ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ СПОСОБА КОМПЕНСАЦИИ ДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИИ

Для подтверждения, теоретических предпосылок, изложенных в статье «Способы компенсации действия гармонической вертикальной вибрации на гиромаятник», представлены результаты компьютерного моделирования укороченных уравнений движения гиромаятника. Компьютерное моделирование проводилось в приложении программы Matlab 6.5 - Simulink.

При проведении моделирования использованы укороченные уравнения, описывающие движение гиромаятника для следующих случаев:

а) гиромаятник на неподвижном основании – система дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами

б) гиромаятник на вибрирующем основании – действие вибрации основания заменено «вибрационной силой» – система дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами

моментами – система дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами

Ранее опытным путем определено, что период прецессии гиромаятника равен порядка 3 минут (180 секунд) [1]. Для большей наглядности было выбрано время, за которое рассматривается закон движения, равное 1000 секунд. Начальные условия, при которых проводилось моделирование – первона-

чальное отклонение по углам ϑ и ψ равно

5°. Моделирование проводилось на различных частотах в диапазоне от 100 до 1000 Гц. В качестве примера приведены графики для случая, когда частота вибрации основания

равна ω=628 рад/сек (Vвиб=0.69 м/сек) Из графиков видно, что период колебаний гиро-

маятника на вибрирующем основании с компенсацией совпадает с периодом колебаний на неподвижном основании.

Таким образом, компьютерное моделирование подтверждает полученные теоретические результаты, т. е доказано, что корректирующие моменты, устраняют вибрацию по осям подвеса гиромаятника.

Внастоящее время за рубежом проводятся НИОКР по созданию систем оптикоэлектронного противодействия наземного, морского и воздушного базирования. Наиболее интенсивно разрабатываются системы, позволяющие выводить из строя оптоэлектронные приборы различного назначения путем их функционального подавления или поражения лазерным излучением [1].

Под функциональным подавлением понимается комплексное воздействие на оптоэлектронную систему, в результате которого она утрачивает способность выполнять целевую задачу в течение требуемого интервала времени.

Под поражением понимается воздействие на оптоэлектронную систему, в результате которого произошли необратимые изменения

ееэлементов и она утратила способность выполнять целевую задачу.

Вданной работе рассматривается поиск технических путей реализации систем, генерирующих мощный, некогерентный, широкоспектральный импульс излучения с использованием современной элементной базы в заданных спектральных и частотных диапазонах.

Сучетом свойств среды распространения излучения (атмосферы) предпочтительным

оказывается ИК-диапазон. Известно несколько способов решения задач оптикоэлектронного противодействия. Один из них основан на использовании дополнительных источников излучения и направлен на то, чтобы сорвать процесс самонаведения или существенно увеличивать ошибки аппаратуры управления. В этих целях применяют ИК-ловушки или ложные цели.

До настоящего времени широко использовались ИК-прожекторы с лампами накаливания или газоразрядными лампами высокого давления [2], которые повсеместно заменяются на светодиодные излучатели. Светодиоды оказались выгодными по нескольким показателям: эффективность, долговечность, малое энергопотребление. Очевидное, не только с теоретической, но и с практической точки зрения, преимущество диодов перед традиционными источниками – меньшее, по сравнению с традиционными, потребление

электроэнергии на том же уровне «светоотдачи». Больший коэффициент преобразования электрической энергии в световую - до 80-85% . Ресурс – до 100 000 часов. Вибро и при прочих воздействиях устойчив.

Замена прожекторов инфракрасного (ИК) излучения на унифицированный малогабаритный прожектор на основе эффективного светодиодного излучателя (СИ), позволяет не только увеличить дальность видимости в активном режиме работы, но и повысить помехоустойчивость и эффективность работы комплекса в целом в условиях эксплуатации

[3].

Оценочный расчет по мощности излучения с учетом расходимости, поглощения в воздухе и расстояния до приемника проведен по формуле [4]:

где P0 - поток излучения от одного диода,

Вт;

N – количество диодов;

α- аэрозольный показатель ослабления (в «окнах прозрачности» атмосферы);

r - расстояние до приёмника, м (r=1000м); d0 - диаметр пучка в выходном отверстии,

м;

Θ - угловая расходимость излучения, рад. (Θ=0,052рад);

Расчет аэрозольного показателя ослабления (α) для длин волн 0,55..10мкм проводится по формуле:

n0,n1,n2 – эмпирические коэффициенты для различных типов дымок [4];

Sм - метеорологическая дальность ви-

димости.

