричного анализа и программы Mathcad проведена оптимизация режимов роботы и параметров входных узлов системы, рассчитаны амплитуды нормированных отраженных волн, максимальное значение отношения «сигнал – шум», получены оптимальные параметры направленного волноводного ответвителя. Work of the radar non-destructive checking of technological parameters of wares system is considered. The algorithm of its optimum management is developed. By a matrix analysis and program Mathcad, optimization of the modes is conducted; robots and parameters of entrance knots of the system, amplitudes of the rationed reflected waves are expected; maximal value of relation a “signal to noise”, the optimum parameters of the directed waveguide coupler are got.
issn	1561-5359
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57892
citation_txt	Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів / В.П. Куценко, С.П. Сергієнко, М.Ф. Трегубов, В.А. Сидоренко // Штучний інтелект. — 2012. — № 4. — С. 489-498. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT kucenkovp optimízacíâparametrívvhídnihvuzlívnzvčradarnihsistemvumovahnizʹkoíntensivnihsignalív AT sergíênkosp optimízacíâparametrívvhídnihvuzlívnzvčradarnihsistemvumovahnizʹkoíntensivnihsignalív AT tregubovmf optimízacíâparametrívvhídnihvuzlívnzvčradarnihsistemvumovahnizʹkoíntensivnihsignalív AT sidorenkova optimízacíâparametrívvhídnihvuzlívnzvčradarnihsistemvumovahnizʹkoíntensivnihsignalív AT kucenkovp optimizaciâparametrovvhodnyhuzlovkvčradarnyhsistemvusloviâhnizkointensivnyhsignalov AT sergíênkosp optimizaciâparametrovvhodnyhuzlovkvčradarnyhsistemvusloviâhnizkointensivnyhsignalov AT tregubovmf optimizaciâparametrovvhodnyhuzlovkvčradarnyhsistemvusloviâhnizkointensivnyhsignalov AT sidorenkova optimizaciâparametrovvhodnyhuzlovkvčradarnyhsistemvusloviâhnizkointensivnyhsignalov AT kucenkovp optimizationofparametersforentranceknotsoftheuhpradarsystemsintheconditionsoflowintensivesignals AT sergíênkosp optimizationofparametersforentranceknotsoftheuhpradarsystemsintheconditionsoflowintensivesignals AT tregubovmf optimizationofparametersforentranceknotsoftheuhpradarsystemsintheconditionsoflowintensivesignals AT sidorenkova optimizationofparametersforentranceknotsoftheuhpradarsystemsintheconditionsoflowintensivesignals
first_indexed	2025-11-27T06:30:20Z
last_indexed	2025-11-27T06:30:20Z
_version_	1850801648160473088
fulltext	«Штучний інтелект» 4’2012 489 6К УДК 621.317.7 В.П. Куценко1,2, С.П. Сергієнко3, М.Ф. Трегубов1, В.А. Сидоренко2 1 Науково-виробниче підприємство «Кварсит», Укроборонпром, м. Костянтинівка, Україна Україна, 85104, м. Костянтинівка, Донецької обл., вул. Шмідта, 20 2 Донецький національний технічний університет, МОНМС, м. Донецьк, Україна Україна, 83000, м. Донецьк, вул. Артема, 58 3 Донецький національний університет, МОНМС, м. Донецьк, Україна Україна, 83001, м. Донецьк, вул. Університетська, 24 Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів V.P. Kutsenko1,2, S.P. Sergienko3, N.F. Tregubov1, A.V. Sidorenko2 Scientific Production Enterprise of “Kvarsit”, Ukroboronprom, Konstantinovka, Ukraine Ukraine, 85104, Konstantinovka, Donetsk obl., Shmidta st, 20 2- the Donetsk National Technical University, MONMS, Donetsk, Ukraine Ukraine, 83000, Donetsk, street of Artem, 58 3- the Donetsk national university, c. Donetsk, Ukraine Ukraine, 83001, Donetsk, a street is University, 24 Optimization of Parameters for Entrance Knots of the UHP- Radar Systems in the Conditions of Low Intensive Signals В.П. Куценко1,2, С.П. Сергиенко3, Н.Ф. Трегубов1, В.