close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Разработка и исследование методов повышения точности и помехоустойчивости быстродействующих устройств ввода аналоговой информации

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Киракосян Степан Айрапетович
РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ
УСТРОЙСТВ ВВОДА АНАЛОГОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
05.13.05 – Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата технических наук
Новочеркасск – 2018
Работа выполнена в федеральном государственном автономном общеобразовательном
учреждении высшего образования «Южный федеральный университет».
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор
Самойлов Леонтий Константинович
Официальные оппоненты
Кувшинов Алексей Алексеевич
доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «Тольяттинский государственный университет», Институт энергетики и электротехники, кафедра «Электроснабжение
и электротехника», профессор
Маков Сергей Владимирович
кандидат технических наук, доцент
Институт сферы обслуживания и предпринимательства (филиал)
ДГТУ в г. Шахты Ростовской области, факультет «Техника и технологии», кафедра «Радиоэлектронные и электротехнические системы и комплексы», доцент
Ведущая организация
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Рязанский государственный радиотехнический университет»
Защита состоится «26» апреля 2018 г. в 14-30 на заседании объединённого диссертационного совета Д 999.064.02, созданного на базе Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова и Южного федерального университета, по адресу:
347928, Ростовская обл., г. Таганрог, ГСП-17А, пер. Некрасовский, 44, ауд. Д 406.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова» и на сайте
http://www.npi-tu.ru.
Автореферат разослан «____» _____________ 2018 г.
Учёный секретарь диссертационного совета
Д 999.064.02, канд. тех. наук, профессор
А.Н. Иванченко
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. На современном этапе развития устройств ввода аналоговой информации (УВАИ) в системах управления и контроля проблема улучшения метрологических характеристик является одной из основных. Энерговооружённость промышленных предприятий увеличивается примерно в 2 раза каждые 5 лет, для чего на производстве используются высокоэффективные импульсные преобразователи AC/DC, DC/DC, тиристорные регуляторы мощности и импульсные электроприводы. Соответственно, увеличивается количество источников помех и ухудшается
электромагнитная обстановка. Широкое использование прецизионных УВАИ и энергоёмкого
электрического оборудования выдвигает на первый план решение вопросов обеспечения их электромагнитной совместимости. Это касается построения помехоустойчивых УВАИ, которые могли
бы обеспечить высокие метрологические характеристики в условиях воздействия мощных внешних электромагнитных полей. Совершенствование применяемых в промышленности методов измерения физических величин позволит повысить эффективность производства и качество выпускаемой продукции.
Можно отметить две основные области науки и техники, для которых важно повышение
точности УВАИ в условиях индустриальных помех:
1. Промышленное производство, где важно поддержание медленных технологических процессов на заданном уровне с высокой точностью. Это касается производства высокотехнологичной продукции, полупроводниковых приборов, интегральных микросхем и т.д. Например, температура при изготовлении сапфирового стекла должна поддерживаться на уровне 2050±5 °С
(0,03 %).
2. Область физического эксперимента, где требуется проведение большого числа измерений в течение коротких промежутков времени (от сотен нс до десятков мкс). Это ввод информации в области ядерной физики, лазерной техники, ускорителей элементарных частиц, силовой
электроники и т.д. Проводимые в этих областях опыты достаточно дорогостоящие и часто не могут быть повторены. Например, регистрация редких распадов каонов на ускорителем У-70 (3840
каналов, время измерения 5 мкс, 12 разрядов).
Для таких измерений требуется применять (12–16)-разрядные АЦП и уровень шумов и помех не должен превышать нескольких квантов, т.е. меньше 30–100 мкВ. Но реальный уровень шумов и помех всегда существенно выше (0,1–3 мВ). Таким образом, возникает определённое противоречие между требованиями по точности и достижимой точностью УВАИ.
Совершенствование элементной базы позволяет обеспечить точность измерений, которая
ограничивается только погрешностью датчика, шумами и помехами в измерительной линии связи.
Эффективным способом уменьшения влияния шумов и помех является использование алгоритмических методов их подавления. Однако применение алгоритмических методов требует наличия
априорной информации об уровне помех, законах распределения амплитуд и длительностях помех. В литературе практически не представлены данные об уровне периодических и импульсных
помех в линиях связи и на входах УВАИ систем управления и контроля технологических процессов на промышленных предприятиях, отсутствуют достоверные данные по законам распределения
амплитуд и длительностей импульсных помех.
Актуальность проблемы, решаемой в диссертационной работе, определяется следующими
обстоятельствами:
во-первых, необходимостью дальнейшего улучшения метрологических и эксплуатационных характеристик прецизионных УВАИ, позволяющих получить точные и надёжные результаты
измерений даже в очень сложной электромагнитной обстановке;
3
во-вторых, появлением современных микропроцессорных средств, предоставляющих возможность разработки и применения новых, более сложных и совершенных алгоритмов цифровой
фильтрации, отличающихся улучшенными характеристиками;
в-третьих, необходимостью исследования механизма влияния импульсных помех на алгоритмы аналого-цифрового преобразования в УВАИ с целью минимизации влияния импульсных
помех.
Задача построения помехоустойчивых УВАИ решается в условиях действия двух технически противоречивых тенденций. С одной стороны, это постоянно возрастающие требования практики к УВАИ, которые должны обладать все более низкими порогами чувствительности (десятки
мкВ) при высоких требованиях к метрологическим характеристикам. С другой стороны совершенствование характеристик УВАИ сдерживается постоянным увеличением общего электромагнитного фона из-за роста энерговооружённости промышленных предприятий, транспорта и сферы
бытовых услуг. В данном аспекте проблема помехоустойчивости УВАИ вот уже в течение последних 20–30 лет остаётся актуальной.
Вопросы по классификации помех, конструктивным методам построения помехоустойчивых УВАИ, простым алгоритмам обработки данных, обеспечивающие улучшение показателей помехоустойчивости, в целом нашли своё решение. Вместе с тем, имеется целый ряд задач, не
нашедших убедительного решения из-за разнообразия требований, предъявляемых к УВАИ. К таким задачам, например, относится задача построения помехоустойчивых УВАИ и обработки полученных данных для быстрых физических экспериментов длительностью менее 100 мкс. Кроме
того, нет оценок устойчивости основных алгоритмов аналого-цифрового преобразования к воздействию помех, нет сравнительного анализа алгоритмов нелинейной цифровой фильтрации и
сглаживания помех.
Актуальность работы также подтверждается соответствием перечню критических технологий Российской Федерации (утверждённому Указом Президента РФ от 7 июля 2011 года № 899), а
именно «Технологии информационных, управляющих, навигационных систем».