Для летнего периода при устойчивой дымке ( Sм ≥ 4км) эмпирические показатели

имеют следующие значения: n0=0,06,n1=0,36,n2=1,88.

Наиболее уязвимой частью оптоэлектронных приборов работающих в ИКдиапазоне являются чувствительные к излучению элементы (ЧЭ). Пороговые значения энергетических параметров чувствительных элементов (ЧЭ) зависят от различных факторов, к которым, прежде всего, относятся: механизм поражения; время воздействия; длина волны излучения; оптические и физические свойства материалов, применяемых в конкретных конструкциях приборов; использование устройств охлаждения ЧЭ и другие.

Для широко используемых в оптоэлектронных приборах светочувствительных материалов пороговая плотность мощности излучения для импульсов длительностью около 10-7с составляет от 106 до 107 Вт/см2, что соответствует уровню энергии от 0,1 до 1Дж/см2

[1, 5].

При условной площади фотоприемного устройства порядка 10-6м2 (1024 элементов с площадью одного элемента 10-9м2), получаем по (1) величину входного потока на матрицу приёмника энергии излучения порядка 1,8×10−8 Вт. Полученное значение превышает

на порядок минимально-регистрируемую мощность светового сигнала. Например, для позиционно-чувствительных фотоприемников это величина порядка 10-9Вт.

Задавая динамический диапазон входных потоков в пределах 103, получаем необходимое значение мощности излучателя. Например, для матрицы 1-ваттных излучателей размером 100 на 100 элементов получим значение мощности входного потока на светочувствительной матрице, удаленной от источника на 1000м, порядка 1,7 ×10−6 Вт. Пло-

щадь такой излучающей поверхности (при размере монтажной площадки для одного элемента 1 см2) равна 1 м2. Эквивалентная мощность излучателя в ИК-диапазоне –

10кВт.

Конструкторская задача сводится к формированию минимального по габаритам источника излучения на основе энергетического и теплового расчетов. Из технических и эксплуатационных характеристик светодиодов определен диапазон температур окружающей среды от минус 60 до плюс 85°С, будем исходить из того, что дополнительного охлаждения не требуется. Использование радиаторов будет необходимо при работе диодов в импульсном режиме с перегрузкой по току и напряжению.

С учетом (1), для матрицы 32 на 32 (1024 диода мощностью 1 Вт каждый, размер излучателя 1024 см2), отношение сигнала к пороговому уровню становится меньше 1 на расстоянии более 1000м.

Для уменьшения площади излучателя есть три пути решения:

1.Расположить диоды на криволинейной поверхности с последующей фокусировкой излучения с помощью оптических элементов.

2.Расположить светодиоды в корпусе вдоль оптической оси модуля так, что центральные оси их световых потоков совпадают

суказанной оптической осью. Для повышения коэффициента усиления светового потока с тыльной стороны светодиоды снабжены светоотражающими приставками, выполненными в виде конусов, или параболоидов, или воронок. На внутренней поверхности корпуса выполнено светоотражающее покрытие. Корпус может быть выполнен в виде колбы, или цилиндрической трубы, или ступенчатым. Светодиоды могут быть распределены на группы, которые имеют различный спектр излучения, например красный, зеленый и синий. В цепи питания в каждой из групп установлен регулятор тока. Светодиоды могут иметь ультрафиолетовый или инфракрасный спектр излучения. При формировании суммарного светового потока световой поток от светодиодов, отражаясь от светоотражающих приставок, попадает на светоотражающий слой, выполненный на внутренней поверхности корпуса, и затем на коллимирующую линзу [6 ].

3.Использовать диоды в импульсном режиме, что приведет к увеличение мощности и уменьшению их количества.

Первоначально рассмотрим излучатель в

виде плоской матрицы эквивалентной площадью 1024 см2. Для уменьшения расходимости можно использовать узкоугольные сверхяркие светодиоды с линзой Френеля, либо вводить дополнительно оптический элемент, формирующий параллельный поток излучения матрицы. В первом случае, для диодов СДК с линзой Френеля на плоскости линзовой крышки излучающих в видимом диапазоне спектра (Компания “Корвет-Лайтс”, Россия)

расходимость 3° (двойной угол), что соответствует предварительному расчету по (1). Во втором случае, необходима дополнительная конструкторская доработка (излучатели на основе ИК-светодиодов АЛ148А, ОАО НИИПП, Томск). В частности возможно размещение линз Френеля также в виде матрицы, расположенной перед излучателем [5].

