НОВЫЙ ПОДХОД К СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ИНТЕГРИРУЮЩИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Сидорова Ирина Александровна, программист, кафедра информационно-вычислительных систем, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), irina-penza@mail.ru

681.518.3

Актуальность и цели. Рассмотрены некоторые особенности анализа и синтеза интегрирующих измерительных преобразователей, относящихся к классу нелинейных динамических систем. Объектом исследования являются интегрирующие измерительные преобразователи с однобитным квантованием замкнутой структуры. Целью работы является поиск новых путей совершенствования интегрирующих измерительных преобразователей как базового элемента информационно-измерительных систем.
Материалы и методы. Используется системный подход к рассмотрению интегрирующих измерительных преобразователей, применяется эффективный метод анализа и переноса достижений из смежных областей, основанный на общности математических моделей.
Результаты. Предложен новый подход к решению задач совершенствования интегрирующих измерительных преобразователей для информационно-измерительных систем, согласно которому интегрирующий измерительный преобразователь рассматривается как нелинейная динамическая структура, для описания которой применяется математическая теория детерминированного хаоса.
Выводы. Новый подход позволяет существенно расширить область поиска новых технических решений, проводить исследования свойств нелинейных интегрирующих измерительных преобразователей с использованием элементов анализа теории динамического хаоса, в перспективе использовать технические возможности по реализации сложных методов цифровой обработки сигналов и получить максимальный технический эффект при практическом использовании интегрирующих измерительных преобразователей для решения сложных инженерных задач в информационно-измерительных системах.

Ключевые слова

интегрирующий измерительный преобразователь, информационно-измерительные системы, нелинейность, сигма-дельта модулятор, системы детерминированного хаоса.