На основании вышеизложенного тема исследования является актуальной.
Степень разработанности темы диссертации. К настоящему времени в решении рассматриваемой проблемы достигнуты значительные практические и теоретические результаты. Большой вклад в развитие теории и практики построения помехоустойчивых УВАИ внесли коллективы отечественных учёных, руководимые в разное время: В.С. Гутниковым, Л.Ф. Куликовским,
В.Н. Малиновским, П.В. Новицким, М.П. Цапенко, А.П. Стаховым, Б.Я. Швецким, Г.П. Шлыковым, В.М. Шляндиным, Л.Г. Журавиным, Э.И. Цветковым, John R. Barnes, Henry W. Ott, E.
Habiger, T. Williams, K. Armstrong и др.
Объект исследования – промышленные УВАИ, измерительные системы для проведения
научных исследований, цифровые измерительные приборы.
Предмет исследования – методы повышения точности измерений физических величин в
условиях сложной электромагнитной обстановки.
Цель работы – улучшение метрологических и динамических характеристик канала УВАИ
в условиях сложной электромагнитной обстановки путём анализа источников помех, функций
влияния на составные части УВАИ, помехоустойчивости структур АЦП и применения специальных статистических методов обработки результатов измерений.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Выработать практические рекомендации по распределению погрешностей УВАИ с целью повышения их метрологических характеристик.
4
2. Оценить влияние электромагнитной обстановки на уровень помех по шинам заземления,
в измерительных кабелях и на входах АЦП, описать законы распределения помех и разработать
обобщённую модель помехи.
3. Оценить эффективность конструктивных методов уменьшения влияния помех (рациональная кабельная проводка, токовая передача сигналов 4–20 мА, гальваническая развязка, аналоговая фильтрация).
4. Оценить устойчивость основных алгоритмов аналого-цифрового преобразования к воздействию импульсных помех.
5. Провести сравнительный анализ алгоритмов нелинейной цифровой фильтрации и сглаживания помех и обосновать выбор оптимального алгоритма фильтрации.
Методы исследования
Основой для анализа и синтеза методов и алгоритмов являются теория вероятностей и теория случайных процессов, метрологический и статистический анализ, имитационное моделирование с использованием современных программных продуктов NI LabVIEW, NI Multisim, STATISTICA.
Научная новизна заключается в определении законов распределения амплитуд помех
нормального и общего вида и синтезе обобщённой модели помехи на входах аналого-цифрового
преобразователей; оценке помехоустойчивости наиболее распространённых алгоритмов аналогоцифрового преобразования; оценке помехоустойчивости алгоритмов обработки результатов многократных наблюдений в условиях воздействий индустриальных помех.
Достоверность научных положений и выводов подтверждается согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований на модельных и реальных сигналах и
полученными сравнительными оценками эффективности предложенных алгоритмов. Экспериментальные исследования проводились с использованием поверенных современных измерительных
приборов: осциллографов от Tektronix, GW Instek, Fluke, вольтметра АКИП, и модульной измерительной системы NI PXI (осциллографы, вольтметры, АЦП). Наибольшая полоса пропускания
200 МГц, наименьшая разрешающая способность 1,3 мкВ. Экспериментальные исследования были
проведены по специально разработанным и утверждённым методикам.
Практическую ценность представляют следующие полученные результаты: модель помехи на входах аналого-цифровых преобразователях; методы и алгоритмы обработки зашумлённых
сигналов для АЦП поразрядного кодирования; методы, алгоритмы и структуры адаптивных АЦП,
решающих задачу оптимального измерения при воздействии случайных помех и используемых в
УВАИ. Указанные результаты внедрены в разработках НКБ «МИУС» ЮФУ для ПАО «РКК Энергия» и ПАО «Гранит».
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Оптимальное распределение погрешностей при построении УВАИ;
2. Оценка законов распределения амплитуд импульсных помех по шинам заземления и на
входах аналого-цифровых преобразователей, формирование модели помехи;
3. Сравнительная оценка эффективности алгоритмов аналого-цифрового преобразования к
воздействию импульсных помех;
4. Разработка оптимальных алгоритмов обработки сильно зашумлённых сигналов для систем промышленной автоматизации и физического эксперимента.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные её результаты обсуждались и получили положительные отзывы на 5-и конференциях: XII международная научнотехническая конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП 2016
(Саратов, 2016); XIII международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы
электронного приборостроения» АПЭП 2016 (Новосибирск, НГТУ, 2016); XIV международная
5
конференция Инженерные и научные приложения на базе технологий NI NIDays – 2015 (Москва);
всероссийская научно-техническая конференция молодых учёных, аспирантов и студентов конференции «Интеллектуальные системы, управление и мехатроника – 2016» (Севастополь, СевГУ,
2016); ХII всероссийская конференция молодых учёных аспирантов и студентов «Информационные технологии, системный анализ и управление» ИТСАиУ-2014 (Ростов-на-Дону, ЮФУ, 2014).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертаций на соискание учёных
степеней доктора и кандидата наук, 10 работ в других изданиях, 1 патент и 1 монография.
Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 144 страницах, включая
52 таблиц и 66 иллюстраций. Список использованной литературы включает 122 наименований.
Работа состоит из введения, 4 глав, заключения и 4 приложений.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении рассмотрены вопросы актуальности исследования, постановки основных задач и целей исследования, представлены научные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Оценка достижимой точности измерительных систем в условиях помех» рассматриваются основные характеристики прецизионных датчиков, унифицирующих преобразователей и аналого-цифровых преобразователей, приведены табличные данные. Представлена общая структурная схема УВАИ (рис. 1) и рассмотрены вопросы, связанные с конструктивными и схемотехническими методами подавления помех в промышленных системах управления и
контроля.

Источники помех
ИВП
СПП
ИОН
ФВ
Д
ФВ
УП
Д
ЛС
 УП
АФ
 ЛС
АЦП
 АФ
 АЦП
ШЗ
ШЗ
ВУ (ЦФ)
ПС
 ВУ
ШЗ
ШЗ
ШЗ
Рис.1 – Структурная схема одного измерительного канала
Физическая величина (ФВ) преобразуется первичным измерительным преобразователем
(датчиком Д) в ток или напряжение. Этот сигнал усиливается унифицирующим преобразователем
(УП), который формирует унифицированный сигнал (0–1 В, 0–2 В, 0–5 В, 0–20 мА, 4–20 мА) и передаётся по линии связи (ЛС) на входы АЦП. В ряде случаев перед АЦП устанавливают аналоговые фильтры (АФ). После АЦП данные в цифровом виде обрабатываются вычислительным
устройством (ВУ), состоящим из микроконтроллера или ПЛИС. Полученное значение измеряемого параметра передаётся по цифровым интерфейсам промышленных сетей (ПС) в главный блок
системы управления и контроля.