Излучатель состоит из матрицы однородных светодиодов. Есть возможность использования в импульсном режиме. Такой прожектор содержит единый блок, функционально объединяющий СИ, блок питания и формирующую оптическую систему, а также систему обогрева защитного стекла.

153

При современном состоянии технической вооруженности человечества, уровне развития производственных отношений и производственных сил в мировом сообществе встает вопрос о загрязнении окружающей среды. Необходимо принимать меры по оздоровлению экологической обстановки.

Открытое Акционерное Общество «Селенгинский целлюлозно-картонный комбинат» - единственное в мировой практике предприятие, работающее в системе замкнутого водопользования, представляет собой крупное современное высокоразвитое промышленное предприятие, располагающее отлаженным производством сульфатной небелёной целлюлозы – основы для производства картона, для плоских слоёв гофрированного картона, мешков бумажных, бумаги мешочной, бумаги для гофрирования, упаковки из гофрокартона, лесохимической продукции. Выпускает целую палитру продуктов, товаров народного потребления, общепромышленного, технического назначения. Картонное производство является основным.

Комбинат расположен вблизи основного притока озера Байкал – реки Селенги (Республика Бурятия).

Переработка низкосортных пород древесины в картон по технологии, не имеющей повышенных требований к качеству используемой воды, послужили предпосылкой создания бессточной системы замкнутого водооборота на «Селенгинском ЦКК».

Проект очистки промышленных сточных вод "Селенгинского ЦКК” разработан институтом по проектированию предприятия ЦБП г. Иркутск “Сибпробумом” на основании решения Госстроя СССР от 22 апреля 1963 года. Учитывая особые условия комбината, расположенного в бассейне оз. Байкал, очистные сооружения запроектированы на максимально возможную степень очистки.

Комплекс очистных сооружений (КОС) предназначен для глубокой очистки сточных вод до параметров, позволяющих повторно использовать сточные воды комбината в технологических процессах производства сульфатной небеленой целлюлозы.

КОС по очистке промышленных сточных вод СЦКК введен в эксплуатацию в июне 1973 года. Производственные сточные воды после внутрицеховых локальных установок подаются на очистные сооружения и проходят трехступенчатую очистку стоков:

1-я ступень – биологическая очистка

2-я ступень – химическая очистка стоков

3-я ступень – доочистка в отстойниках нейтрализации и прудах.

Вода, сбрасываемая на КОС, содержит таловое масло, скипидар, нефтепродукты, сульфатное мыло и многие другие вещества.

Стоки по подземным каналам поступают в резервуар насосной станции сточных вод. Оттуда они подаются в смеситель биологической очистки (рис. 1), куда добавляются серная кислота для поддержания нейтральной

среды аммиачная вода и суперфосфат для подкормки микроорганизмов.

Рисунок 1. Первичные отстойники очистных сооружений

На случай поступления некондиционных стоков, предусмотрен аварийный накопитель, из которого аккумулированные стоки подаются на очистные сооружения малыми дозами.

Перемешивание сточных вод с серной кислотой и биогенными добавками осуществляется сжатым воздухом. Для обесцвечивания, сточные воды направляются на химическую очистку (рис.2).

сточных вод, поступающих на очистные сооружения комбината, имеется целый ряд контрольно – измерительных приборов и автоматики:

•Термопреобразователи сопротивле-

ния;

•Милливольтметры;

•Миллиамперметры;

•Диафрагмы бескамерные нормаль-

ные;

•Датчики рН – метра;

•Преобразователи рН – метра;

•Электронные индикаторы и сигнализаторы уровня;

•Первичные преобразователи расхода;

•Электронные измерительные блоки;

•Электронные автоматические самопишущие потенциометры;

•Вторичные ферродинамические самопишущие приборы;

•Дифманометры мембранные с дистанционной передачей показаний на расстояние;

•Электронные регуляторы и исполнительные механизмы;

•Электродные системы и т.д. Химический состав воды контролирует

лаборатория при КОС. Это окисляемость, щелочность, взвешенные вещества, минеральные вещества, цветность, водородный показатель, концентрация ила, зольность и т.д.

причины сбоя. В системе предусмотрена аварийная сигнализация.