А. Сидоренко2 1 Научное-производственное предприятие «Кварсит», Укроборонпром, г. Константиновка, Украина Украина, 85104, г. Констянтиновка, Донецкой обл., ул. Шмидта, 20 2 Донецкий национальный технический университет, МОНМС, г. Донецк, Украина Украина, 83000, г. Донецк, ул. Артема, 58 3 Донецкий национальный университет, МОНМС, г. Донецк, Украина Украина, 83001, г. Донецк, ул. Университетская, 24 Оптимизация параметров входных узлов КВЧ-радарных систем в условиях низкоинтенсивных сигналов Розглянуто роботу радарної системи неруйнівного контролю технологічних параметрів виробів. Розроблений алгоритм її оптимального управління. За допомогою матричного аналізу і програми Mathcad проведена оптимізація режимів роботи і параметрів вхідних вузлів системи, розраховані амплітуди нормованих відбитих хвиль, максимальне значення відношення «сигнал – шум», отримані оптимальні параметри спрямованого хвилевидного відгалужувача. Ключові слова: радіометрія, неруйнівний контроль, електромагнітне випромінювання, вимір, оптимізація параметрів, вхідні вузли. Куценко В.П., Сергієнко С.П., Трегубов М.Ф., Сидоренко В.А. «Искусственный интеллект» 4’2012 490 6К Work of the radar non-destructive checking of technological parameters of wares system is considered. The algorithm of its optimum management is developed. By a matrix analysis and program Mathcad, optimization of the modes is conducted; robots and parameters of entrance knots of the system, amplitudes of the rationed reflected waves are expected; maximal value of relation a “signal to noise”, the optimum parameters of the directed waveguide coupler are got. Key Words: radiometry, non-destructive control, electromagnetic radiation, measuring, optimization of parameters, entrance knots. Рассмотрена работа радарной системы неразрушающего контроля технологических параметров изделий. Разработан алгоритм ее оптимального управления. С помощью матричного анализа и программы Mathcad проведена оптимизация режимов роботы и параметров входных узлов системы, рассчитаны амплитуды нормированных отраженных волн, максимальное значение отношения «сигнал – шум», получены оптимальные параметры направленного волноводного ответвителя. Ключевые слова: радиометрия, неразрушающий контроль, электромагнитное излучение, измерение, оптимизация параметров, входные узлы. Вступ В останні роки для забезпечення якості продукції у період виробництва все більше уваги приділяється неруйнівним радіохвильовим методам контролю [1]. За рівнем потужності низькоінтенсивного надзвичайно високочастотного (НЗВЧ) сигналу зовнішнього випромінювання, що відбивається від досліджуваного матеріалу, можна контролювати вироби безпосередньо на робочому місці, що створює переваги даних методів контролю [2], [3]. Схемні рішення випробувальної апаратури реалізуються радарним методом з використанням високочутливих приймальних систем, побудова- них найчастіше за принципом радіометрів з періодичним порівнянням [4]. При аналізі даних структурних схем видно, що більшу частину схеми радіо- метрів складають низькочастотні ланцюги, а значно меншу – високочастотні. У той же час дослідження похибок вимірювання цих систем показує протилежну ситуацію – більшу частину похибок вносять високочастотні ланцюги, а меншу – низькочастотні [5]. Тому одною з головних проблем, що стоять перед розробниками високочутливої ра- діометричної апаратури НЗВЧ-діапазону є забезпечення необхідної точності вимірю- вання параметрів низькоінтенсивних сигналів, а отже і необхідної завадозахищеності, що вимагає оптимізації параметрів роботи вхідних НЗВЧ-вузлів схеми як основних джерел похибок вимірювань. Задача дослідження полягає у проведенні оптимізації параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радіометрів, що вимірюють сигнали, рівень потужності яких порівняємо з влас- ними паразитними шумами цих вхідних елементів. Основна частина Розвиток елементної бази техніки дозволяє сьогодні розробляти системи неруй- нівного радарного контролю виробів із діелектричних матеріалів, які здатні забезпе- чити підвищення якості продукції і рентабельності виробництва. На рис. 1 наведена система неруйнівного радарного контролю технологічних параметрів виготовлених виробів [6]. Сигнал генератора G1 через замкнутий ланцюг кодокерованого комутаційно- модуляційного перемикача (КМП) S1, кодокерований