CC BY
25
для Ненецкого, Ханты-Мансийского и Ямало-Ненецкого автономных округов, Чеченской республики и Забайкальского края.
5) При исследовании статистических данных следует учитывать изменения в нормативно-правовой базе в области пожарной безопасности. Так, например, принятие в 2012 году Ф3-123 повлияло на учёт, а, следовательно, и на количественные значения статистических данных.
Результаты проведённого анализа следует учитывать при исследовании данных пожарной статистики в интересах прогноза показателей пожарной статистики и принятия управленческих решений [6].
Список использованной литературы
1. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика / Н.Ш. Кремер. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009. - 551 с.
2. Кремер Н.Ш. Эконометрика / Н.Ш. Кремер, Б.А. Путко / Под ред. проф. Н.Ш. Кремера. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. - 311 с.
3. Эконометрика / под ред. И.И. Елисеевой. - М.: Проспект, 2011. - 288 с.
4. Меньших А.В. Моделирование структуры временных рядов пожарной статистики / А.В. Меньших, С.Н. Тростянский // Вестник Воронежского института МВД России, 2012. - № 4. - С. 97-103.
5. Меньших А.В. Моделирование связей между показателями пожарной статистики / А.В. Меньших, С.Н. Тростянский // Materialy IX mezinarodni vedecko-prakticka conference «Moderni vymozenosti vedy - 2013». - Dil 68. Matematika: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o - Р. 42-45.
6. Меньших А.В. Исследование взаимосвязи показателей пожарной статистики / А.В. Меньших, С.Н. Тростянский // Вестник Воронежского института МВД России, 2013. - № 1. - С. 48-53.
ИССЛЕДОВАНИЕ МОЩНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДАТЧИКА
СИСТЕМЫ ОХРАНЫ
А.В. Оболонская, слушатель, А.А. Толстых, адъюнкт, Е.А. Москалева, доцент, к.т.н., Воронежский институт МВД России, г. Воронеж
В целях обеспечения требований промышленной безопасности объектов любой категории сложности организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана обеспечить комплекс мер [1], в число которых входят создание системы управления промышленной безопасностью, обеспечение ее функционирования и предотвращение проникновения на опасный производственный объект посторонних лиц.
В составе технических средств систем управления промышленной
безопасностью и охраны опасных объектов можно использовать охранные датчики типа пассивного рассеивателя. Такой датчик имеет в своем составе резонансную антенну в виде полуволнового вибратора и полупроводниковый диод в качестве нагрузки (рис. 1).
Система «диод-диполь» представляет собой полуволновой вибратор, в разрыв которого включен полупроводниковый диполь, например, геркон или pin диод.
Работа устройства основана на электродинамических принципах управления электромагнитным полем: при параметрическом переотражении управляющее напряжение на диоде осуществляет амплитудную модуляцию отраженного поля [2, 3]. Преимущества подобного датчика по сравнению с другими заключаются в том, что датчик имеет небольшие размеры, является управляемым и имеет довольно широкий спектр применения [2, 3]. К особенностям следует отнести следующее. Диаграмма направленности полуволнового вибратора близка к синусоиде в меридиональной плоскости. Данная система без дополнительных элементов схемы может осуществлять только амплитудную модуляцию отраженного поля.
В настоящей работе проведено исследование мощностных характеристик управляемого электромагнитным полем полупроводникового элемента, используемого в датчике пассивного рассеивателя.
Для определения параметров системы необходимо рассмотреть физические принципы работы с учетом особенностей, проявляющихся на высоких частотах. Упростить задачу расчета характеристик можно, составив упрощенную эквивалентную схему системы (рис. 2) [3].
Рис. 1. Принципиальная схема системы «диод-диполь». 1 - полупроводниковый диод, 2 - полуволновой вибратор, 3 -модулятор)
ут
С
диф
Сб
Гб
LK
Ск
Рис. 2. Эквивалентная схема полупроводникового
диода на СВЧ. гут - сопротивление утечки, гд - дифференциальное сопротивление перехода,
гб - сопротивление базы перехода, Сдиф -диффузионная емкость перехода, Сб - барьерная емкость диода, Ск - емкость корпуса и выводов диода, Ьк - индуктивность выводов и корпуса
Для рассеивателя, представляющего собой полупроводниковый диод можно выделить три режима работы:
- при прямом включении диода (на положительной ветви вольт-амперной характеристики);
r
д
- при обратном включении диода (на отрицательной ветви вольт-амперной характеристики);
- режим работы с переходом через «ноль».
Для оценки мощности, потребляемой пассивным рассеивателем, следует рассмотреть все режимы работы. В качестве нагрузки автогенератора будет выступать отдельный полупроводниковый диод.
В прямом и обратном включении диода схема, приведенная на рисунке 2, упрощается, как показано на рисунке 3 а, б.