Контроль химического состава воды, проводимый силами химической лаборатории, занимает большую часть времени контроля.

Здесь так же необходимо переходить к использованию современных высокопроизводительных технических средств.

Один из вариантов системы в виде структурной схемы представлен на рис. 3.

Разработка ИИС обеспечит в первую очередь надежность процесса очистки сточных вод, сведется к минимуму участие человека, так как на определенных участках процесс является вредным по своей специфике.

Работа по экологии, проводимая комбинатом, является приоритетным направлением предприятия. Если бы комбинат без очистки

сбрасывал стоки в реку Селенгу, а оттуда – в озеро Байкал, то его давно бы закрыли: ведь это 22,5 миллиона кубический метров грязных стоков. Сточные воды – под особым контролем.

Руководство предприятия заинтересовано в работе и оказывает всякое содействие в создании современной ИИС.

Многие виды деятельности — астрономия, изучение природы, наблюдение за ходом спортивных состязаний — приходится осуществлять с большого расстояния. Бывают ситуации, когда по разным причинам мы не можем приблизиться к изучаемому объекту и рассмотреть его в необходимых подробностях. Наши глаза — это инструмент общего назначения: их чувствительность и разрешающая способность ограничены, а увеличение минимально. Чтобы усилить свои возможности, мы используем телескопы. Телескоп — это оптический прибор, предназначенный для наблюдения удаленных объектов.

Параллельные лучи света, попадающие в телескоп, собираются объективом в точке фокуса. Затем они проходят через окуляр — систему линз, действие которой противоположно действию объектива. Окуляр преобразует расходящиеся из точки фокуса лучи в параллельные, обеспечивая увеличение построенного объективом изображения.

Развитие наблюдательной астрономии заставляет предъявлять все более высокие требования к конструкции и качеству телескопов, начиная от небольших труб, в которых нуждаются учебные и просветительные учреждения, и кончая крупнейшими инструмента-

ми, применяемыми на обсерваториях. Несмотря на все различие в размерах и конструкции, важнейшими требованиями, предъявляемыми в настоящее время практически к каждому телескопу, являются высокие оптические качества, компактность, точность, простота изготовления, удобство в работе возможная универсальность.

В последнее время все больше внимания уделяется улучшению экологического состояния Земли путем мониторинга окружающей среды. В этой связи выделяются проблемы, связанные с дистанционным обнаружением источников выбросов вредных веществ в атмосферу. Решить такую задачу позволяют лидары. Это лазерные приборы, принцип действия которых состоит в том, что лазерный импульс, излучаемый источником, пройдя через толщу исследуемого воздуха, отражаясь от него, за счет селективного поглощения излучения определенными молекулами испытывает изменения спектрального состава, которые впоследствии регистрируются приемником и анализируются вычислительным комплексом.

Лидар относится к уникальным научным установкам национальной значимости. Запущен в эксплуатацию в 1976г. В 1995г. решением Миннауки РФ внесен в «Перечень уникальных экспериментальных установок национальной значимости, требующих дополнительной государственной поддержки». Лидар позволяет контролировать состояние атмосферы до высот 25-30 км. Используемый для зондирования атмосферы лидар, включает в себя передающее и приемное устройство. Передающее устройство обычно состоит из лазера, телескопа, поворотного стола (иногда лазеры используются без телескопов); приемное устройство также имеет телескоп, поворотный стол, приемник излучения с системой фильтров, усилитель слабых сигналов, затворы и регистратор излучения. Чаще всего один и тот же телескоп и один и тот же поворотный стол используются в передающем и в приемном устройствах (так называемые схемы совмещения).

Передающие и приемные антенны. В

качестве передающих и приемных антенн лидаров используются зеркала, параметры которых определяются решаемыми задачами. Площадь передающей антенны имеет значение для уменьшения расходимости импульса излучения.

От величины площади приемной антенны линейно зависит потолок зондирования атмосферы. Ясно, что чем с больших высот требуется получить информацию при лазерном зондировании атмосферы, тем большую

площадь приемной антенны приходится использовать.

Поворотное устройство. Чтобы обеспе-

чить возможность зондирования атмосферы в любом направлении, поворотное устройство лидара должно поворачиваться на 360° по азимуту и на 90° в вертикальной плоскости. Требования к точности устройства обычно не очень высоки. Но высокая точность необходима при локации искусственных спутников Земли. Пока лидары используются в большинстве случаев для зондирования атмосферы в вертикальном направлении.