атенюатор A3 і вентиль A2 надходить на амплітудний модулятор U1, що управляється прямокутною напругою низької частоти від мікроЕОМ через подільник частоти U6. Коли модулятор відкри- тий, генерований сигнал через спрямований хвилеподібний відгалужувач (СХВ) A1 Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем... «Штучний інтелект» 4’2012 491 6К надходить до антени X1 і випромінюється в напрямку об’єкта дослідження, частина випромінюваного сигналу через СХВ A1 надходить на вхід змішувача U3, а на другий його вхід подається сигнал від кодокерованого гетеродина G3. У результаті змішу- вання сигналів утворюються коливання різницевої проміжної частоти, які перетво- рюються низькочастотними елементами схеми. Коли амплітудний модулятор U1 зак- ривається, то сигнал кодокерованого генератора G1 відбивається від модулятора і поглинається у вентилі A2. Сигнал, прийнятий широкосмуговой антеною X1 від об’єкта дослідження, відбивається від закритого модулятора U1, і через СХВ A1 над- ходить на вхід змішувача U3, а при відкритому модуляторі U1 надходить на вентиль A2, у якому поглинається. Рисунок 1 – Система неруйнівного контролю технологічних параметрів виготовлених виробів Оскільки передбачається, що система може використовуватися для дослідження параметрів як фізичних, так і біологічних об’єктів, то інтенсивність електромагнітного опромінювання передбачається в ньому мінімальною і встановлюється на рівні радіотеплового випромінювання об’єктів (10-12...10-15 Вт). Дисперсія прийнятого сигналу при дослідженні фізичного об’єкта буде визна- чатися його власним радіотепловим випромінюванням, яку можна записати: 11 2 fkTSU ОХо   , (1) де 1ХS – чутливість антени Х1;  – коефіцієнт, що залежить від випромінювальної здатності джерела випромінювання; ОT – температура джерела випромінювання; 1f – Куценко В.П., Сергієнко С.П., Трегубов М.Ф., Сидоренко В.А. «Искусственный интеллект» 4’2012 492 6К смуга частот високочастотної частини вимірювача. А при дослідженні біологічного об’є- кта його випромінюванням, що залежить від радіотеплових і метаболічних процесів, що відбуваються в біооб’єкті:   101 2 fkTSU ХО   . (2) Якщо коефіцієнт передачі СХВ A1 позначити 1АK , то при закритому модуляторі U1 дисперсія вхідного сигналу змішувача U3 з обліком його власних шумів має вигляд: 2 3 2 01 2 3 ШUAU UUKU  , (3) де 2 3ШUU – дисперсія власних шумів змішувача U3 з приведеними до його входу шумами інших елементів схеми. При відкритому модуляторі U1 дисперсія вхідного сигналу змішувача U3 складе: 2 3 2 31 2 3 ШUGААU UUKKU   , (4) де 3АK – сумарний коефіцієнт передачі ланцюга комутації і модуляції сигналу, атенюатора A3 і вентиля A2; 2 GU – дисперсія сигналу генератора G1. Імпульси модульованого сигналу (3) і (4), перенесені на проміжну частоту, по черзі детектуються квадратичним детектором (КД) U4 і створюють на виході відео- імпульси з амплітудами: )( 2 3 2 014434 ШUAUAUU UUKSKSU  , (5) )( 2 3 2 314434 ШUGAAUAUU UUKKSKSU  , (6) де 3US – крутість перетворення змішувача U3; 4AK – коефіцієнт підсилення підсилювача проміжної частоти (ППЧ) A4; 4US – крутість перетворення КД U4. Підсилювачем A5 низкою частоти (ПНЧ) підсилюється змінна складова послі- довності відеоімпульсів (5) і (6) з амплітудою: 22 2 3 2 0 54431 44 55 GA AUAUA UU AA UKU KSKSK UU KU     , (7) де 5AK – коефіцієнт підсилення ПНЧ A5. Посилена змінна напруга 5AU (7) випрямлюється синхронним детектором (СД) U5, що управляється низькочастотною напругою від мікроЕОМ, згладжується фільтр ниж- ніх частот (ФНЧ) Z1 і через аналого-цифровий перетворювач (АЦП) U7, мікроЕОМ фік- сується кодокерованим індикатором P1. Зміною режиму роботи генератора G1, режиму модуляції його сигналів від генера- тора G2 і частоти проходження імпульсів цих модульованих сигналів за допомогою мікроЕОМ можна забезпечити дослідження властивостей об’єктів. Аналіз роботи радіометричної системи неруйнівного контролю технологічних па- раметрів виготовлених виробів дозволяє оптимізувати