556_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_2014_

может привести к прекращению обслуживания нескольких промежуточных узлов, а сама сеть распадется на несколько несвязанных между собой фрагментов.

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ С ПОМОЩЬЮ ОПТИЧЕСКОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА

Токарева И.А. СибГУТИ, Новосибирск

В ходе эксплуатации ВОЛС требуется с высокой точностью определять местонахождение повреждения ОК. Наиболее эффективно измерения осуществляются с помощью универсального прибора – оптического рефлектометра во временной области (OTDR). В основе измерений лежит метод обратного рассеивания (MOP). Полученные результаты представляются в визуальной форме на рефлектограмме. Расстояние до любой точки ОК определяется по измерению интервала времени между моментом посылки зондирующего импульса и регистрацией импульса обратнорассеянной мощности. Дальность обнаружения неоднородности идентифицируется по

импульса; t – временной интервал между импульсами; f - ширина полосы пропускания предусилителя; n – показатель преломления; n - изменения показателя преломления. При её решении необходимо знать факторы, влияющие на погрешность измерения расстояния и способы их уменьшения. Погрешности измерения MOP с помощью OTDR можно разделить на четыре группы.

1группа: погрешности, связанные с заданием параметров ОК, которые приводятся в справочных данных (пример, неточность знания коэффициента преломления). Эта группа погрешностей неустранима и она обусловлена технологическим разбросом параметров.

2группа: погрешности, связанные со временем распространения сигнала по ОК. Разница между временем зондирующего и отраженного сигналов определяется дисперсионными искажениями.

3группа: погрешности, связанные с индикацией светового сигнала на дисплее OTDR. Они обусловлены конечным временем нарастания переходной характеристики индикаторного устройства, дробовыми шумами фотоприемного устройства (ФПУ) и тепловыми шумами каскадов стробоскопического преобразования, а также нелинейностью амплитудной характеристики прибора. Данные группы погрешностей (2 и 3) носят систематический характер, оцениваются количественно и алгоритмически могут быть уменьшены.

4группа: случайные погрешности, среди них выделяются шумы. Инструментальные погрешности метода определяются погрешностью

отсчёта по рефлектограмме уровней измеряемого потока рассеивания, которая

171

составляет (0,1…0,3) дБ, а также значений расстояний по курсорам. Необходимо, чтобы условия проведения измерений соответствовали условиям нахождения этого ОВ в рабочем режиме.

Перечисленные погрешности тесно связаны с причинами их появления: условия ввода излучения; рассеивание энергии из-за механических деформаций; длительность зондирующего импульса и дисперсионные изменения; туннелированием энергии мод, через оболочку и т.д.

В докладе приводятся анализ погрешностей, их количественная и качественная оценка, способы уменьшения.

СПОСОБ КАЛИБРОВКИ 12-ТИ ПОЛЮСНОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ КОМПЛЕКСНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ

Чашков М.С. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: Aspirant-208@rambler.ru, тел.: (383) 286-80-25

При разработке узлов элементов и устройств связи на СВЧ (спутниковая связь, радиорелейная связь, мобильная связь) остро стоит задача измерения их параметров. В качестве измеряемых параметров СВЧ устройств используются, как правило, комплексный коэффициент отражения, S – параметры, комплексный коэффициент передачи, ослабления. В данной работе основное внимание уделено измерению комплексного коэффициента отражений и S – параметров.

Одной из важных задач, при измерении комплексного коэффициента отражения и S – параметров является разработка алгоритма калибровки измерителя, в качестве которого используется 12-полюсных рефлектометр. Несмотря на то, что уже разработаны методы калибровки 12-полюсных рефлектометров, например, на основе численных методов решения нелинейных уравнений калибровки, тем не менее, вопросы калибровки 12полюсных рефлектометров остаются одними из самых сложных. Это связано с тем, что методы калибровки отличаются сложностью и трудоемкостью, что связано с необходимостью определения большого количества параметров. Нелинейность уравнений калибровки приводит к неоднозначности определения корней уравнений, а значит – и к неоднозначности определения параметров. В случае линеаризации уравнений калибровки возникает проблема плохой обусловленности системы уравнений.

В данной работе предлагается метод калибровки 12-ти полюсного измерителя комплексного коэффициента отражения на основе решения системы линейных уравнений.

Структурная схема 12-полюсного рефлектометра имеет вид

172

количество неизвестных) и не единственное при Х<n. В случае Х< n для конкретного набора значений комплексных коэффициентов отражений калибровочных устройств система уравнений будет вырожденной, а для практических измерений из-за ошибок измерений система уравнений становится плохо обусловленной.