Для аналого-цифрового преобразования в АЦП применяют источники опорного напряжения (ИОН), которые могут быть как встроенные, так и внешние. Питание датчиков, усилителей и
АЦП осуществляется от источников вторичного питания (ИВП) (преобразователи DC/DC, линей6
ные стабилизаторы). ИВП подключены к системе питания предприятия (СПП) со своей структурой шины заземления (ШЗ). Каждый из основных блоков характеризуются основной относительной погрешностью измерений (взятые по модулю) –  i . Законы распределения этих погрешностей
чаще всего имеют нормальный вид, а корреляции между ними будут проявляться при существенных изменениях условий эксплуатации (температура, давление, сложная электромагнитная обстановка).
Для оценки распределения погрешностей в УВАИ рассмотрим подходы, которые разработаны для поверки измерительных приборов. В ГОСТ 22261–94 указано, что класс точности образцового прибора должен быть в 3–5 раз выше класса точности поверяемого прибора, а ГОСТ
30012.9–93 рекомендуют использовать образцовые средства измерения, основная погрешность которых не превышает 1/10 (1/5) обозначенного класса точности поверяемого прибора. В соответствии с этим же стандартом, если соотношение 1/10 не удаётся выполнить, то рекомендуется использовать соотношение 1/5, 1/4, или 1/3.
На основании этих рекомендаций были рассмотрены различные варианты распределения
погрешностей в УВАИ с учётом классов точности отдельных элементов системы и стоимости отдельных блоков. Для определения общей погрешности УВАИ были приняты две формулы:
Ар  ФВ   Д  УП   ЛС   АФ   АЦП   ВУ ;
СКЗ 
ФВ 2   Д 2  УП 2   ЛС 2   АФ 2   АЦП 2   ВУ 2 .
Здесь  Ар – арифметическая сумма основных относительных погрешностей, а СКЗ – среднеквадратическое значение суммарной погрешности.
Аналоговые фильтры могут отсутствовать в устройстве ввода, а погрешность вычислительного устройства может быть пренебрежительно мала. Поэтому ими в расчётах можно пренебречь.
В табл. 1 представлены расчёты  Ар и  СКЗ для одного канала УВАИ при разных соотношениях точностей блоков k . При k  2 каждый последующий блок имеет погрешность в два раза
меньше, чем предыдущий, и общая погрешность устройства равна СКЗ  0,28 %. При k  5 суммарная среднеквадратическая погрешность СКЗ  0,103 %, однако резко возрастает стоимость
системы.
Таблица 1 – Арифметическая и среднеквадратической погрешности системы
Соотношение Погрешности блоков системы, %
 Ар . , %  СКЗ , % Стоимость, $
 АЦП
УП  ЛС
точностей
ФВ  Д
k=1
k=2
k=3
k=4
k=5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,50
0,25
0,17
0,12
0,1
0,25
0,12
0,05
0,03
0,02
0,1
0,05
0,02
0,01
0,01
0,1
0,05
0,025
0,012
0,005
7
0,95
0,47
0,25
0,17
0,14
0,57
0,28
0,175
0,125
0,103
40
50
75
125
200
Рис. 2 – Зависимость суммарной арифметической и среднеквадратической погрешностей и
стоимости одного канала от соотношения точностей блоков k
Таким образом, основная погрешность датчика должна быть в 3–5 раз лучше, чем погрешность объекта измерения, а составные части измерительного канала должны быть не менее чем в
несколько (3–5) раз точнее, чем датчик.
На точность УВАИ существенное влияние оказывают помехи по шинам заземлениям и в
измерительных линиях связи, которые исследованы в следующей главе.
Во второй главе «Исследование реального уровня помех на входах АЦП» представлены
результаты исследования помех по шинам заземления и в измерительных кабелях, определены законы распределения помех, проведён анализ источников помех.
Анализ литературных источников по используемым схемам заземления (TN-C, TN-S , TNC-S) показал, что вид связи нейтрали с землёй определяет уровень помех и электромагнитную
совместимость устройств автоматизации в нормальных условиях работы и при коротком замыкании. В промышленных условиях чаще всего встречается схема TN-C-S из-за простоты реализации.
Основной заземлитель устраивается возле трансформаторной подстанции предприятия и объединяется с нейтралью, а дополнительные заземлители устраиваются в каждом цеху предприятия и
также объединяются с нейтралью. Объединение шины заземления с нейтральным проводом ухудшает электромагнитную обстановку предприятия.
На рис. 3 представлена осциллограмма тока в нейтральном проводе для 5-и одновременно
работающих ПК, подключённых к одной фазе питающего напряжения. Измерение производилось
на омическом сопротивлении нейтрального провода равном R =5 Ом (медный провод 6 мм2 длиной 2 м), максимальная амплитуда тока составляет более 10 А, частота паразитных колебаний до
10 МГц.
Большое количество потребителей с импульсным потреблением тока приводит к искажению работы нейтрального провода. Например, при почти равных фазных токах 35–40 А ток в
нейтрали не должен превышать 5 А, однако при экспериментальном исследовании было установлено, что ток нейтрали составляет более 20 А. Это было вызвано работой нескольких компьютерных классов одновременно. Таким образом, в нейтральном проводе и в шине заземления формируется мощный источник высокочастотных колебаний, и шину можно рассматривать как коллектор для множества подключённых потребителей.
Была проведена оценка уровня помех по шинам заземления на нескольких промышленных
предприятиях и в научно-исследовательских учреждениях. Результаты измерений представлены в
табл. 2. Введены следующие обозначения: l З – это длина участка заземления, U ПЕР ( P P ) – это ам8
плитуда периодических помех (50 и 400 Гц) от пика до пика, U ИМП ( PP ) – импульсные помехи. На
всех исследуемых предприятиях применяется тип заземления TN-C-S и имеется множество точек
заземления.
Рис. 3 – Осциллограмма потребления тока на нейтралис 5-ью включёнными ПК
В рамках исследования был проведён следующий эксперимент. Осциллограф был подключён к шине заземления в двух удалённых точках (длина участка шины заземления составляла
lЗ  40 м, TN-C-S), и проводились замеры помех в течение (24±0,15) часов в один рабочий день.