її управління (рис. 2). Завдання, що виникли при проектуванні вхідних вузлів радіометричної системи неруйнівного контролю технологічних параметрів виготовлених виробів, а зокрема спря- мованого хвилеподібного відгалужувача, вимагають для свого вирішення вживання нових методів аналізу і синтезу як всієї системи в цілому, так і окремих її вузлів. Для про- ведення таких розрахунків в умовах низькоінтенсивних сигналів підійде матричний ана- Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем... «Штучний інтелект» 4’2012 493 6К ліз і програма Mathcad. Це новий, активно впроваджуваний підхід, який стає інструмен- том проектування, істотно збільшуючи швидкість розробки нових НЗВЧ-пристроїв [7]. Рисунок 2 – Алгоритм оптимального управління радіометричною системою неруйнівного контролю технологічних параметрів виготовлених виробів Для спрощення відліку сигналу на плечах СХВ А1 будемо здійснювати в мо- менти часу, що відповідають знаходженню модулятора U1 у свідомо стаціонарному стані, записи i-го стану модулятора поставимо у відповідність до i-го значення пара- метрів узагальненого восьмиполюсника  i mnS . Визначимо залежність вихідних сигналів СХВ як восьмиполюсника – від пара- метрів елементів матриці розсіювання  i mnS , коефіцієнтів відбиття і електричних ком- U3 НАЧАЛО G1 U1 відкритий? так ні КІНЕЦЬ так ні G2 S1? S2? U2 A3 A2 A1 X1 G3+U3 A2 A2 Радіометричний канал (sign – sign*) = IZ CPU U6 Куценко В.П., Сергієнко С.П., Трегубов М.Ф., Сидоренко В.А. «Искусственный интеллект» 4’2012 494 6К понентів шумових корисних і паразитних сигналів відповідно до антени, еквівалент- ного опору, модулятора і змішувача 41Rн ,Г,Г,Г А , ЕА, ЕRn , Е1 і Е4:                                                                                   . , , , 4443432421414 4343332321313 4243232221212 4143132121111 iiiiiiiii iiiiiiiii iiiiiiiii iiiiiiiii aSaSaSaSb aSaSaSaSb aSaSaSaSb aSaSaSaSb (8) де        iiii aaaa 4321 ,,, – нормовані падаючі хвилі в плечах 1, 2, 3 і 4 СХВ А1,        iiii bbbb 4321 ,,, – нормовані відбиті хвилі відповідно в тих же плечах СХВ А1. Граничні умови на полюсах узагальненого восьмиполюсника в i-му стаціонар- ному стані в цьому випадку записуються таким чином:                               . ,Г ,Г ,Г 4444 i 33 А i 22 1 i 111 ii RnRn i А i iii bЕa bЕa bEa bEa (9) Система лінійних рівнянь алгебри (8) і (9) вирішувалася в програмі Mathcad ме- тодом Крамера. В результаті були отримані амплітуди нормованих відбитих хвиль. З метою оптимізації параметрів СХВ в умовах низькоінтенсивних сигналів складена цільова функція оптимізації пристрою, за яку було взято відношення «сигнал – шум» в змішувачі. Враховуючи що СХВ з прилеглими вхідними вузлами є лінійними і що корисний сигнал і шуми взаємно не корельовані розрахунок вкладу окремих джерел шумів проводився не залежно з подальшим підсумовуванням їх дисперсій. Розрахунок електричних компонентів власних шумів змішувача в СХВ вироблявся за формулою Найквіста, яка для нашого випадку набуває вигляду: 2 1 2 4 44 2 1 4),(                       a efkTeE    , (10) де 4e – відносні активні втрати в змішувачі.; λ – длина хвилі; 2а – подвоєна шири- на стінки хвилеводу; k– стала Больцмана; Т – термодинамічна температура об’єкта; ρ – хвилевий опір середовища; Δf – смуга прийому за проміжною частотою. Аналогічно розраховувалися і інші власні шуми: модулятора, еквівалентного опору і антени. В результаті рішення задачі оптимізації (досягнення максимального значення відношення «сигнал – шум») були отримані оптимальні параметри СХВ і відстані від центру СХВ до неоднорідностей хвилевих переходів (при рішенні задачі необхідно для мінімізації похибок перетворення сигналу забезпечувати рівні всіх шумів, при- ведених до входу змішувача, для обох станів модулятора). Результати оптимізації параметрів СХВ в умовах низькоінтенсивних сигналів приведені в табл. 1 (G – модуль коефіцієнта відображення), де значення от 0 до 11 модулі (Snm) и фази (φnm) Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем... «Штучний інтелект» 4’2012 495 6К коефіцієнтів матриці розсіювання симетричного восьмиполюсника СХВ [7], в тому числі 0 – φ12; 1 – S12; 2 – S13; 3 – φ13; 4 – S14; 5 – φ14; 6 – S23; 7 – φ23; 8 – φ24; 9 – S24; 10 – φ34; 11 – S34; от 12 до16 – двічі відстань від центральної оси СХВ до об’єкта відображення кратне довгі хвилі: 12 – gа (антена), 13 – g1 (модулятор), 14 – g4 (змішувач), 15 – gRn (еквівалентний опір), 16 – λ (довга хвилі), G – модуль коефіці- єнта відображення. Таблиця 1 – Результати оптимізації параметрів СХВ радіометричної системи в умовах низькоінтенсивних сигналів Проведена оптимізація параметрів СХВ в умовах низькоінтенсивних сигналів при закритому модуляторі показала, що найкращий ефект перетворення корисного сиг- налу від об’єкта дослідження в умовах сумірності його з власними шумами цих вузлів досягається при довжині хвилі 5 мм. У цій області, як видно з рис. 3, сумарний рівень шумів, приведених до входу змішувача, досягає мінімальних значень 10-13 Вт, при цьому рівень корисного сигналу (рис. 5) буде мати максимальні значення 1,41 10-13 Вт. Рисунок 3 – Сумарні власні шуми вхідних НЗВЧ-вузлів схеми без корисного сигналу (Вт) залежно від довгої хвилі (мм) Куценко В.П., Сергієнко С.П., Трегубов М.Ф., Сидоренко В.А. «Искусственный интеллект» 4’2012 496 6К Сумарний рівень власних шумів вхідних вузлів схеми, приведених до входу змішувача з корисним сигналом залежно від довгої хвилі зображене на рис. 4. Рисунок 4 – Сумарний рівень власних шумів вхідних вузлів схеми, приведених до входу змішувача з корисним сигналом (Вт), залежно від довгої хвилі (мм) Рисунок 5 – Рівень корисного сигналу від об’єкта дослідження, приведеного до входу змішувача (Вт), залежно від довгої хвилі (мм) Проте саме в цьому випадку удається отримати максимальне співвідношення «сигнал – шум» на вході змішувача за умови узгодженості імпедансу вимірюваного об’єкта (рис. 6). Рисунок 6 – Співвідношення «сигнал – шум» у відносних величинах на вході змішувача залежно від довгої хвилі (мм) При цьому оптимізація відстані від антени до об’єкта буде мати вигляд (рис. 7), по вертикалі позначено відношення «сигнал – шум» у відносних одиницях, по гори- зонталі – відстань до об’єкта в мм. Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем... «Штучний інтелект» 4’2012 497 6К Рисунок 7 – Співвідношення «сигнал – шум» у відносних величинах на вході змішувача залежно від відстані «антена – об’єкт дослідження» в мм Аналогічно проводиться оптимізація параметрів СХВ в умовах низькоінтенсив- них сигналів і для стану відкритого модулятора. У процесі оптимізації режимів роботи і параметрів вхідних вузлів системи за допомогою матричного аналізу і програми Mathcad розраховані амплітуди нормова- них відбитих хвиль, максимальне значення відношення «сигнал – шум» і отримані оптимальні параметри СХВ. Проведення оптимізації дозволяє збільшити швидкість розробки нових НЗВЧ- пристроїв, прогнозувати забезпечення точності роботи системи, що задається. Висновки Оптимізація параметрів вхідних НЗВЧ-вузлів радарної системи за допомогою матричного аналізу і програми Mathcad дозволила розрахувати амплітуди нормова- них відбитих хвиль, максимальне значення відношення «сигнал – шум», отримати оптимальні параметри СХВ. При рішенні задачі оптимізації параметрів вхідних НЗВЧ-вузлів радарної системи необхідно для мінімізації похибок перетворення сигналу з періодичним порівнянням забез- печувати рівні всіх шумів, приведених до входу змішувача, для обох станів модулятора. Результати проведеної оптимізації дозволяють прогнозувати і забезпечувати підвищення точності роботи системи. Використання розробленого алгоритму оптимального управління радіометричною системою неруйнівного контролю технологічних параметрів виготовлених виробів доз- волить повністю автоматизувати керування параметрами системі, а також реалі- зувати необхідні режими роботи. Розглянута радарна система може буті використана не лише для неруйнівного контролю технологічних параметрів виробів, а і для визначення ефективності вико- ристання мікрохвильової резонансної терапії. Література 1. Куценко В.