 Скачать статью в формате PDF

1. Чувыкин, Б. В. ΣΔ-аналого-цифровые преобразователи: основы теории и проектирование : моногр. / В. Н. Ашанин, Б. В. Чувыкин, Э. К. Шахов. – Пенза : Инф.-изд. центр ПГУ, 2009. – 188 с.
2. Сидорова, И. А. Анализ состояния и тенденций производства интегральных преобразователей информации ΣΔ-архитектуры / В. Н. Ашанин, Б. В. Чувыкин, А. А. Коротков, И. А. Сидорова // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2014. – № 1 (29).– С. 26–35.
3. Сидорова, И. А. Использование теории детерминированного хаоса при моделировании интегрирующих измерительных преобразователей. / И. А. Сидорова // Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы : сб. ст. III ежегод. межвуз. науч.-практ. конф. – Пенза : Изд-во ПГУ, 2016. – С. 25–29.
4. Шустер, Г. Детерминированный хаос. / Г. Шустер. – М. : Мир, 1988. – 362 с.
5. Schreier, R. Understanding delta-sigma data converters / R. Schreier, G. C. Temes. – New Jersey : IEEE Press., 2005. – 446 p.
6. Мун, Ф. Хаотические колебания / Ф. Мун. – М. : Мир, 1990. – 311 с.
7. Чувыкин, Б. В. Вопросы проектирования высокоточных сигма-дельта АЦП в составе информационно-измерительных систем / Б. В. Чувыкин, И. А. Долгова, И. А. Сидорова // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2013. – № 3 (5). – С. 39–44.
8. Новицкий, П. В. Основы информационной теории измерительных устройств / П. В. Новицкий. – Л. : Энергия, 1968. – 248 с.
9. Сидорова, И. А. Метод повышения энергоэффективности датчиковых беспроводных систем / Б. В. Чувыкин, О. В. Тужилкин, И. А. Сидорова // Научно-технический вестник Поволжья. – 2012. – № 3. – С. 155–158.
10. Сидорова, И. А. Анализ флуктуационных шумов нелинейных динамических систем с однобитным квантованием / Б. В. Чувыкин, А. В. Селезнев, И. А. Сидорова // Научно-технический вестник Поволжья. – 2012. – № 3. – С. 151–154.
11. Сидорова, И. А. Анализ системы с нелинейной динамикой на примере сигма-дельтамодулятора третьего порядка / Б. В. Чувыкин, И. Ю. Семочкина, И. А. Сидорова // XXI век: Итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. – Пенза : Изд-во ПГТА, 2012. – № 4. – С. 182–190.
12. Сидорова, И. А. Вопросы классификации интегрирующих измерительных преобразователей в составе информационно-измерительных систем / Б. В. Чувыкин, И. А. Долгова, И. А. Сидорова // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. – 2015. – № 4 (14). – С. 16–22.
13. Михальченко, С. Г. Функционирование импульсно-модуляционных преобразователей в зонах мультистабильности / С. Г. Михальченко // Доклады Томского университета систем управления и радиоэлектроники. – 2012. – № 1 (25), ч. 1. – С. 259–268.
14. Палей, Д. Э. Исследование динамики дискретных систем фазовой синхронизации второго порядка с нелинейным фильтром : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.12.11 / Палей Дмитрий Эзрович. – М., 1998. – 17 с.
15. Старков, С. О. Обработка и передача информации с использованием дискретных хао- тических систем : автореферат дис. … д-ра физ.-мат. наук : 01.04.03/Старков Сергей Олегович.–М.,2002.–35с.
16. Анищенко, B. C. Генератор Анищенко – Астахова как одна из базовых моделей детер- минированного хаоса / B. C. Анищенко, В. В. Астахов, Т. Е. Вадивасова // Известия Саратовского университета. – 2005. – Т. 5, № 1. – С. 54–68.
17. Анищенко, B. C. Регулярные и хаотические автоколебания. Синхронизация и влияние флуктуаций : учебник / B. C. Анищенко, В. В. Астахов, Т.Е. Вадивасова. – Долгопрудный:Интеллект,2009.–312с.
18. Антипов, О. И. Влияние учета активных потерь на детерминированный хаос в импульсном стабилизаторе напряжения инвертирующего типа / О. И. Антипов, В. А. Неганов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. – 2007. – Т. 10, № 4. – С. 48–55.
19. Orla, Feely. Nonlinear Dynamics of Chaotic Double-Loop Sigma-Delta Modulation / Feely Orla // Department of Electronic and Electrical Engineering University College Dublin (Dublin 4, Ireland, available online 22 May 2002). – Dublin, 2002.
20. Wang, H. On the Stability of Third-Order Sigma–Delta Modulation / H. Wang. – Proc. ISCAS, 1993. – P. 1377–1380.
21. Gray, R. M. Oversampled sigma-delta modulation / R. M. Gray // IEEE Trans. Commun. – 1987, May. – Vol. 35. – P. 481–489 ; Vol. 37. – P. 588–599, 956–967.
22. Schreier, R. On the Use of Chaos to Reduce Idle-Channel Tones in Delta-Sigma Modulators / R. Schreier // IEEE Transactions on Circuits & Systems. – 1994, Aug. – Vol. 41, № 8. – P. 539–547.
23. Вигдорович, В. Н. Хаотическая составляющая шума измерительных систем как критерий их сравнения и совершенствования / В. Н. Вигдорович, А. Б. Опаричев, М. А. Каримбеков, Е. Б. Опаричев // Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. – 2010. – № 1. – С. 94–96.
24. Патрушева, Т. В. Численный анализ помехоустойчивости измерительного преобразователя на основе генератора хаоса / Т. В. Патрушева, Е. М. Патрушев, В. Н. Седалищев // Вестник югорского государственного университета. – 2013. – № 2 (29). – С. 90–95.
25. Патрушева, Т. В. Низкодобротные измерительные преобразователи, реализующие режимы детерминированных хаотических колебаний / Т. В. Патрушева, Е. М. Патрушев, В. Н. Седалищев // Ползуновский альманах. – 2015. – № 1. – С. 65–67.