На рис. 4 представлен полученный график. Начало эксперимента в 18:00, измерения проводились
один раз в минуту. Выборка составляла 2500 отсчётов за 100 мс, общее количество отсчётов за
сутки равно 3602500.
Таблица 2 – Показатели помех по шине заземления на предприятиях
Предприятие
Спектр частот
l З , м U ПЕР ( P P ) , мВ U ИМП ( PP ) , мВ
Завод «Прибой»
Лаборатория 1, ЮФУ
Лаборатория 2, ЮФУ
НКБ МИУС ЮФУ
100 кв. жилой дом
14
10
18
40
20
10–20
10–15
1200–1500
40–60
200–900
256–332
190–392
45–100
<2000
300–600
1–2 МГц, 15 МГц
60 кГц, 1–2 МГц
55 кГц, 1–2 МГц
1 кГц, 0,05–2 МГц
60 кГц, 12–50 МГц
Рис. 4 – Уровень помех по шине заземления в течение суток
Из графика видно, что наибольшая активность возникает в промежуток от 7:30 до 9:00 ч,
что соответствует началу рабочего дня и подаче питания на рабочие места. Спектральный анализ
показал, что на шине заземления в разное время суток присутствует сетевая помеха 50 Гц и её не9
чётные гармоники с 3-й по 21-ю. Спектр высокочастотных колебаний простирается вплоть до 20
МГц. Амплитуда помех U ИМП ( PP ) достигала ±4 В. Детальные измерения в ждущем режиме показали, что наблюдаются отдельные помехи амплитудой до ±15 В и длительностью до 50 мкс.
Законы распределения импульсных помех изменяются от нормального в ночное время до
логарифмически-нормального в утренние часы, когда наблюдаются большое количество импульсных помех большой амплитуды. На рис. 5а и рис. 5б показаны гистограммы распределений (программа STATISTICA) амплитуд помех в ночное и рабочее время без участков с явными выбросами. Показаны ожидаемые гистограммы нормальных распределений.
Ожидаемое нормальное
Ожидаемое нормальное
1,1E5
1E5
90000
5E5
Число наблюдений, шт.
Число наблюдений, шт.
6E5
4E5
3E5
2E5
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
1E5
10000
0
0
-0,45
-0,35
-0,25
-0,15
-0,05
0,05
0,15
0,25
0,35
0,45
-0,40
-0,30
-0,20
-0,10
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
-1,7 -1,5 -1,3 -1,1 -0,9 -0,7 -0,5 -0,3 -0,1 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3
-1,6 -1,4 -1,2 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4
Карманы, В
Карманы, В
а)
б)
Рис. 5 – Гистограмма распределения помех: а) ночью, б) днём
В табл. 3 представлено число попаданий амплитуд помех U ИМП ( P P ) в заданные интервалы
для всего исследуемого процесса. Основной характеристикой проведённых наблюдений является
оценка среднеквадратического отклонения (далее – СКО),   0,229 В. В интервал от 0 до 3  
укладывается 98,7 % всех наблюдений и распределение амплитуд вполне соответствует нормальному закону. В интервал 0,69–5 В попадает небольшое число импульсных помех (1,3 %), однако
именно они приводят к сбоям или существенному искажению результатов измерений.
Ещё одной характеристикой уровня помех на шине заземления может служить напряжение,
которое наводится в петле провода в рабочих условиях. Проведённые исследования показали, что
характер наводок в петле провода в точности повторяет характер помех по шине заземления.
Наблюдаются мощные импульсные помехи, модулированные высокочастотными колебаниями.
Например, в НКБ «МИУС» наблюдались регулярные импульсные помехи с частотами 0,8, 2, 15,
64 и 100 кГц, а некоторые импульсы заполнены высокочастотной модуляцией порядка 10–20 МГц.
Даже на небольшом открытом участке неэкранированного провода измерительной линии длиной
3–5 см могут наводиться помехи в несколько мВ.
Таблица 3 – Таблица частот попадания в интервалы
U ИМП ( PP ) , В 0 ... 0,23 0,23 ... 0,46 0,46 ... 0,69 0,69 ... 0,92
Кол-во, шт.
Кол-во, %
2675118
74,26
706121
19,60
174470
4,84
35041
0,97
0,92 ... 5
0 ... 5
11750
0,33
3602500
100
Исследовалось влияние электромагнитного излучения на измерительные кабели. С одним
из лучших измерительных кабелей (витая пара в сеточном экране) были проведены испытания в
реальных условиях НКБ МИУС. В течение одного часа проводились измерения амплитуд адди10
тивной помехи (нагрузка 100 Ом). Результаты представлены в виде гистограммы на рис. 6 (программа NI LAbVIEW). Закон распределения амплитуд помех был нормальным, величина СКО составила   1,05 мВ. Таким образом уровень наводок и шумов в измерительном кабеле длиной 10
м составляет ±3,15 мВ, что снижает класс точности АЦП с диапазоном входных сигналов 0–2,5 В
до уровня 0,24 % (8–9 разрядов). Соответственно для кабелей большей длины, класс точности измерений физической величины будет ещё хуже.
Рис. 6 – Гистограмма распределения амплитуд импульсных помех на кабеле из витой пары
в сеточном экране за 1 ч работы
На основе полученных данных были предложены модель помехи на входе АЦП и реализация этой помехи в виде отдельного блока в среде LabVIEW, которые и были использованы в проведённых исследованиях.
Общая формула полученной помехи имеет вид:
(t )   ИМП (t )   Ш (t )   ПЕР (t ) ,
где  ИМП (t ) – импульсная помеха,  Ш (t ) – «наведённый» шум,  ПЕР (t ) – периодическая помеха. При этом характеристиками помех являются уровни напряжений U ИМП (t ) , U Ш (t ) , которые
имеют нормальный закон распределения с параметрами U ИМП , U Ш и нулевыми математическими
ожиданиями, а напряжение периодической помехи вычисляется по формуле:
U ПЕР (t )  U1Г  1  sin(2  f ПЕР  t )  U1Г  0,1  sin(2  3 f ПЕР  t ) 
U1Г  0,05  sin(2  5 f ПЕР  t )  U1Г  0,03  sin(2  7 f ПЕР  t )
,
где U1Г – амплитуда первой гармоники периодической помехи с частотой f ПЕР .
Случайные величины амплитуд помех были получены с помощью генераторов псевдослучайных чисел, линейным конгруэнтным методом, а напряжение периодической помехи задавалось
амплитудой U1Г . Закон распределения помехи является композицией из трёх составляющих: арксинусоидального закона распределения периодической гармонической помехи, нормального закона распределения шумов и нормального закона распределения помехи импульсных помех.