Гб
' ут
0-
-диф
Сб
Ск
а) при прямом смещении б) при обратном смещении
Рис. 3. Эквивалентная схема точечного диода на СВЧ
r
д
При прямом смещении диффузионная емкость многократно преобладает над значением барьерной, следовательно, значением барьерной емкости можно пренебречь.
Выражение для диффузионной емкости имеет вид [3]:
= e{l +10) %
диф" кт +V1+-2хр'
где I0 - обратный ток насыщения диода, I - значение прямого тока, к -постоянная Больцмана, e - заряд электрона, ю - частота тока, а тр - время релаксации неосновных носителей заряда, к - постоянная Больцмана, T -абсолютная температура.
Для обратного смещения емкость перехода равна барьерной емкости диода (рис. 3, б). Величина барьерной емкости при этом определяется выражением [3]:
с =5 105 Г
б 4 + Фк)'
где фк - контактная разность потенциалов, r0 - радиус контакта, р -удельное сопротивление полупроводника, U - напряжение на диоде.
В [4] показано, что расчет эквивалентного сопротивления для схемы рисунка 3,а проводится по формуле:
х _ V2kT V1 + V1 + + _Р_ (1)
экв пр e(I + Io ) шх р + 1 + ^ 1 + ю2хр 2Шо '
а для схемы 3 б
X __\__(2)
эквобр Г--1 Г\5 2 1 , ()
р 5 -10 г ю 1
0 ь юС + —
г
ут
Ч р(и+Фк)
где Ск - емкость корпуса и выводов диода, гут - сопротивление утечки.
По полученным формулам расчета емкости и сопротивления управляемого элемента пассивного рассеивателя было проведено моделирование в редакторе МаШЪаЬ. Величина сопротивления утечки гут была выбрана равной 40 кОм, как среднее значение г•ут согласно документации к полупроводниковым диодам [5]. Для расчетов были приняты следующие входные данные: Ск = 0,1 пФ, Ьк = 10 нФ, г0 = 0,5 мм, фк = 10 мкВ. Полученные зависимости приведены для частоты сигнала Г = 3 ГГц.
Полученные зависимости для прямого и обратного включения диода приведены на рисунках 4, 5.
а) б)
Рис. 4. а) Зависимость диффузионной емкости от тока при прямом включении диода; б) Зависимость барьерной емкости от напряжения при обратном включении диода
а) б)
Рис. 5. а) Зависимость сопротивления диода от приложенного напряжения при прямом включении диода; б) Зависимость сопротивления диода от приложенного напряжения при
обратном включении диода
Из полученных графиков можно сделать вывод, что при работе в режиме обратного включения диода потребляемая мощность устройства на много меньше, чем в режиме прямого включения.
В режиме работы при переходе через нуль сопротивление диода изменяется от (1) к (2) за время одного полупериода колебаний, подающихся на него с автогенератора. В этой точке на графике характеристики мы наблюдаем разрыв второго рода. Следовательно, исследование характеристик в окрестности этой точки является дополнительной задачей, которая представляет интерес только теоретического характера и в рамках проведенного исследования не решалась.
В статье были исследованы мощностные характеристики датчика системы охраны, имеющего в своем составе резонансную антенну в виде полуволнового вибратора, нагруженную на полупроводниковый диод.
В результате проведенного исследования мощностных характеристик датчика пассивного рассеивателя были получены следующие выводы. Энергопотребление датчика системы охраны зависит от режима работы. Для уменьшения энергопотребления рассматриваемого в статье датчика системы охраны следует использовать режим обратного включения.
Список использованной литературы
1. Федеральный закон РФ от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».
2. Лукин А.Н. Оптимальный приемник сигналов управляемых пассивных рассеивателей с амплитудной модуляцией [Текст] / А.Н. Лукин, А.В. Мальцев // Вестник Воронежского гос. техн. ун-та. - 2009. - № 11. - С. 210-212.
3. Проскуряков В.Б. Повышение эффективности применения пассивных управляемых рассеивателей на базе системы «диод-диполь» [Текст]: Дисс. ... канд. тех. наук. / Воронежский гос. ун-т. Воронеж, 2015. - 121 с.
4. Москалева Е.А., Толстых А.А. Расчет эквивалентного сопротивления управляемого пассивного рассеивателя на базе системы «диод - диполь» // Молодой ученый. -2016. - № 4. - С. 63-66.
5. Горюнов Н.Н. Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений / Н.Н. Горюнов, Ю.Р. Носов. - М.: Советское радио, 1980. - 304 с.
ФОРМИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ КОМПЕТЕНЦИИ У СПЕЦИАЛИСТОВ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
А.В. Паринов, старший преподаватель, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
Существует два аспекта применения информационного обеспечения в МЧС России: использование информационных технологий в практической деятельности сотрудника МЧС России и информационная подготовка будущих