Установлено, что каждая из систем уравнений (4) и (5) имеет единственное решение в том случае, когда для калибровки используется не более пяти нагрузок, имеющих модуль коэффициента отражения, равный единице, и различные фазы (пять положений коротко замыкающего поршня короткозамкнутой нагрузки с переменной фазой).

Два оставшихся устройства калибровки должны иметь коэффициенты отражения, модули которых отличаются от единицы (должны быть не больше 0.7), причем реальные или мнимые значения коэффициентов отражения не должны быть равны.

Одним из этих калибровочных устройств может быть согласованная нагрузка, но при этом фаза коэффициента отражения другого устройства калибровки должна существенно отличаться от значений, кратных 90○ и 180○.

Если согласованная нагрузка не используется, то лучше всего выбирать нагрузки, значение модуля коэффициента отражения которых находится в интервале 0.3-0.7.

Литература:

1.Yu. V. Ryasnyi, M. S. Chashkov, A. V. Borisov, “Analysis of a method of measuring the S-parameters of microwave transistors”, Measurement Techniques, January 2013

2.Патент № 2361227 Способ измерения S-параметров транзисторов СВЧ в линейном режиме.

ПРОБЛЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАЗВЕТВЛЕННЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Эйрих В.И., Горлов Н.И. КарГТУ, Караганда, СибГУТИ, Новосибирск

Интенсивное развитие волоконно-оптических линий передачи (ВОЛП), высокая конкуренция операторов связи и высокая стоимость передаваемых по линиям связи информационных ресурсов выдвигают на ведущие позиции задачу централизованного контроля состояния разветвленных волоконнооптических сетей с целью ее документирования, своевременного обнаружения и скорейшего устранения повреждений, возникающих в ВОЛП.

Как известно, в волоконно-оптических системах передачи наибольшие потери времени на поиск и локализацию неисправностей, обуславливающих перерывы связи, имеют место при обрывах и нарушениях коммутации оптических кабелей. В большинстве случаев это связано с необходимостью проведения измерений на месте повреждения, что в свою очередь требует

174

увеличения числа бригад для обслуживания кабельного хозяйства. Однако помимо данного вида неисправностей линий связи очень часто имеют место нарушения, вызванные изменением параметров оптического волокна с течением времени. Так, намокание кабеля, механические напряжения, вызванные, например, его провисанием, а также наличие неоднородностей волокна приводят к временным изменениям параметров оптических волокон и, как следствие к непредвиденному изменению качества связи. Как правило, необратимые процессы деградации волокна определить достаточно сложно, так как для этого необходимо располагать статистическими данными, требующими проведения большого числа измерений, которые в полевых условиях не обеспечивают необходимой точности. Кроме этого, проведение таких измерений связано со значительными финансовыми, трудовыми и временными затратами. Информационная емкость современного канала на основе ВОЛП может составлять 1 Тбит/с для одного оптического волокна при расстояниях между регенераторами 200 км.

Все преимущества, которые дают волоконно-оптические системы передачи информации, можно реализовать лишь при условии строгого соблюдения технологии монтажа волоконно-оптического тракта и контроля параметров в процессе эксплуатации.

Независимо от метода контроля оптических волокон системы мониторинга должна обеспечивать:

-дистанционный контроль пассивных и активных волокон оптических кабелей;

-точное и своевременное документирование и составление отчетности;

-автоматическое обнаружение неисправностей с указанием их точного место положения;

-контроль и управление процессом оповещения о повреждении оптических кабелей;

-проведение измерений параметров оптических волокон в ручном режиме;

-прогнозирование изменений параметров оптических кабелей;

-возможность расширения функциональности системы при внедрении новых технологий передачи на сети связи.

Наиболее эффективно перечисленные задачи могут быть решены с помощью систем автоматического мониторинга ВОЛП, включающих систему удаленного контроля оптических волокон, программу привязки топологии сети

кэлектронной географической карте местности, а так же базы данных оптических компонентов, критериев и результатов контроля. Дистанционный контроль оптических волокон выполняется оптическим импульсным рефлектометром, диагностирующим состояние волокна по обратному рассеянию световой волны при введении в волокно зондирующих импульсов. При этом системы должны позволять проводить мониторинг как свободных, так и занятых волокон. В первом случае выполняется мониторинг свободных резервных оптических волокон, по состоянию которых судят об исправности всего волоконно-оптического кабеля. Во втором случае проводится мониторинг оптических волокон, по которым передается трафик систем передачи. Для

175

реализации данного метода тестирования используется рабочая длина волны рефлектометра, отличная от рабочей длины волны систем передачи, а в схему сети мониторинга вводится ряд пассивных оптических компонентов для мультиплексирования и разделения информационных сигналов и сигналов рефлектометра.