В третьей главе «Оценка устойчивости алгоритмов аналого-цифрового преобразования к импульсным помехам малой длительности» рассмотрены вопросы устойчивости основных алгоритмов аналого-цифрового преобразования к воздействию импульсных помех и проводится выбор оптимальной декады для цифрового вольтметра.
На входах АЦП на полезный сигнал накладывается большое количество импульсных помех, которые соизмеримы по длительности с одним тактом АЦП. Эти помехи проникают к чув11
ствительным элементам АЦП (компаратор, ИОН, устройства выборки–хранения, регистры последовательных приближений и т.д.) различными путями. Самым чувствительным элементом к воздействию импульсных помех является компаратор, который, как правило, имеет чувствительность
на уровне 0,1–0,2 от величины кванта (30–100 мкВ). Вторым чувствительным элементом является
преобразователь код–напряжение, который очень восприимчив к помехам по шинам питания и
может сам формировать импульсные помехи при смене тяжёлых кодовых комбинаций.
Для оценки устойчивости алгоритмов АЦП к воздействию импульсных помех были разработаны математические модели наиболее распространённых структур АЦП и проведено моделирование воздействия импульсных помех на алгоритмы аналого-цифрового преобразования в среде
NI LabVIEW.
При моделировании были принято, что диапазон входного сигнала всех исследуемых АЦП
составлял 1023 единицы (10 двоичных разрядов). Моделирование производилось раздельно для
положительных и отрицательных помех. В каждом цикле преобразования накладывалась только
одна помеха, осуществлялся полный перебор всех тактов ( N Т ) и всех амплитуд помех ( U ИМП ) от 0
и до 100 единиц (по равномерному закону распределения – f Р (U ИМП ) ). Кроме того, все модели
АЦП подвергались воздействию импульсных помех, которые возникали в случайном такте со случайной амплитудой (по нормальному закону распределения – f Н (U ИМП ) ). Помехи накладывались
на основной сигнал в диапазоне от 100 до 900 единиц для исключения возможных искажений при
подходе к краям диапазона. За основную характеристику устойчивости АЦП к воздействию импульсных помех принят коэффициент подавления K П импульсных помех, который вычисляется
как отношение суммы модулей наложенных помех (  ) к сумме модулей полученных погрешностей (Δ) аналого-цифрового преобразования.
Результаты проведённых исследований приведены в табл. 4. P – основание системы счисления (P=0 – двоичный код, P=1, 2, 3 – коды Фибоначчи), N Т – количество тактов.
Таблица 4 – Коэффициент подавления импульсных помех в АЦП
Тип АЦП
Параллельный
Параллельнопоследовательный
Конвейерный
Поразрядного кодирования
Последовательного счета
P
NТ
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
3
0
1
2
3
4
2
3
4
10
15
18
21
1023
f Р (U ИМП )
+
1,0000
1,9995
3,1454
4,3600
1,9378
2,5516
2,8565
13,5301
9,9688
8,5413
8,0405
25300,5
–
1,0000
2,0005
3,1069
4,2909
1,9250
2,6015
2,9797
13,2888
∞
∞
∞
14,7353
f Н (U ИМП )
1,0000
1,9993
3,1323
4,3184
1,9294
2,5714
2,9073
13,0070
19,3721
16,6026
15,4944
46,2842
Анализ полученных результатов показывает, что самым худшим вариантом является применение АЦП параллельного типа, которые воспринимают любую импульсную помеху как полезный сигнал ( K П  1 ). Применение АЦП параллельно-последовательного и конвейерного типов
также обеспечивают незначительные коэффициенты подавления (не более 5). Существенно луч12
шими сглаживающими характеристиками обладают АЦП поразрядного кодирования, которые
обеспечивают коэффициенты подавления больше 10. Особый интерес представляют АЦП работающие в кодах Фибоначчи, которые обеспечивают практически полное подавление отрицательных
импульсных помех. При этом предпочтительными является АЦП с P=1. Представленные коэффициенты подавления получены при максимальном уровне помех не более 10 % от измеряемого
диапазона. При увеличении амплитуды импульсных помех, коэффициент подавления пропорционально растёт и достигает 100, при амплитуде помехи равной диапазону измерения.
Кроме того, было проведено моделирование влияния импульсных помех на процессы аналого-цифрового преобразования для АЦП интегрирующего типа. Было установлено, что на работу
АЦП двойного интегрирования импульсные и периодические помехи 50 Гц практически не оказывают никакого воздействия ( K П >80 дБ).
При исследовании сигма-дельта АЦП (NI PXI-5112) и было установлено, что эти АЦП обладает хорошими фильтрующими свойствами ( K П >80 дБ). Однако, при воздействии импульсных
помех большой амплитуды и длительности, превышающей один такт дискретизации, на выходах
сигма-дельта АЦП наблюдаются сбои – результаты, отличающиеся от измеряемого уровня полезного сигнала на несколько процентов.
Современные цифровые вольтметры (ЦВ) имеют высокую разрешающую способность (1–
10 мкВ) и позволяют измерять постоянные напряжения от 1 мВ до 100 В с высокой точностью (5–
6 декад). Наибольшую опасность представляют импульсные помехи, которые могут приводить к
сбоям компараторов или отдельных разрядов ЦВ. Следует отметить, что 60 % всех выпускаемых
ЦВ строятся по схеме поразрядного уравновешивания и используют в каждой декаде чисто двоичный набор весовых коэффициентов (веса, 8421). Был проведён анализ помехоустойчивости цифровых вольтметров, использующих декады с другими весами.
Моделировалась схема трёхдекадного ЦВ с АЦП поразрядного кодирования с диапазоном
измерения от 0 до 999 мВ и разрешающей способностью 1 мВ. В табл. 5 представлены полученные
результаты моделирования для заданных амплитуд положительных и отрицательных импульсных
помех от 1 до 10, от 1 до 20, от 1 до 50 и от 1 до 100 мВ для 18 наборов весовых коэффициентов.