П. Методы и средства сверхвысокочастотной радиометрии / Куценко В.П., Скрипник Ю.А., Трегубов Н.Ф., Шевченко К.Л., Яненко А.Ф. – Донецьк : ІПШІ «Наука і освіта», 2011. – 324с. 2. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий : справочник. в 2-х кн. / [под ред. В.В. Клюева]. – М. : Машиностроение. – 1976. – Кн. 1. – 396 с. 3. Головко Д.Б. Сверхвысокочастотные методы и средства измерения физических величин : учебное пособие / Головко Д.Б., Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф. – К. : Лебедь, 2003. – С. 72 – 74 4. Микроволновая радиометрия физических и биологических объектов / [Скрипник Ю.А., Яненко А.Ф., Куценко В.П., Сергієнко С.П., Трегубов М.Ф., Сидоренко В.А. «Искусственный интеллект» 4’2012 498 6К Манойлов В.П., Куценко В.П.]. – Житомир : Волынь, 2003. – 408 с. 5. Куценко В.П. Аналіз підходів до розрахунків вхідних елементів НЗВЧ-радіометрів, як основних джерел похибок вимірювання низькоінтенсивних сигналів / В.П. Куценко // Наукові праці Донецького націо- нального технічного університету. – Серія «Обчислювальна техніка та автоматизація». – Вип. 20 (182). – Донецьк : ДонНТУ, 2012. – С. 199–205. 6. Патент №45091 (Україна), G01N22/00, G01R21/127, A61B5/05 Автоматизований контрольно-вимірю- вальний комплекс / Куценко В.П.– Опубл. 26.10.2009; Бюл. №20. 7. Силаев М.А. Приложение матриц и графов к анализу СВЧ устройств / М.А. Силаев, С.Ф. Брянцев. – М. : Изд. Сов. Радио, 1970. – 248 с. Literatura 1. Kucenko V.P. Metody i sredstva sverhvysokochastotnoj radiometrii. Doneck: ІPShІ “Nauka і osvіta”. 2011. 324s. 2. Kljuev V.V. Priory dlja nerazrushajushhego kontrolja materialov i izdelij: Spravochnik. V 2-h kn. Kn.1. M.: Mashinostroenie. 1976. 396 s. 3. Golovko D.B. Sverhvysokochastotnye metody i sredstva izmerenija fizicheskih velichin: Uchebnoe posobie. - K.: Lebed’. 2003. 4. Skripnik Ju.A. Mikrovolnovaja radiometrija fizicheskih i biologicheskih ob’ektov. Zhitomir: “Volyn’”. 2003. 408 s. 5. Kucenko V.P. Naukovі pracі Donec’kogo nacіonal’nogo tehnіchnogo unіversytetu. Serіja “Obchisljuval’na tehnіka ta avtomatyzacіja”. Vyp. 20 (182). Donec’k. DonNTU, 2012. S.199-205. 6. Patent №45091 (Ukraina), G01N22/00, G01R21/127, A61B5/05 Avtomatyzovanyj kontrol’no- vymіrjuval’nyj kompleks. Opubl. 26.10.2009; Bjul. № 20. 7. Silaev M.A. Prilozhenie matric i grafov k analizu SVCh ustrojstv. M.: Izd. Sov. Radio. 1970. 248 s. RESUME V.P. Kutsenko, S.P. Sergienko, N.F. Tregubov, A.V. Sidorenko Optimization of Parameters for Entrance Knots of the UHP-Radar Systems in the Conditions of Low Intensive Signals Work of the radar non-destructive checking of technological parameters of wares system is considered. The algorithm of its optimum management is developed. By a matrix analysis and program Mathcad, optimization of the modes is conducted; robots and parameters of entrance knots of the system, amplitudes of the rationed reflected waves are expected; maximal value of relation a “signal to noise”, the optimum parameters of the directed waveguide coupler are got. The results of the conducted optimization allow providing accuracy of work of the system which is set. The use of the developed algorithm of optimum management of non-destructive control of technological parameters of the made wares of the aerophare system will allow fully automating a management parameters of the system, and also realizing necessary mode work. The considered radar system can be used not only for non-destructive control of technolo- gical parameters of wares but also for determination of efficiency of the use of microwave reso- nance therapy. Стаття надійшла до редакції 02.08.2012..

Оптимізація параметрів вхідних вузлів НЗВЧ-радарних систем в умовах низькоінтенсивних сигналів

Institution

Similar Items