Приемное и регистрирующее устрой-

ства. Собранное на площади большого приемного зеркала излучение лазерного эхосигнала направляется на малое зеркало (см. рис. 1) и от него через систему затворов и фильтров—к фотоприёмнику.

Одним из важных элементов лидара является корпус на котором крепятся оптические элементы. Поэтому основные требования к конструкции следующие: 1. Устойчивость к деформациям под нагрузкой, 2. Жесткость, и 3. Оптимальная масса. От неизменности положения оптических элементов зависит качество излучающего и приемного трактов. Так как лидары постоянно транспортируются, то масса должна быть минимальной и конструкция должна быть устойчива к перемещениям.

Рис.1. Оптическая схема лидара

Зеркало 1 и 4 и фотоприемник 5 представляют собой приемную антенну. Зеркало 2, 3, 4 и лазер 6 – передающую антенну. Зеркала и фотоприемник крепяться на корпусе 7.

В процессе функционирования лидара возникают механические колебания от внутренних и внешних механических воздействий (работают электрогенератор, кондиционер и др. оборудование, внешние порывы ветра), а зондирование производится на дальность не

157

менее километра, то линия прицела в интересующей точке из-за колебания основания лидара (миллиметры) может перемещаться на несколько метров, что для некоторых задач зондирования неприемлемо.

Поэтому на этапе проектирования необходимо добиваться через жесткостные параметры конструкции корпуса минимума амплитуды колебаний. При этом следует иметь в виду, что задача является многопараметрической, и максимума эффективности расчетов можно добиться только с применением параметрической САПР, реализующей многовариантность проектирования и позволяющей осуществлять прочностной анализ конструкций.

САПР, обеспечивающая решение указанных задач, должна иметь, как минимум, следующие возможности:

1.Создание 3D – моделей;

2.Автоматизированный выпуск конструкторской документации;

3.Технологическая подготовка производст-

ва;

4.Прочностной анализ конструкций. Построение такой САПР наиболее эффек-

тивно на базе программного продукта T-Flex.

Несмотря на то, что каждый из программных продуктов, представленных на рынке России имеет свои достоинства, в ряду всех линейка программного продукта T-Flex фирмы «Топ - Системы» (г. Москва) выгодно отличается своей комплексностью, т.к. охватывает автоматизацией весь цикл создания новой техники: проектирование – подготовка производства – сопровождение серийного производства.

T-Flex состоит из следующих модулей: T-Flex 2D – конструкторское оформление

чертежей;

T-Flex 3D – создание трехмерных моделей, в том числе и 3D сборок;

T-Flex Анализ – прочностной анализ конструкций (расчет деформаций, устойчивость, статический расчет, тепловой расчет, частотный анализ и динамический расчет);

T-Flex Технология - проектирование технологических процессов механической обработки; Возможности параметризации, присущие всем модулям T-Flex, позволяют через одну модель реализовать множество вариантов кон-

струкции лидара и найти из них оптимальный. На рисунке 2 представлена 3D-модель од-

ного из вариантов рамной конструкции корпуса лидара.

Полосковые фильтры на подвешенной подложке с замкнутыми на экран проводниками [1] отличаются рекордно малыми габаритами (они миниатюрны даже в метровом диапазоне длин волн) и, вместе с тем, обладают достаточно высокой избирательностью. Нами исследованы более технологичные конструкции фильтров на одноволновых полосковых резонаторах на подвешенной подложке, нерегулярные полосковые проводники которых также расположены по обе стороны подложки, но они не соединяются с экраном.

Резонаторы образуют два одинаковых нерегулярных проводника, симметрично свернутых в виде буквы "С" (рис. 1). Проводники располагаются на обеих сторонах подложки так, что их "широкие" участки, образующие зазор между своими концами, находятся строго напротив друг друга, а "узкие" – удалены друг от друга. Эквивалентная схема такого резонатора представляет собой две емкости (C1) и две индуктивности (L1), соединенные в кольцо.

Рис.1. Полосковый резонатор и его эквивалентная схема – а. Конструкция двухзвенного фильтра на подвешенной подложке – b.