Таблица 5 – Коэффициенты подавления импульсных помех декадами ЦВ при равномерном законе распределения амплитуды помех
Амплитуда импульсной помехи U ИМП , мВ
Веса
P NТ
от 1 до 10
от 1 до 20
от 1 до 50
от 1 до 100
4221
4421
4321
8421
5321
64321
42211
44211
43211
84211
53211
643211
422111
0
1
2
0
1
2
-
12
12
12
12
12
15
15
15
15
15
15
18
18
+
11,14
10,29
9,81
9,43
9,39
8,26
8,83
8,39
8,13
7,92
7,90
7,38
7,76
21,60
26,86
30,31
28,48
34,78
150,19
165,21
258,13
344,18
113,15
434,75
∞
619,52
+
10,94
10,97
10,05
10,33
9,74
8,63
9,19
9,21
8,67
8,84
8,48
7,92
8,30
25,09
27,97
37,95
34,19
44,27
233,63
215,29
324,48
492,80
188,86
643,66
∞
822,77
13
+
12,19 29,26
10,85 39,70
10,61 47,72
10,71 40,25
10,28 60,94
8,54 510,64
10,81 267,44
9,95 408,12
9,78 683,89
9,85 192,26
9,56 811,74
8,34
∞
10,06 1552,61
+
13,01
12,12
11,74
10,56
11,10
9,57
10,84
10,33
10,11
9,38
9,72
8,87
9,75
26,33
38,42
39,80
57,68
52,47
825,52
209,37
627,02
524,51
260,10
659,00
∞
839,61
Продолжение таблицы 5
Веса
P
NТ
442111
432111
532111
842111
0
18
18
18
18
Амплитуда импульсной помехи, мВ
от 1 до 10
от 1 до 20
от 1 до 50
от 1 до 100
+
–
+
–
+
–
+
–
7,47
∞
8,32
∞
9,42
∞
9,41
∞
7,30 1982,47 7,95 2523,15 9,30 5106,37 9,25 4225,33
7,14 1652,06 7,81 2365,45 9,13 4453,23 8,98 4405,31
7,15 450,56 8,07 727,83 9,35 896,20 8,74 1142,81
Анализ полученных результатов показывает, что лучше всего подавляют отрицательные
помехи веса равные числам Фибоначчи 853211 (Р=1, N=18) и 643211 (Р=2, N Т =18) и модифицированный вес 442111 ( N Т =18) при этом коэффициент подавления стремится к бесконечности.
Модифицированные веса 4221 ( N Т =12) и 4421 ( N Т =12) лучше всего подавляют положительные
помехи. Чисто двоичные веса 8421 показывают худшие результаты коэффициентов подавления по
сравнению с другими весами. Особый интерес представляют веса 853211 (Р=1) и 643211 (Р=2), так
как сумма чисел весовых коэффициентов позволяет реализовать цифровые вольтметры с пределами измерения 0–2 В и 0–1,7 В соответственно.
Исследовалось влияние помех на преобразователь напряжение-частота типа КР1108ПП1А.
При времени интегрирования 1 с коэффициент подавления помехи 50 Гц составляет 55–60 дБ, а
при отклонении частоты помехи от частоты 50 Гц на ±0,125 Гц падает до 25–30 дБ. Импульсные
помехи любой полярности подавлялись до уровня 80 дБ.
В четвёртой главе «Исследование коэффициентов подавления и фильтрации индустриальных помех алгоритмическими методами» рассмотрены алгоритмические методы повышения точности измерения аналоговых величин УВАИ в условиях индустриальных помех. Задача сводится к оценке полезного сигнала a  const (условно постоянного в выбранный промежуток времени) по многократным измерениям ai (результаты аналого-цифрового преобразования
сигнала). В процессе каждого измерения получаем сумму полезного сигнала и реализации помехи
в момент наблюдения  i , результаты измерений пересылаются от АЦП в ВУ и обрабатываются по
разработанным программам. С точки зрения математической статистики оценкой полезного сигнала чаще всего служит оценка среднего (мера центральной тенденции) по количеству измерений
выборки. Для расчёта этого среднего используются различные методы усреднений.
Для сравнительной оценки методов усреднений было проведено моделирование с использованием программной среды LabVIEW и программного пакета для программирования и моделирования работы микроконтроллеров Atmel Studio. После формирования входного сигнала с
наложенными помехами, имитируя работу АЦП, накапливаются результаты N измерений (выборка из 20, 40, 60, 80 или 100 измерений). Определяется среднее значение сигнала и его абсолютная погрешность преобразования для каждого выбранного метода усреднения. После многократного повторения процесса измерений, усреднений и вычитаний определяется среднее значение погрешности и её дисперсия. В качестве критерия эффективности принята величина
коэффициента подавления, которое определяется как отношение дисперсии входного сигнала
перед ВУ к дисперсии абсолютной погрешности a .
В табл. 6 представлены результаты по оценке погрешности усреднения и коэффициента подавления помех в зависимости от принятого метода усреднения, а также затраченное микроконтроллером время выполнения. Здесь введены следующие обозначения: АР – Арифметическое,
14
ГА – Гармоническое, ГЕ – Геометрическое, КВ – Квадратическое, МЕ – Медиана, МХЛ – Медиана
Ходжеса-Лемана, АУ5 – α-усеченное (5 %), АУ10 – α-усеченное (10 %), АУ15 – α-усеченное
(15 %), АВ5 – α- винзорированное (5 %), АВ10 – α- винзорированное (10 %), АВ15 – α- винзорированное (15 %). Таблица рассчитывались по итогам N ПОВТ = 25000 циклов.
Таблица 6 – Коэффициенты подавления при N=20
2
5
10
U1Г , мВ
1
0,5
 , мВ
UШ
Метод усреднения
U ИМП , мВ
Арифметическое
Гармоническое
Геометрическое
Квадратическое
Медиана
Медиана Ходжеса-Лемана
А-усеченное (5%)
А-усеченное (10%)
А-усеченное (15%)
А-винзорированное (5%)
А-винзорированное (10%)
А-винзорированное (15%)
10
40
40
40
40
28
23
69
67
63
67
69
66
144
143
144
144
32
40
216
203
184
218
217
205
5
1
5
2
10
526
517
523
527
73
115
638
573
496
668
642
579
219
218
219
218
64
66
498
457
394
511
528
486
144
143
144
144
32
40
216
203
184
218
217
205
70
69
70
70
24
22
76
73
68
76
75
72
1
5
10
20
221
220
221
221
32
49
230
214
193
234
227
211
144
143
144
144
32
40
216
203
184
218
217
205
69
66
68
69
37
38
226
226
205
209
243
232
NТ
Время,
мкс
4080
13360
3964
7555
20394
15002
23574
23193
23083
24197
23958
23604
255
835
247,75
472,19
1274,63
937,63
1473,38
1449,57
1442,69
1512,32
1497,38
1475,26
Анализ результатов моделирования показывает, что лучшими по точности являются алгоритмы α-усечённое среднее и α-винзорированное среднее. Однако эти алгоритмы требуют предварительного упорядочивания выборки, и, соответственно, время обработки увеличивается. Количество тактов и время вычислений приведены для обычного 8-разрядного микроконтроллера с собственной тактовой частотой в 16 МГц. Применяемый тип сортировки Quicksort требует
N Т =19782 такта (1236,38 мкс) для упорядочивания данных. При применении специализированных алгоритмов сортировки время обработки может быть уменьшено. Также можно применить
специализированные процессоры цифровой обработки сигналов, где операция умножения выполняется за 1 такт, что существенно ускорит обработку.