В более широком смысле системы мониторинга должны служить для решения задач проектирования, строительства, инсталляции, эксплуатации и восстановления ВОЛП, обеспечивая:

при строительстве, инсталляции и восстановлении - установление соответствия параметров системы регламентируемым нормам, а при эксплуатации - повышение достоверности и скорости контроля данных параметров;

значительное сокращение времени локализации и идентификации отклонений контролируемых параметров по сравнению с традиционными способами контроля, что позволяет своевременно обнаружить факты отказа, вандализма, несанкционированного доступа и т. д.;

прогнозирование возможных неисправностей сети, за счет систематического накопления и анализа результатов контроля во времени;

возможность проведения испытаний системы одним пользователем, что повышает эффективность обслуживания большой сетевой зоны при меньшем количестве персонала;

сокращение парка и унификацию КИС, необходимых для обслуживания областей (доменов) сети, что устраняет проблемы, свойственные использованию разнотипного оборудования.

176

Секция 10

РАДИОЭЛЕКТРОННАЯ И НАНОЭЛЕКТРОННАЯ ТЕХНИКА

ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА МЕДЛЕННЫХ РЕЖИМОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Захарова Т.Э. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: zaharova.tatyana@mail.ru, тел.: (383) 28-68-038

Рассмотрим некоторые особенности медленных режимов деформирования применительно к использованию их при обработке материалов давлением (ОМД) с точки зрения сохранения остаточного прочностного ресурса деталей на стадии изготовления. Если считать, что необратимая деформация делится на пластическую составляющую и составляющую деформации ползучести, возникает вопрос: какая из составляющих необратимой деформации наносит большее повреждение материалу и этим в большей мере сокращает его остаточный прочностной ресурс? Применительно к технологическим задачам ОМД тот же вопрос можно поставить иначе: если в процессе ОМД материал необходимо продеформировать до некоторой величины необратимой

деформации н , то с точки зрения сохранения комплекса физико-механических свойств материала в детали, каким образом целесообразнее создать эту деформацию? Быстрым пластическим деформированием или медленным - за счет деформаций ползучести?

В механике деформируемого твердого тела известно, что поврежденность материала в процессе его деформирования достаточно хорошо кореллирует с величиной рассеянной работы [1, 2]. Экспериментально установлено, что для многих конструкционных материалов из класса алюминиевых сплавов, и из класса титановых сплавов, и из класса сплавов на основе железа при повышенных температурах с уменьшением скорости деформаций « » диаграммы деформирования располагаются друг под другом, величины

предельных деформаций * при разрушении увеличиваются, рассеянная работа

необратимых деформаций при разрушении A* d н остается практически

0

постоянной величиной и является характеристикой разрушения материала. При анализе « » диаграмм экспериментов деформирования cплава

АМГ-6М при температуре 200оС с разными скоростями нагружения d

нагрузки, Fо - исходная площадь), видно, что с уменьшением скорости

177

нагружения, а следовательно, и средней скорости деформирования , когда в

t

суммарной величине необратимых деформаций увеличивается составляющая деформация ползучести, общая величина деформаций к моменту разрушения материала монотонно растет. Из результатов видно, что величина рассеянной

н

работы необратимых деформаций Aн d н к моменту разрушения A*

0

практически остается постоянной и от скорости нагружения не зависит. В первом приближении можно считать, что поврежденность прямо пропорциональна работе необратимых деформаций. Отсюда следует, что если в процессе обработки материала давлением необходимо продеформировать его до некоторой величины деформации 0 , то степень поврежденности материала при быстром нагружении больше, чем при медленном. С увеличением температуры этот эффект, как правило, возрастает.

Аналогичные эксперименты на сплаве АК4-1Т при температуре Т = 350оС

при разных скоростях нагружения d от 15 МПа . с-1 до 55 . 10-5 МПа . с-1 dt

показывают, что величины предельных деформаций к моменту разрушения при максимальной скорости нагружения *(1) 20%, при минимальной (5) 44%. Из « » диаграмм непосредственно следует: если в процессе ОМД в детали появятся остаточные деформации, например, 0 = 15%, то при быстром деформировании "остаточный пластический ресурс" составляет величину порядка 0,25, а при медленном нагружении порядка 0,7. Примерно такие же величины получим, если исходить из энергетической теории прочности [1], когда за меру повреждаемости принимается величина работы рассеяния

с

Ac d c .

0

Аналогичные результаты получены и на ряде титановых сплавов. Так для сплава ВТ-5 в диапазоне температур 300оС - 500оС при медленном деформировании при фиксированных значениях напряжений, когда развиваются только деформации ползучести, деформации существенно (в 3 4 раза) превосходят величину пластических деформаций к моменту разрушения

с

[2]. Работа деформаций ползучести А*с d c к моменту разрушения в

0

температурном диапазоне 300оС 500oС практически постоянна и составляет

p

160 МДж/м3, работа же пластических деформаций Аp d p в этом же

0

диапазоне температур порядка 60 МДж/м3 [3].

Таким образом, считая, что поврежденность материала коррелирует с величиной рассеяной работы, с точки зрения технологических процессов ОМД следует, что медленное температурно-скоростное деформирование в режиме ползучести предпочтительнее быстрого, "мгновенно"- пластического.

178

Наблюдаемый в экспериментах эффект роста суммарной деформации к

моменту разрушения при медленных скоростях нагружения качественно можно объяснить следующим образом: в процессе нагружения материала внутри него на стыках зерен возникают напряжения, величины которых могут значительно отличаться от средних макронапряжений. При повышенных температурах и медленных режимах нагружения возникающие "пики" напряжений успевают прорелаксировать. При больших скоростях нагружения на стыке зерен возникают большие пиковые микронапряжения и, как следствие, образование микротрещин-зародышей локального разрушения материала, резко снижающего его общий прочностной ресурс.

Следовательно, с точки зрения получения более качественного после обработки давлением материала, с более равномерным распределением остаточных напряжений предпочтительнее медленные процессы деформирования в режиме ползучести.

Описанную выше качественную картину подтверждают и металлографические исследования. Образцы из сплава АК4-1 при температуре 195оС, сплава 1201 при температуре 180оС и сплава В95 при температуре 150оС были продеформированы до некоторой фиксированной величины деформации 0 в быстром режиме нагружения (процесс деформирования продолжался не более 10 с) и медленном режиме с продолжительностью порядка 2ч. После деформирования из образцов вдоль их рабочей длины изготовили шлифы и провели металлографический анализ микроструктур. Исследования показали, что на образцах, подвергнутых быстрому нагружению, отчетливо видны поры по границам зерен, структура менее равномерная, ориентация слабо выражена. При медленном деформировании структура более равномерная, зерна вытянуты и ориентированы в направлении деформирования, пор по границам зерен практически не наблюдается. При больших значениях деформаций 0 различие между образцами, подвергнутыми быстрому и медленному нагружению, обнаруживалось и при внешнем осмотре: поверхность первых образцов имела матовый оттенок с явно выраженной пористостью, поверхность вторых - оставалась достаточно гладкой.

Литература:

1.Соснин О.В., Горев Б.В., Никитенко А.Ф. Энергетический вариант теории ползучести. Новосибирск: ИГ СО АН СССР. 1986.

2.Соснин О.В. О прогнозировании длительной прочности материала для интервала температур // Пробл.прочности. 1982. N 4.

3.Соснин О.В., Соснин О.О. О термопластичности // Пробл. прочн. 1988. N 12.

179

РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИОПОГЛОЩЕНИЯ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Игнатов А.Н., Корчагин М.А., Гаврилов А.И., Зуев В.Н., Бохонов Б.Б., МаксименкоА.В.

СибГУТИ, ИХТТМ СО РАН, Новосибирск e-mail: te.sibsutis@gmail.com, тел.: 8 (383) 269 82 55

При создании новых композитных материалов требуется проведение исследований для оценки их свойств. Одним из важных параметров этих материалов является эффективность радиопоглащения.

Для измерения этого параметра существуют различные методы. Предлагаемая методика позволяет проводить измерения на не дорогом оборудовании с точностью, обусловленной классом применяемых приборов.

Измерение эффективности радиопоглащения материалов в волноводе по сравнению с измерениями в свободном пространстве имеют некоторые преимущества:

1.все электромагнитное поле находится внутри замкнутой системы, поэтому помех при измерении не возникает;

2.исследуемый образец располагается достаточно близко к стенкам волновода, что сильно уменьшает ошибку из-за дифракции на краях образца;

3.есть возможность располагать плоскость образцов перпендикулярно направлению падающей волны СВЧ, что уменьшает ошибку сравнения результатов между разными образцами;

4.возможно измерение модуля коэффициента отражения как функции толщины слоя при постоянном угле падения.

Вдиапазоне СВЧ 25-35 ГГц используется измерительный комплекс:

Генератор СВЧ ...................................Г4-156

Ответвитель направленный…………. ОН-06 Ваттметр поглощаемой мощности..... М3-53

широком диапазоне генерируемых мощностей генератора: от единиц микроватт до десятков милливатт. Соответственно, вариантов исследуемых образцов и режимов измерений может быть достаточно много.

В настоящее время проводятся тестовые исследования образцов. Результаты имеют пока оценочные значения но, тем не менее, позволяют

увидеть характер влияния различных материалов на прохождение волны СВЧ через образец в волноводе.

180