Квазистатический анализ конструкции из пары "индуктивно" связанных резонаторов (рис. 1b) без потерь показал различие ампли- тудно-частотных характеристик (АЧХ) для смежного (1-2) и диагонального (1-3) подключения внешних линий. Это хорошо видно на рис. 2, где представлены АЧХ фильтров для двух подключений (1, 2) и частотная зависимость обратных потерь в них (3). Фильтры на

подложке из поликора с диэлектрической проницаемостью ε=9.8 толщиной hd=0.5 мм настраивались на центральную частоту полосы пропускания f0=800 МГц. Настройка осуществлялась подбором длины резонаторов lr и зазора S между ними так, чтобы максимум обратных потерь в полосе пропускания устройств был на уровне L=-14 дБ. В рассматриваемом фильтре lr=12.12 мм, а S=6.95 мм для диагонального и 6.14 мм для смежного подключения к линиям передачи. Остальные конструктивные параметры полосковой структуры были зафиксированы: ширины проводников w1=4, w2=1, величина зазоров Se=2, Si=1 и расстояния от подвешенной подложки до металлических экранов ha=5 (все размеры в миллиметрах).

-20

-30

Рис. 2. АЧХ фильтра при смежном – 1 и диагональном – 2 подключении к линиям передачи.

Важно отметить, что в рассмотренной модели внешние линии передачи (их волновое сопротивление Z0=50 Ом) имеют максимальную связь с резонаторами, т.к. подключены к концам проводников, где располагаются пучности высокочастотного напряжения. В настроенном фильтре, как известно, существует баланс связей резонаторов друг с другом и с линиями передачи [2]. Величина этой связи в данном случае регулируется различием волновых сопротивлений внешних линий Z0 и широких участков полосковых линий, обра-

зующих резонаторы. Эта связь определяет относительную ширину полосы пропускания устройства по уровню –3дБ от уровня наименьших потерь, которая в описанном выше фильтре составляет величину f/f0≈3.6%.

Очевидно, что центральная частота полосы пропускания исследуемой конструкции главным образом зависит от длины полосковых проводников, а также от диэлектрической проницаемости и толщины подложки. Причем частота f0 монотонно падает с увеличением lr и ε, но растет с увеличением hd. Связь резонаторов друг с другом в основном определяется зазором между ними, и величина связи растет с уменьшением S. Влияние остальных конструктивных параметров на f0 и f/f0 проявляется в значительно меньшей степени, а главное оно также монотонно. Исключение составляет лишь один из параметров – расстояние от подложки до верхнего и нижнего экранов, с изменением которого наблюдается немонотонная зависимость относительной ширины полосы пропускания (рис.3). Это обусловлено тем, что приближение экранов к подложке приводит к соответствующему изменению погонных индуктивностей и емкостей всех участков линий, образующих резонаторы, а также погонных взаимных индуктивностей и взаимных емкостей. В результате не только изменяются волновые сопротивления полосковых линий, но и их взаимодействие.

На рис. 3 кроме зависимости f/f0, построенной от изменения нормированного на толщину подложки расстояния до экранов, приведена также зависимость центральной частоты полосы пропускания, нормированной на частоту f0 min, измеренной при относительной высоте экрана ha/hd=10. Кроме того, приведены зависимости нормированных на f0 частот полюсов затухания, наблюдаемых на АЧХ

слева – fl и справа – fh от полосы пропускания, а также отношения ширины полосы пропускания к разности частот полюсов затухания, которое характеризует избирательность фильтра. При этом сплошными линиями представлены зависимости для фильтра на подложке из поликора (ε=9.8), а штриховыми

– на подложке из керамики ТБНС (ε=80). Толщина подложек и все размеры тополо-

гии проводников фильтров были одинаковыми и фиксированными, за исключением небольшого различия длины резонаторов lr и зазора S между резонаторами, которым, как уже отмечалось, производилась настройка фильтров. Для того чтобы длина резонаторов у обоих фильтров была примерно одинаковой, центральная частота полосы пропускания первого фильтра настаивалась на f0=0.8 ГГц, а второго на f0=0.2 ГГц при относительной высоте экранов ha/hd=10. Заметим, что во всем диапазоне изменения ha относительная ширина полосы пропускания фильтра на подложке с ε=80 приблизительно в три раза меньше, чем у фильтра с ε=9.8, примерно во столько же раз волновое сопротивление полосковых линий на керамике ТБНС меньше волнового сопротивления линий на поликоре. Отметим также, что с уменьшением ha величина зазоров между резонаторами в обоих фильтрах монотонно падает, но для любого значения ha зазор в фильтре на подложке с ε=80, по крайней мере, в два раза больше, чем у фильтра с ε=9.8

Увеличение относительной ширины полосы пропускания с приближением экранов к подложке обусловлено уменьшением различия волновых сопротивлений подводимых линий Z0 и "низкоомных" полосковых линий, образующих резонаторы. Наблюдаемая закономерность связана, очевидно, с уменьшением эффективной диэлектрической проницаемости подложки и соответствующим увеличением волнового сопротивления полосковых линий. Уменьшение эффективной диэлектрической проницаемости приводит также к снижению электрической длины отрезков полосковых линий, что, в свою очередь, приводит к увеличению центральной частоты полосы пропускания, при этом наблюдаемые зависимости для обоих фильтров почти совпадают

(см. рис. 3).

Положение высокочастотного полюса затухания относительно центральной частоты полосы пропускания, изображенной на рис. 3 штрих-пунктирной линией, почти не изменяется от ha/hd не зависимо от диэлектрической проницаемости подложки. Однако низкочастотный полюс удаляется от полосы пропускания с уменьшением расстояния от подложки до экранов, причем для меньших значений ε

эта зависимость сильнее. Немонотонный характер зависимости f/f0 от высоты экрана, объясняется тем фактом, что избирательность фильтра при смежном подключении линий передачи к резонаторам, когда на АЧХ существуют полюса затухания, имеет ярко выраженный максимум при ha/hd≈2 (см. рис. 3). И в этом случае частотно-селективные свойства у фильтра на подложке из керамики ТБНС (ε=80) заметно выше, несмотря на то, что он значительно миниатюрнее.

Установленные закономерности поведения АЧХ рассмотренного фильтра от его конструктивных параметров позволяют создавать устройства с заданными частотноселективными свойствами. В частности, изменяя соотношение геометрических размеров структуры, можно управлять крутизной склонов АЧХ, а увеличивая скачок ширины полосковых проводников w1/w2, можно расширить

высокочастотную полосу заграждения фильтра до нескольких октав.

Таким образом, проведено исследование частотно-селективных свойств и показана перспективность конструкции полоснопропускающего фильтра, полосковые проводники которого расположены на обеих сторонах подвешенной подложки, но в отличие от известных аналогов не имеют соединений с экраном.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Беляев Б.А., Лексиков А.А. Тюрнев В.В., Казаков А.В. Полоснопропускающий фильтр. Патент России №

2237320. БИ № 27. 2004.

2.Беляев Б.А., Волошин А.С.,

Шабанов В.Ф. // РТЭ. Т. 51, № 6, 2006, С. 694-701.

Наша цивилизация не может обойтись без машин, механизмов, маслонаполненных аппаратов. В свою очередь ни одна машина не может работать без смазки, маслонаполненный трансформатор без изоляционного масла. Основная номенклатура масел изготавливается на нефтяной основ.

Часть применяемых масел (15-20%) в процессе эксплуатации безвозвратно теряется. Основная же часть (80-85%) в условиях эксплуатации претерпевает существенные изменения свойств и состава: от прямого загрязнения внешними примесями и внутренними продуктами износа до глубоких химических превращений.

Масла непригодные к дальнейшему использованию после окончания срока службы или по своему состоянию удаляются из систем, где они использовались, и заменяются свежими кондиционными.

Отработанные нефтепродукты токсичны, имеют невысокую степень биологического разложения (10-30%), они способны накапливаться в окружающей среде и могут вызвать сдвиг экологического равновесия. Поэтому

соответствующими решениями мирового сообщества отработанные нефтепродукты отнесены к категории опасных отходов.

Среди различных направлений использования отработанных масел наиболее важное место отводится методам регенерации – полному восстановлению базовой основы с целью повторного использования по прямому назначению. Постоянное создание все более совершенных, безотходных методов регенерации отработанных масел, вопросы экологии и охраны здоровья человека вызывает необходимость постоянного внимания к данной проблеме, находящейся на стыке техники, экологии и экономики.

Цель проводимой нами (Временный творческий коллектив ИМКЭС - ИХН) работы: создание и совершенствование аппаратуры (источника импульсных токов, электроразрядного реактора, приборов контроля) и ее использование в ведущихся исследованиях по регенерации отработанных масел с использованием электрофизических методов.

Перед нами поставлена задача создания источника питания реактора. С предъявлен-

161