На рис.7 представлены зависимости коэффициентов подавления помех для нескольких методов усреднения от количества измерений.
Рис. 7 – Зависимость коэффициентов подавления от количества измерений
15
Было проведено моделирование работы УВАИ в среде NI LabVIEW для оценки коэффициента подавления флуктуационных шумов и импульсных помех при использовании α-усечённого
среднего в зависимости от количества отброшенных членов ряда наблюдений и с использованием
АЦП поразрядного кодирования (P = 0, 1, 2).
Основная идея моделирования заключается в следующем. На основной уровень сигнала
накладываются помехи и шумы. Задаются веса АЦП, например для P = 0 это 10 тактов и общей
длительностью 10 мкс, и производится аналого-цифровое преобразование сигнала. Задаётся модель обработки измерений, которая включает в себя количество измерений N=20, 40 и 100 за 20 мс
и количество убираемых крайних значений ранжированного ряда наблюдений, k. Накапливаются и
ранжируются по возрастанию результаты преобразований. Затем отбрасывается указанное моделью количество крайних значений. Вычисляются среднее значение сигнала a и абсолютная погрешность преобразования a . После многократного повторения операций измерений, отбрасываний, усреднений и вычитаний определяется среднее значение погрешности и её СКО,  a . В качестве коэффициента подавления помех принято отношение СКО амплитуды накладываемой помехи, которое определяется как алгебраическая сумма СКО помех, к СКО абсолютной погрешности.
В табл. 7 представлены коэффициенты подавления наложенных на основной сигнал синусоидальной помехи 10 мВ, импульсных помех U ИМП =20 мВ и шума U Ш = 0,5 мВ при использовании α-усечённого среднего для АЦП с P = 0, 1 и 2 при N = 100. Очевидно, что лучшим является
АЦП с весами P = 1. На рис. 8 представлены графики полученных зависимостей для P = 0 и P =1 и
N=20, 40 и 100.
Таблица 7 – Коэффициенты подавления сложной помехи при N= 100
Количество убранных крайних значений, k
Веса
P
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
512-256-..-2-1 0 362,1 401,6 405,9 362,5 325,0 287,8 264,2 221,9 180,1 134,4
377-233-..-1-1 1 409,3 509,6 456,7 449,0 398,2 371,7 328,2 287,8 235,7 182,3
406-277-..-1-1 2 383,6 469,4 415,2 382,7 350,5 329,2 267,9 234,8 186,5 147,1
Рис. 8 – Зависимости коэффициента подавления сложной помехи при применении αусечённого среднего
Анализ полученных результатов показал, что при увеличении числа наблюдений коэффициенты подавления помех растут примерно пропорционально числу измерений. A-усечённый ме16
тод вычисления среднего эффективен для подавления индустриальных помех при отбрасывании
5–15 % измерений сверху и снизу нормализованной выборки. Рекомендуемое число наблюдений
от 20 до 100 за время измерения 20 мс. При увеличении P коэффициенты подавления также увеличиваются. A-усечённый метод позволяет подавить шумы в 4–10 раз.
В работе анализировались стандартных алгоритмов методов цифровой фильтрации, встроенных в программные продукты Mathcad и NI LabVIEW и алгоритм «скользящего среднего». Алгоритмы «скользящей» обработки данных и медианный фильтр показали высокие показатели коэффициентов подавления импульсных помех (более 50 раз).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:
1. Полученные при моделировании результаты позволяют упростить решение прямой задачи по распределению погрешностей между отдельными блоками УВАИ. В диссертации показано,
что в оптимальном варианте каждый последующий блок, входящий в состав УВАИ, должен обеспечивать погрешность в 3–5 раз меньше предыдущего. Полученные результаты позволяют обеспечить оптимальный вариант структуры на начальных этапах проектирования УВАИ.
2. На основании экспериментальных исследований сетей питания промышленных предприятий и линий связи УВАИ в течение 24 ч измерены амплитуды и определён частотный спектр помех. Проведённый анализ результатов позволил сделать следующие выводы:
- на шинах заземления преобладают импульсные помехи амплитудой до 50 мВ на каждый
метр шины;
- в линиях связи преобладают дифференциальные импульсные помехи амплитудой до 1 мВ
на каждый метр линии;
- распределение амплитуд импульсных помех подчиняется нормальному закону в течение
коротких промежутков времени (до 1 ч) и логарифмически-нормальному закону за 24 ч;
- частотный спектр помех варьируется от 50 Гц до 50 МГц;
- в течение 24 ч на шинах заземления наблюдаются 100 – 200 мощных импульсных помех
амплитудой до 500 мВ на метр шины, которые могут приводить к выводу из строя чувствительной
аппаратуры.
Полученные результаты определили требования по обязательной защите элементов УВАИ
от влияния помех и позволили составить обобщённую модель помехи, которая соответствует реальным условиям.
3. В работе показано, что известные конструктивные и схемотехнические методы подавления шумов, импульсных помех и периодических помех на входах УВАИ (рациональная кабельная
проводка, гальваническая развязка, аналоговая фильтрация), обеспечивают коэффициент подавления помех до уровня 40–60 дБ, что не позволяет ограничиться их использованием в УВАИ высокой точности (12–16 разрядов).
4. На базе предложенной модели генератора помех впервые получены сравнительные оценки коэффициентов подавления шумов и помех аналого-цифровых преобразователей, что позволяют осуществить выбор типа АЦП ещё в начале процесса проектирования УВАИ. На основании
анализа результатов моделирования показано, что:
- быстродействующие АЦП параллельного и конвейерного типа практически не подавляют
импульсные помехи;
- АЦП интегрирующего типа и ΔΣ-АЦП подавляют импульсные помехи на 60–80 дБ;
- АЦП поразрядного кодирования, использующие коды Фибоначчи, практически полностью подавляют помехи одной полярности, но общий коэффициент подавления не превышает
40 дБ;
17
Оптимальными по быстродействию и коэффициенту подавления являются АЦП поразрядного кодирования, использующие весовые коэффициенты в кодах Фибоначчи. Этот тип АЦП рекомендуется закладывать в УВАИ.
5. В работе предложена модель реализации алгоритмов вычисления центральной меры обрабатываемого сигнала для двух типов вычислительных устройств, что позволило впервые получить точные оценки коэффициентов подавления (доверительная погрешность менее 1 %) и оценить объёмы требуемых вычислений. На основании анализа результатов моделирования показано,
что применение алгоритма вычисления α-усечённого среднего обеспечивает коэффициент подавления шумов и помех на уровне 39–52 дБ, что 1,5 раза лучше среднего арифметического при умеренных объёмах вычислений (до 100 измерений за один цикл обработки). Этот алгоритм рекомендуется закладывать в вычислительное устройство УВАИ на этапе проектирования.
6. Полученные в диссертационной работе результаты были использованы в разработках
НКБ «МИУС» ЮФУ автоматизированного пульта проверки цепей пиросредств, входящего в состав испытательных систем предстартового контроля орбитальных кораблей 11Ф615 и 11Ф732 для
ПАО РКК «Энергия» и автоматизированной системы управления стендом тренировки СВЧприборов для ПАО «Гранит».
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ
1. Галалу, В.Г. Оценка коэффициентов подавления сетевых и импульсных помех в цифровых вольтметрах / В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2015. – №9. – С.11-18.
2. Галалу, В.Г. Помехи по шинам заземления в системах промышленной автоматизации /
В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – №5. – С.20-30.
3. Галалу, В.Г. Оценка уровня помех в измерительных кабелях / В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Технология электромагнитной совместимости. – 2016. – №3 (58). – С.32-38.
4. Киракосян, С.А. Оценка устойчивости алгоритмов аналого-цифрового преобразования к
воздействию импульсных помех малой длительности / С.А. Киракосян, В.Г. Галалу // Технология
электромагнитной совместимости. – 2017. – №1 (60). – С.31-38.
5. Самойлов, Л.К.. Динамическая погрешность устройств восстановления сигналов в системах управления / Л.К. Самойлов, С.А. Киракосян // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. –
№5 (154). – С.147-152.
6. Самойлов, Л.К.. Погрешности восстановления сигналов в системах управления и контроля / Л.К. Самойлов, И.И. Турулин, С.А. Киракосян, А.Д. Вартенков // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – №1 (150). – С.36-43.
Публикации в других изданиях
7. Галалу, В.Г. Моделирование влияния импульсных помех на процессы преобразования в
цифровых вольтметрах / В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Проблемы автоматизации. Региональное
управление. Связь и автоматика (ПАРУСА-2014). Сборник трудов III Всероссийской научной
конференции. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2014 - Т.1 С.239 - 243.
8. Галалу, В.Г. Цифровая фильтрация в цифровых вольтметрах / В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Информационные технологии, системный анализ и управление (ИТСАиУ-2014). Сборник
трудов XII Всероссийской научной конференции - Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2015. Т3. С. 19 –
24.
9. Галалу, В.Г. Оценка эффективности a-усечённого среднего для подавления индустриальных помех с использованием LabVIEW / В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Инженерные и научные
18
приложения на базе технологий NI NIDays – 2015: Сборник трудов ХIV международной научнопрактической конференции, Москва 27 ноября 2015 г. Москва. Изд-во: ДМК-пресс, 2015. С.206–
208.
10. Galalu , V.G. The effectiveness of a-trimmed mean to suppression industrial interferences /
V.G. Galalu, S.A. Kirakosyan // 13th International scientific-technical conference on actual problems of
electronic instrument engineering (APEIE) – 39281 proceedings, 3-6 Oct. 2016. Vol.1 (4). P. 13-16. DOI:
10.1109/APEIE.2016.780686.
11. Галалу, В.Г. Оценка уровня помех на входах аналого-цифровых преобразователей измерительных систем / В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Актуальные проблемы электронного приборостроения: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 т. Саратов. 2016. Т. 2. С. 208-215.
12. Самойлов, Л.К.. Погрешности наложения спектров при дискретизации сигналов с неограниченным спектром / Л.К. Самойлов, С.А. Киракосян, // Актуальные проблемы электронного
приборостроения: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 т. Саратов. 2016. Т. 2. С. 216-221.
13. Галалу, В.Г. Экспериментальное исследование помех по шинам заземления / В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Интеллектуальные системы, управление и мехатроника – 2016, Материалы
Всероссийской научн.-техн. конф., Севастополь 19-21 мая 2016 г, Севастополь: Изд-во СевГУ
С.350-354.
14. Галалу, В.Г. Применение α–усечённого среднего для подавления индустриальных помех
в системах промышленной автоматизации / В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Аспирант. – 2015. –
№5. – С.43-46.
15. Галалу, В.Г. Системный подход к распределению погрешностей в системах промышленной автоматизации / В.Г. Галалу, С.А. Киракосян // Аспирант. – 2015. – №6. – С.30-33.
16. Самойлов, Л.К.. Оценка погрешности наложения спектров при дискретизации сигналов
датчиков с неограниченным спектром / Л.К. Самойлов, С.А. Киракосян // Сборник материалов
XII международного научно-практического семинара «Проблемы современной аналоговой микросхемотехники», 27–28 нояб. 2015, Шахты [Электронный ресурс] ИСОиП (филиал) ДГТУ С. 70-77.
Монография
17. Галалу, В.Г. Аналоговые и цифровые методы подавления помех в информационноизмерительных системах / В.Г. Галалу, И.И. Турулин, С.А. Киракосян. – Таганрог: Изд-во ЮФУ,
2015. – 167с.
Патент
18. Пат. 2602753 РФ на полезную модель, МПК G01R 27/18 (2006.01). Способ контроля
электрического сопротивления изоляции шин питания относительно корпуса / Бородянский М.Е.,
Киракосян С.А., Мартыщенко Т.А., и др.; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВО "Южный
Федеральный Университет" – 2015134126/28; заявл. 13.08.2015; опубл. 20.11.2016 Бюл. № 32. – 13
с.: ил.
Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах: в [1, 4, 7, 8, 17] – разработка компьютерных моделей АЦП и АЦП цифровых вольтметров, проведение численных экспериментов; в [2, 3, 11, 13] – постановка задачи, экспериментальные исследования помех, обработка
экспериментальных данных; в [5, 6, 12, 16] – разработка компьютерных моделей фильтров, проведение численных экспериментов; в [9, 10, 14] – разработка алгоритмов программного обеспечения,
проведение численных экспериментов; в [15] – анализ элементной базы, проведение численных
экспериментов; [18] – моделирование работы схемы измерения, проведение численных экспериментов.
19
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа