Программно-аппаратные методы обработки сигналов для повышения эффективности радиоэлектронных датчиков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат наук Муксунов Тимур Рамильевич

• Муксунов Тимур Рамильевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Муксунов Тимур Рамильевич

Список обозначений и сокращений

Введение

Глава 1 Газовые и доплеровские датчики

1.1 Газовые датчики

1.2 Доплеровские датчики перемещений и радиовидение

1.3 Резюме

Глава 2 Повышение точности измерений датчиков

2.1. Проблема точности измерения показаний датчика

2.2. Переход от проводимости к напряжению

2.3. Разработка дифференциальной схемы измерений

2.4. Экспериментальная проверка предложенного решения

2.5 Резюме

Глава 3 Тактированная решетка доплеровских датчиков движения

3.1 Доплеровские датчики движения и их применение

3.2 Снятие данных

3.3 Коммутация

3.4 Управление решеткой

3.5 Экспериментальная проверка

3.6 Резюме

Глава 4 Повышение чувствительности и селективности системы датчиков газоанализа

4.1 Функция преобразования полупроводниковых датчиков

4.2 Повышение селективности

4.2.1 Сингулярная регуляризация

4.2.2 Решение обратной задачи газоанализа

4.3 Управление нагревом датчика

4.4 Разработка мультисенсорной системы

4.5 Экспериментальная апробация системы газоанализа

4.6 Резюме

Заключение

Список литературы

Приложение

Список обозначений и сокращений

АЦП - Аналогово-цифровой преобразователь

ДДП - Доплеровский датчик перемещения

ОСШ - Отношение сигнал-шум

СВЧ - Сверхвысокая частота

ЦАП - Цифро-аналоговый преобразователь

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Программно-аппаратные методы обработки сигналов для повышения эффективности радиоэлектронных датчиков»

Введение

Датчик - это средство измерений, предназначенное для выработки измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем [1].

В современных условиях датчики применяются во многих отраслях экономики: в промышленном производстве, добыче и переработке полезных ископаемых, транспорте, сельском хозяйстве, здравоохранении. Работа в области естественных наук не обходится без использования датчиков различного типа. Датчики являются составной частью измерительных приборов, систем автоматизированного управления. Кроме того, они широко применяются и в бытовой технике: телевизоры, мобильные телефоны, холодильные установки, устройства ввода для компьютерной техники, а также прочие приборы, повсеместно используемые современными людьми. Важным параметром любого датчика является его чувствительность -характеристика, определяемая отношением выходного сигнала к вызывающему его изменению измеряемой физической величины.

В идеализированном случае сколь угодно малое изменение измеряемой величины должно приводить к изменению выходного сигнала датчика в строгом соответствии с функцией преобразования датчика.

На практике подобного не происходит о ряду причин. У реальных датчиков имеется порог чувствительности - наименьшая мера изменения измеряемой величины, приводящая к изменению выходного сигнала. Кроме того, когда речь идет о цифровой обработке данных, выходные данные датчика должны быть подвергнуты аналого-цифровому преобразованию, при этом разрядность АЦП тоже имеет конечную величину. Т. е. не всегда системы обработки получаемой с датчика информации позволяют

эффективно использовать чувствительность датчика, уменьшая итоговую точность измерений.

Во многих решаемых в современном мире задачах имеющейся точности измерений достаточно. При диагностике заболеваний достаточно точности измерения температуры тела до десятых долей градуса. Датчики систем дистанционного управления бытовыми приборами не требуют обнаружения и распознания сигнала управления на расстояниях десятков и сотен метров. Имеющиеся средства решают подобные задачи в полном объеме и их дальнейшее улучшение не требуется.

Но в то же время имеются и такие задачи, где по-прежнему требуется повышение точности измерений для более эффективного их решения. Кроме того, в задачах типа определения состава атмосферного воздуха важно не только выявление изменений, но и распознание источников этих изменений. Цель диссертационной работы

Данная работа имеет своей целью разработку программно-аппаратных методов обработки показаний радиоэлектронных датчиков - доплеровских и газовых, позволяющих повысить их чувствительность и селективность на основе использования наиболее простых и доступных радиоэлектронных средств.

Задачи диссертационной работы

Для достижения указанной цели в работе ставятся следующие задачи:

1. Разработка и реализация схемотехнических решений для измерения выходных данных датчика при малом диапазоне изменении измеряемой величины.

2. Оценка взаимного влияния одновременно работающих доплеровских датчиков перемещения и поиск решений для устранения негативных эффектов.

3. Построение макета тактированной решетки доплеровских датчиков перемещения и проверка его работы совместно с методом синтезирования большой апертуры.

4. Определение функции преобразования полупроводниковых газовых датчиков в области концентрации газов порядка единиц ppb.

5. Адаптация методов решения обратных задач для целей распознания компонентов газовой смеси.

6. Разработка, конструирование и испытание действующего макета измерительного устройства, включающего в себя матрицу полупроводниковых газовых датчиков и программно-аппаратные решения повышения их эффективности.

Методы исследования

Работа основана на получении и обработке данных реальных экспериментов, проведенных на кафедре радиофизики совместно с кафедрой полупроводниковой электроники радиофизического факультета Томского государственного университета, а также отделением радиофизики и радиоэлектроники СФТИ ТГУ. В качестве инструмента для проведения экспериментов использовались разработанные автором макет тактированной решетки доплеровских датчиков и макет мультисенсорной системы полупроводниковых газовых датчиков. Совместно с первым макетом использовались датчики перемещения RSM2650. Совместно со вторым макетом использовались датчики, разработанные на кафедре полупроводниковой электроники радиофизического факультета томского государственного университета, а также датчики производства HANWEIELECTRONICSCO., LTD. Управление работой макетов и их связь с ПК осуществлялась посредством отладочной платы STM32f4Discovery, необходимое программное обеспечение было написано на языке C# в среде VisualStudio. Трассировка печатных плат осуществлялась в программе SprintLayout Для обработки данных использовались известные методы решения обратных задач. Первоначальная отработка методики производилась с использованием математического пакета MathCad.

На защиту выносятся следующие положения

1. Разработанный способ реализации аналогово-цифровой дифференциальной схемы измерения сигналов с автоматической цифровой подстройкой позволяет осуществлять оцифровку показаний тонкопленочных металлооксидных датчиков средствами 12-битного АЦП с точностью, эквивалентной использованию 16-битного АЦП. При многократном повторении разработанной схемы становится достижимо многократное расширение разрядной сетки.

2. Разработанная программно-аппаратная реализация тактированных измерений применима в локационной системе ближнего радиуса действия при опросе антенной решетки с использованием доплеровских датчиков движения. Это дает повышение отношения сигнал-шум снимаемых локационных проекций и, в конечном счете, обеспечивает восстановление радиоизображений методом апертурного синтеза с пространственным разрешением порядка 1 см на частоте зондирования 24 ГГц.

3. Программно-аппаратные средства обработки сигналов, включающие в себя их нормализацию и аппроксимацию по методу наименьших квадратов с регуляризацией, позволяют решать задачу определения состава газовой смеси при использовании тонкопленочных металлооксидных датчиков. Дополнительное использование двойного дифференцирования с усреднением повышает отношение сигнал-шум выходных сигналов и обеспечивает увеличение реальной чувствительности системы к обнаружению малых газовых добавок в условиях обычной атмосферы более чем на два порядка.

Достоверность защищаемых положений и других результатов работы

Достоверность первого защищаемого положения основывается на численном моделировании и экспериментальной проверке с использованием лабораторного макета. Эксперименты показали, что при использовании

дифференциальной схемы удается получить значения измеряемой величины с точностью до сотых долей от величины наименьшего разряда АЦП.

Достоверность второго защищаемого положения подтверждается экспериментальной проверкой работы тактированной решетки доплеровких датчиков перемещения совместно с использованием метода синтезирования большой апертуры при получении изображения тестового объекта.

Достоверность третьего защищаемого положения подтверждается результатами экспериментов с различными газовыми добавками. Мультисенсорная система способна определить отдельные составляющие смеси при условии предварительной калибровки с каждой из составляющих.

Научная новизна работызаключается в том, что в ней впервые

1. Выведена зависимость между изменением объемной концентрации газа и изменением приведенной проводимости чувствительного слоя полупроводникового газового датчика, учитывающая индивидуальные характеристики датчика.

2. Показана возможность повышения качества радиоизображения тестового объекта при использовании решетки доплеровских датчиков перемещения в режиме тактированного включения и опроса.

3. Применен обобщенный метод наименьших квадратов для решения обратной задачи определения состава газовой смеси на основе обработки данных измерений проводимостей мультисенсорной системы газовых датчиков.

Научная ценность защищаемых положений и других результатов работы

1. Установленная зависимость между объемной концентрацией газа и приведенной проводимостью чувствительного слоя после математических преобразований имеет линейный вид, что позволяет пролонгировать ее за пределы области экспериментальных данных в область малых концентраций, где прямые измерения сильно затруднены из-за сложности точного получения малых концентраций эталонного газа.

2. Увеличение разрядности используемого АЦП совместно с автоматической дифференциальной схемой измерений ведет к уменьшению объема данных при оцифровке, что позволяет увеличить скорость работы при цифровой обработке данных и упростить задачу работы в реальном времени, а также уменьшить себестоимость системы в целом. Точность измерений при этом сохраняется.

3. Установлено, что, несмотря на различие индивидуальных характеристик датчиков, связанных с технологическими допусками при изготовлении, относительный отклик датчиков из одной партии на воздействие газовой смеси после нормализации по максимуму становится одинаковым.

Практическая значимость результатов работы

1. Обнаруженная зависимость между объемной концентрацией газа и проводимостью чувствительного слоя датчика, а также линейность этой зависимости после математических (алгебраических) преобразований, позволяют производить калибровку измерительного устройства на относительно высоких концентрациях и в дальнейшем использовать его для пролонгации в область более низких концентраций газов.

2. Предложенное конструктивное решение позволяет уменьшить себестоимость устройства за счет использования менее точного АЦП при сохранении достаточной точности конечного результата.

3. Представленный макет мультисенсорной системы газовых датчиков позволяет определять состав газовой смеси и концентрации ее составляющих. Это позволяет использовать ее для таких целей, как системы безопасности, контроль качества овощной продукции на складах, а также в парфюмерии и медицине.

Использование и внедрение результатов работы

Результаты работы были использованы при выполнении следующих

проектов министерства науки и образования:

- «Разработка физических и математических основ радиоволновой подповерхностной томографии для комплексного анализа земных

покровов в геофизике», Грант, РК 01201365422, (2013-2015), рук. Якубов В.П.

- «Физико-математическая модель радиолокационного томографа», АВЦП, РК 01200901345, (2009-2011), рук. Якубов В.П.

- «Исследование волновых процессов в неоднородных средах и создание основ радиовидения высокого разрешения с использованием метода синтезирования апертуры», ФЦП, РК 01201061836, (2010-2012), рук. Якубов В.П.

- «Радиоволновой томосинтез неоднородных сред и объектов», ГосзаданиеМинобрнауки России, РК 01201257789, (2012-2014), рук. Якубов В.П.

- Гражданско-правовой договор № 09-3-13 на выполнение составной части НИР по государственному оборонному заказу (шифр «Сенсор-1») от 5.07.13, (2013-2015), рук. Потекаев А.И.

- «Разработка мультисенсора для газовой диагностики и логистики плодоовощных продуктов», инновационный проект по молодежной программе «УМНИК», дог. № 1924ГУ1/2014, (2014-2016), рук. Муксунов Т.Р.

Апробация результатов

Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в 11 публикациях, из которых 3 относятся кизданиям из перечня ВАК РФ [21, 64, 83],1 - к прочим научным изданиям [58], 7- к трудам конференций [59, 60, 62, 69-71, 95]. Все основные результаты диссертации широко обсуждались на 5 всероссийских и международных научных конференциях: III Научно-практической конференции "Информационно-измерительная техника и технологии" (Томск, 2014), V Научно-практической конференции с международным участием "Информационно-измерительная техника и технологии" (Томск, 2014), VI Научно-практической конференции с международным участием "Информационно-измерительная техника и технологии" (Томск, 2015), 24-ой Международной Крымской конференции

«СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014), III всероссийской конференции «Электроника и микроэлектроника СВЧ».

Личный вклад автора

Автор самостоятельно проводил разработку всех схемотехнических решений, осуществлял сравнение и анализ их различных вариантов. Лично проводил адаптацию и доработку методов обработки сигналов для конкретных условий на программном и аппаратном уровне. Автором осуществлялся монтаж лабораторных макетов, их тестирование и отладка до работоспособного состояния. На макетах проводилась экспериментальная проверка разработанных методов обработки показаний двух типов датчиков.

Совместно с научным руководителем работы д.ф.-м.н. профессором В.П. Якубовым был определен план диссертационной работы, выработан план исследований, им осуществлялся контроль результатов на всех этапах исследований. Помощь по работе с микропроцессорной техникой и написанием программного обеспечения оказал сотрудник кафедры радиофизики аспирант И.Ю. Кузьменко. В консультациях насчет выбора тактированного режима работы доплеровских датчиков принимали участие к.ф.-м.н. доцент С.Э. Шипилов и к.ф.-м.н. научный сотрудник СФТИ ТГУ И.С. Федянин. Сотрудниками лаборатории «Физика полупроводниковых приборов» СФТИ ТГУ д.ф.-м.н. Н.К. Максимовой и к.ф.-м.н. И.Ю. Севастьяновым были предоставлены новейшие полупроводниковые (тонкопленочные металлооксидные) газовые датчики, а также даны консультации по особенностям работы с ними. Значительную помощь в организации взаимодействия между разными структурными подразделениями оказали директор СФТИ ТГУ А.И. Потекаев и ст. н. сотрудник СФТИ ТГУ В.А. Светличный.

Автор диссертации выражает свою искреннюю благодарность всем упомянутым выше лицам, а также всему профессорско-преподавательскому составу кафедры радиофизики ТГУ и отделения радиофизики и

радиоэлектроники СФТИ ТГУ за их благожелательное отношение и участие в обсуждении результатов работы.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них 3 - в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертации.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит: страниц - 114, рисунков - 73, таблиц - 1. Список литературы - 95 наименований, а также 1 приложение.

Нумерация формул и рисунков в каждой главе производится отдельно.

Глава 1

Газовые и доплеровские датчики

1.1 Газовые датчики

В качестве примера последнего утверждения о наличии задач, для которых до сих пор не разработано эффективных инструментальных средств, можно привести задачу контроля качества ввозимой пищевой продукции. Консультация с представителем компании, занимающейся доставкой плодоовощной продукции и поставкой ее в розничные торговые сети, показала, что имеющиеся методы контроля качества нуждаются в улучшении [Приложение 1]. На данный момент процедура контроля состоит из следующих этапов: проверка органолептических показателей, качества упаковки, маркировки, весовых характеристик и сопроводительной документации. Непосредственно к проверке реального состояния поступающих фруктов и овощей относится контроль органолептических показателей, таких как форма, цвет, запах и др.

Качество пищевой продукции является актуальной в современном мире проблемой, для решения которой ведутся изыскания как в области контроля в процессе производства [2,3], так и в области анализа готового продукта [4 -6]. Имеющиеся разработки для оценки качества направлены на лабораторный анализ, результаты которого являются в достаточной мере точными и объективными. Но сама процедура при этом занимает длительное время, порядка нескольких суток [7], и потому непригодна для оперативной проверки поступающей продукции в условиях интенсивного товарооборота.

На сегодняшний день не имеется инструментальных средств для быстрой проверки ввозимой плодоовощной продукции и потому проводящий ее работник должен полагаться исключительно на собственные органы чувств, что делает результат излишне субъективным. Кроме того, на эффективность работы органов чувств человека немалое влияние способны

оказывать его физическое и эмоциональное состояние, что делает результат такой работы еще менее точным [8].

Кроме того, человек способен точно отличить полностью испорченный плод от пригодного в пищу. Н при этом, он не может дать ответ на вопрос, сколько еще можно хранить свежий плод и насколько срочно его нужно направлять на реализацию. В результате может возникнуть ситуация, при которой оставленные для хранения на складе продукты пришли в негодность, в то время как на реализацию были направлены те, что смогли бы сохранить свою свежесть во время распродажи другой партии.

Эти проблемы могло бы решить наличие инструментальных средств контроля, позволяющих объективное количественное измерение какого-либо параметра продукции, что позволило бы дать точный и однозначный ответ о степени свежести ввозимой плодоовощной продукции. Примером такого параметра может быть состав выделяемых плодом газов, таких как сероводород, аммиак, углекислый газ и др. Чем дольше зашли процессы, предшествующие гниению и разложению в еще свежем плоде, тем больше концентрация выделяемых им газов.

На сегодняшний день существуют датчики, способные измерять концентрацию газов, например, датчики полупроводникового типа. Полупроводниковые датчики обладают ограниченной селективностью, но при этом обеспечивают длительную работу в необслуживаемом режиме, просты, сравнительно дешевы и обладают малыми массогабаритными показателями. Кроме того, они обладают наибольшим быстродействием и высокой чувствительностью. Поэтому наиболее предпочтительным для мониторинга газовых сред представляется применение полупроводниковых датчиков, благодаря их высокому быстродействию, чувствительности к малым концентрациям, высокой технологичности изготовления и низкой стоимости [9].

Однако в открытых источниках не содержится информации об успешном применении подобного типа устройств для нужд представленной

задачи. Использовать их напрямую, без дополнительной аппаратной и программной обработки показаний не представляется возможным.

Из-за особенностей физических принципов, лежащих в основе работ таких датчиков, невозможно изготовить датчик, реагирующий строго на один-единственный газ [10-11]. Полупроводниковые датчики всегда будут чувствительны к широкому спектру веществ, и если добиться их наибольшей чувствительности именно к измеряемому газу еще можно, то полностью исключить его реакции на все посторонние вещества нельзя в принципе. Из-за этого показания датчика при работе сразу со смесью различных газов всегда будут содержать неопределенность, связанную с невозможностью различить влияние каждого отдельного компонента. Нельзя однозначно определить, вызвано ли одно и то же показание присутствием одного газа в высокой концентрации, или же наличием набора разных газов, каждый из которых по отдельности обладает низкой концентрацией. Для решения этой проблемы предлагается одновременное использование нескольких датчиков с разной чувствительностью к анализируемым газам, что позволит обойти проблему невозможности создания датчика, обладающего избирательной чувствительностью только к одному газу. Отклик каждого из датчиков будет складываться из откликов на каждый из компонентов газовой смеси и задача определения концентрации каждого из них может быть сведена к задаче решения системы уравнений. Это является классическим примером обратной задачи, и в настоящей диссертационной работе для данного частного случая (газоанализ) будет произведена адаптация имеющихся методов решения.

Еще одной сложностью является измерение показаний датчика при небольших концентрациях измеряемого газа, когда относительное изменение выходных показаний не превышает величины в 10%. При этом, величина исходных показаний, при отсутствии измеряемого газа не является постоянной, сильно зависит от «фонового» состава атмосферы, ее температуры и влажности. Влияние данных факторов столь существенно, что вызываемые ими изменения выходных показаний могут быть много больше,

чем изменения, вызванные появлением измеряемого газа. Одной из задач настоящей диссертационной работы ставится разработка решения данной проблемы.

Кроме того, существенной проблемой является переходная характеристика датчика, носящая не линейный, а степенной характер, причем показатель степени зависимости показаний от концентрации газа не постоянен и варьируется для разных газов и датчиков [12]. Таким образом, одной из задач настоящей работы ставится определение функции преобразования используемых полупроводниковых газовых датчиков в области концентрации газов порядка единиц ррЬ.

На сегодняшний день ведутся интенсивные исследования, направленные на повышение чувствительности и избирательности полупроводниковых газовых датчиков, путем совершенствования технологии их изготовления [13-14]. Но повышения чувствительности и избирательности использующего такие датчики измерительного устройства можно добиться не только за счет улучшения самих датчиков, но и путем дополнительной обработки их выходных показаний, как на программном, так и на аппаратном уровне. Другими словами, в настоящей работе предлагается более полно использовать имеющиеся возможности полупроводниковых газовых датчиков. К настоящему моменту имеются исследовательские работы, направленные на повышение чувствительности и селективности в задачах газоанализа за счет совершенствования методов обработки результатов, но предназначены они для использования совместно со спектрометрами [15-16], которые, по сравнению с полупроводниковыми датчиками, обладают значительно большей стоимостью и массогабаритными характеристиками. Использование же именно полупроводниковых датчиков совместно с соответствующей системой обработки должно позволить создать т.н. «электронный нос» [17] (рис. 1), подобный собачьему носу (рис. 2), и в настоящей работе будет произведена разработка, конструирование и испытание действующего макета подобного измерительного устройства.

Рис. 1.1 Электронный нос - мечта человечества

Рис. 1.2 Нос собаки - лучший газовый сенсор

Решение поставленных задач позволит создать измерительное устройство, способное проводить анализ газового воздуха, которое может быть использовано не только в представленной ранее области для оценки качества плодоовощной продукции, но и во многих других, где изменение состояния контролируемого объекта сопровождается изменением выделяемых им газов. Примером может служить контроль парфюмерной продукции, у которой выделяемый газовый состав, обуславливающий запах, является главным показателем качества. Наличие инструментального средства для его анализа позволит автоматизировать процесс контроля и повысить объективность его результатов. В медицине областью применения может стать ранняя диагностика заболеваний по газоанализу дыхания человека [18].

1.2 Доплеровские датчики перемещений и радиовидение

Еще одним примером, где повышение эффективности существующих датчиков способно помочь в решении актуальных проблем, является бесконтактный дистанционный досмотр людей и ручной клади. В последнее время нередки попытки проноса самодельных взрывных устройств, холодного и огнестрельного оружия, а также других запрещенных предметов в места массового скопления людей с целью совершения террористических

актов. В связи с этим актуальной является задача создания эффективных систем дистанционного обнаружения подобных объектов.

По ряду причин, предпочтение должно быть отдано радиоволновым системам. Во-первых, радиоволны практически безвредны и не оказывают негативного воздействия на здоровье людей, чем выгодно отличаются от ионизирующего рентгеновского излучения. Во-вторых, спектр применения радиоволновых систем потенциально очень широк, они могут быть использованы в местах сосредоточения больших людских потоков для обнаружения запрещенных предметов, при поиске пострадавших во время чрезвычайных происшествий, а также в промышленности для целей неразрушающего контроля и дефектоскопии.

На кафедре радиофизики уже более 10 лет ведется работа в области радиоволновой томографии, направленная на решение приведенных задач [19]. По итогам проделанной работы одним из перспективных направлений было признано использование радиоволновых систем микроволнового диапазона.

Действующие в настоящее время микроволновые системы являются сложными стационарными системами и обладают стоимостью порядка сотен тысяч долларов. Кафедра занималась поиском альтернативного подхода, в результате которого было предложено использование доплеровских датчиков перемещения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Муксунов Тимур Рамильевич, 2015 год

Список литературы

1. Датчики и преобразователи физических величин электронные. Термины и определения. ГОСТ Р 51086-97.

2. Куприянов А.В. Система обеспечения качества и безопасности пищевой продукции. // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2014. - № 3(164). - C. 164-167.

3. Патрушева М.А. Обеспечение качества и безопасности пищевой продукции. // Инновационные технологии управления и права. - 2013. -№3(7). - C. 116-119.

4. Пат. 2170927 РФ, МПК G01N33/02, G06K9/18. Способ оценки экологической чистоты пищевой продукции. / Г.М. Кузнецов, Ю.Г. Кузнецов. - № 99124480/13, заявл. 22.11.1999; опубл. 20.07.2001.

5. Пат. 2284699 РФ, МПК A23G3/00, G01N33/02. Способ оценки качества конфетно-шоколадного производства по микробиологическим показателям. / Л.Е. Скокан, Г.Г. Жарикова. - № 2005112304/13, заявл. 25.04.2005; опубл. 10.10.2006 Бюл № 28.

6. Пат. 2514828 РФ, МПК G01N33/02, G01N30/02. Способ определения микотоксинов в продуктах животного и растительного происхождения. / Г.Г. Амелин, А.В. Третьяков, Н.М. Карасева, Т.Б. Никешина, О.Г. Абраменкова. - № 2012129389/04, заявл. 11.07.2012; опубл. 20.01.2014 Бюл. № 2.

7. Глазунова Н.В., Малышева Л.А. Экспресс анализатор «Темро» в сфере контроля за качеством и безопасностью пищевой продукции. // Ветеринарная патология. -2013. - № 3(45). - С. 78-81.

8. Столяренко Л.Д. Основы психологии: учеб.пособие. - Изд. 3-е. -Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. - 672 с.

9. Пат. 2509303 РФ, МПК G01N27/14. Полупроводниковый газовый сенсор. / И.В. Сердюк, М.С. Смирнов. - № 2012146071/28, заявл. 29.10.2012; опубл. 10.03.2014 Бюл. № 7.

10. Гаман В.И. Физика полупроводниковых приборов. - Изд. 2-е. -Томск: НТЛ, 2000. - 456 с.

11. Вавилов В.С. Дефекты в кремнии и на его поверхности. / В.С. Вавилов, В.Ф. Киселев, Б.Н. Мукашев. - М.: Наука, 1990. - 216с.

12. Vasiliev A.A., Makyshev V.V. Sensors for the ultra-fast monitoring of explosive gas concentrations. // Sensors and Actuators B. - 2013. - № 189. - P. 260-267.

13. Мошников В.А., Налимова С.С., Селезнев Б.И. Газочувствительные слои на основе фрактально-перколяционных структур. // Физика и техника полупроводников. - 2014. - Т. 48. - №11. - С. 1535-1539.

14. Шапошник А.В. Селективное определение газов полупроводниковыми сенсорами, диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук. // Воронеж. - 2005.

15. Белов М.Л. Количественный анализ сложных многокомпонентных смесей. // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. -2013. - №10. - С. 233-252.

16. Суворов С.В. Особенности обработки сигналов в абсорбционном газоанализаторе при изменении малых концентраций. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. - 2015. - № 1(100). - С. 3-12.

17. Долгополов Н., Яблоков М. «Электронный нос» - новое направление индустрии безопасности. // Мир и безопасность. -2007. - №4.

18. Диагностика заболеваний по дыханию [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://dadget.ru/dadgetologia/794-opticheskij-gadzhet-issleduet , свободный (дата обращения: 01.09.2015).

19. Якубов В.П. Радиоволновая томография. Достижения и перспективы. / В.П. Якубов, С.Э. Шипилов, Д.Я. Суханов, А.В.Клоков. -Томск: НТЛ. - 2014. - 264 с.

20. Якубов В.П., Федянин И.С., Швадленко П.Ф. Использование доплеровских датчиков для локационной томографии скрытых объектов. // Известия ВУЗов. Физика. - 2010. - Т. 53. - №9/2. - С. 92-93.

21. Кузьменко И.Ю., Федянин И.С., Муксунов Т.Р., Якубов В.П. Система радиовидения на основе решетки микроволновых доплеровских датчиков. // Контроль. Диагностика. - 2012. - №13. - С. 141-145.

22. Федянин И.С., Кузьменко И.Ю., Шипилов С.Э., Якубов В.П. Радиовидение с использованием решетки микроволновых доплеровских датчиков. // Известия ВУЗов. Физика. - 2012. - Т. 55. - № 9/2. - С. 270-271.

23. Гаман В.И. Физика полупроводниковых газовых сенсоров. / Томск: НТЛ. - 2Q12. - 112с.

24. BehzadRazavi. Principles of data conversion system design. / New York: Wiley-IEEE Press. - 1994. - 272p.

25. S. Norsworthy, R. Schreier, G. Temes. Delta-Sigma data converters: theory, design and simulation. / New York: Wiley-IEEE Press. - 1996. - 512p.

26. Мясников И.А. Полупроводниковые сенсоры в физико химических исследованиях. / И.А. Мясников, В.Я. Сухарев, Л.Ю. Куприянов, С.А. Завьялов. М: Наука. - 1991. - 327с.

27. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. / М: Высшая школа. - 1996. - 625с.

28. Гольденберг Л.М. Цифровая обработка сигналов: справочник. / Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. Радио и связь. - 1985. -312с.

29. Нефедов В.И. Метрология и радиоизмерения. / М: Высшая школа. - 2QQ6. - 526с.

3Q. Пронкин Н.С. Основы метрологии: практикум по метрологии и измерениям. / Логос. - 2QQ7. - 392с.

31. Глинкин Е.И. Схемотехника аналого-цифровых преобразователей. - Изд. 2-е. / Глинкин Е.И. - Тамбов: ТГТУ. - 2QQ9. - 160с.

32. Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемобсорбции. М: Наука. - 1987. - 432с.

33. Хоровиц П. Искусство схемотехники. - Изд. 4-е. / П. Хоровиц, У. Хил. - Мир. - 1993. - 1151с.

34. Sergio Franco. Design with operational amplifiers and analog integrated circuits. - 3 ed. / McGraw-Hill Science/Engineering/Math. - 2QQ1. -672p.

35. Горбачев Г.Н. Промышленная электроника: учебник для вузов. / Г.Н. Горбачев, Е.Е. Чаплыгин. - Энергоатом-Издат. - 1988. - 32Qa

36. ДжЛенк. Руководство для пользователей операционными усилителями. - Пер. с англ. под рук. Теплюка И.Н. / Связь. - 1978. - 328с.

37. Мамий А.Р. Операционные усилители. / А.Р. Мамий, В.Б. Тлятчев. - Майкоп: АГУ. - 2005. - 192с.

38. Королев Г.В. Электронные устройства автоматики: учебное пособие. - Изд. 2-е. / М: Высшая школа. - 1991. - 256с.

39. Joaquim. F.-G. A Novel 3-D subsurface Radar Imaging Technique. / IEEE Trans. OnGeosciencesandRemoteSensing. - 2002. - V. 40. - №2. - P. 443452.

40. Mohan. R., Rothenberg L., Reinstien L., Ling C.C. Imaging in three-dimensional conformal radiation therapy. / Int. J. Imaging Systems Technol. -1995. - V. 6. - № 1. - P. 14-32.

41. Daniels D.J. Surface-Penetrating Radar. / London, UK: IEE. - 1996. -

300p.

42. Андерсон Д.Л., Дзевонский А.М. Сейсмическая томография. / В мире науки. - 1984. - № 12. - С. 16-25.

43. Астанин Л.Ю. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. / Л.Ю. Астанин, А.А. Костылев. - Радио и связь. - 1989. - 192с.

44. Федоров Г.А. Вычислительная эмиссионная томография. / Г.А. Федоров, С.А. Терещенко. - Энергоатомиздат. - 1990. - 184с.

45. Левин Г.Г. Оптическая томография. / Г.Г. Левин, Г.Н. Вишняков. - Радио и связь. - 1989. - 240с.

46. Пикалов В.В., Преображенский Н.Г. Атомно-спектральная томография. / Изв. АН СССР. Сер.физ. - 1984. - Т.48. - № 7. - С. 1289-1296.

47. Millimeter wave imaging system. Патент N 6937182 B2 (US), МПК G01V 8/00, НКИ 342/22. Lovberg J.A., Kolinko V., заявительТгех Enterprises Corp., заявл. 12.08.2003, опубл. 30.08.2005

48. Пат. N 7180441 B2 (US), МПК G01S 13/89, НКИ 342/22.Multi-sensor surveillance portal. Rowe R.L., Blasing R.R., Fleisher M. et al., заявительSafeView, Inc., заявл. 14.04.2004, опубл. 20.02.2007.

49. Якубов В.П. Радиоволновая томография. Достижения и перспективы. / В.П. Якубов, С.Э. Шипилов, Д.Я. Суханов, А.В.Клоков. -Томск: НТЛ. - 2014. - 264с.

50. Yakubov V.P., SukhanovD.Ya, Klokov A.V. Radiotomography from Ultra-Wideband Monostatic Measurements on an Uneven Surface. / RUSSIAN PHYSICS JOURNAL. - 2014. - V. 56. - № 9. - P 1053-1061.

51. Буянов Ю.И., Балзовский Е.В., Люлякин А.П. Планарная СШП антенна для связи и радиолокации. / 24-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014). Материалы конф. - Севастополь: Вебер. - 2014. - с. 547548.

52. Шипилов С.Э., Сатаров Р.Н., Якубов В.П. Дистанционное СШП обнаружение нелинейных радиоэлектронных элементов. / 24-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014). Материалы конф. -Севастополь: Вебер. - 2014. - С. 1189-1190.

53. Ерзакова Н.Н. Ультразвуковая широкополосная томография скрытых объектов. / Труды Всероссийской конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов, г. Томск, 15-17 мая 2014 г. / под ред. В.В. Демина. - Томск: НТЛ. - 2014. - С. 13-14.

54. Суханов Д.Я., Завьялова К.В. Бесконтактная радиотомография через неплоскую границу раздела сред в приближении фазового экрана. / Естественные и математические науки в современном мире. - 2014. - №18. -С. 81-90.

55. Суханов Д.Я., Завьялова К.В. Сверхширокополосная трехмерная радиоголография в плоскослоистой среде. - Журнал технической физики. -2014. - Т. 84. - №12. - С. 117-121.

56. Пономарев О.Г., Хмелев В.Л. Видеолокатор для радиоволновой системы подповерхностного зондирования. / 24-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014). Материалы конф. - Севастополь: Вебер. - 2014. - С. 1177 -1178.

57. Якубов В.П., Запасной А.С., Клоков А.В., Шипилов С.Э., Юрченко А.В. Сверхширокополосная томография земных покровов. / Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: Материалы XX Международного симпозиума. - Томск: ИОА СО РАН. - 2014. - С. 190-193.

58. И.Ю. Кузьменко, И.С. Федянин, Т.Р. Муксунов, С.Э. Шипилов, В.П. Якубов. СВЧ радиовидение. / Электронные средства и системы управления. - 2014. - № 1. - С. 138-141.

59. Якубов В.П., Кузьменко И.Ю., Муксунов Т.Р. Росляков С.Н. Применение ЛЧМ сигналов для томографии объектов, скрытых за оптически непрозрачными преградами. / Материалы V Научно-практической конференции с международным участием "Информационно-измерительная техника и технологии" под ред. А.В. Юрченко. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета. - 2014. - С. 154-157.

60. Кузьменко И.Ю., Муксунов Т.Р., Якубов В.П. ЛЧМ локатор для томографии скрытых объектов. / 24-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014). Материалы конф. - Севастополь: Вебер. - 2014. - С. 10131014.

61. Антипов В.Б., Федянин И.С., Хлестунов А.П., Цыганок Ю.И. Адаптация доплеровских датчиков движения для измерения квадратурных компонент отраженных сигналов. / 24-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014). Материалыконф. - Севастополь: Вебер. - 2014. - С. 280281.

62. Якубов В.П., Кузьменко И.Ю., Муксунов Т.Р. Росляков С.Н. Применение ЛЧМ сигналов для томографии объектов, скрытых за оптически непрозрачными преградами. / Материалы V Научно-практической конференции с международным участием "Информационно-измерительная техника и технологии" под ред. А.В. Юрченко. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета. - 2014. - С. 154-157.

63. Radar movement alarm unit RSM2650, datasheet. / B+B Thermo-Technik GmbH. - 2014.

64. СатаровР.Н., КузьменкоИ.Ю., МуксуновТ.Р., КлоковА.В., БалзовскийЕ.В., БуяновЮ.И., ШипиловС.Э., ЯкубовВ.П. Коммутируемая сверхширокополосная решетка для радиотомографии. - Известия высших учебных заведений. Физика. - 2012. - Т. 55. - № 8. - С. 26-30. - DOI: 10.1007/s11182-013-9896-8.

65. Антипов В.Б., Цыганок Ю.И., Якубов В.П., Федянин И.С. Антенная решетка с псевдослучайным расположением элементов для систем радиовидения. / Актуальные проблемы радиофизики: Труды Международной

молодежной научной школы. Томск, 9-12 октября 2014 г. под ред. В.И. Сусляева. - Томск: НТЛ. - 2014. - С. 35-38.

66. Шипилов С.Э., Якубов В.П., Сатаров Р.Н., Цепляев И.С. Гексагональная СШП решетка для радиовидения. / Материалы V Научно-практической конференции с международным участием "Информационно-измерительная техника и технологии" под ред. А.В. Юрченко. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета. - 2014. - С. 204-205.

67. Сатаров Р.Н., Цепляев И.С., Шипилов С.Э., Степанов Е.О. Использование тактированных СШП решеток для 3D томографии. / 24-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014). Материалы конф. -Севастополь: Вебер. - 2014. - С. 1079-1080.

68. Шипилов С.Э., Якубов В.П., Еремеев А.И. Радиовидение с использованием решетки управляемых импедансных отражателей. / Труды XXIV Всероссийской научной конференции "Распространение радиоволн" (РРВ-24) 29 июня-5 июля 2014г. - Иркутск. - Т. IV. - С. 183 - 185.

69. Федянин И.С., Якубов В.П., Антипов В.Б., Кузьменко И.Ю., Муксунов Т.Р. Использование СВЧ датчиков перемещений для задач радиовидения. / 24-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2014). Материалы конф. -Севастополь: Вебер. - 2014. - С. 282-283.

70. Якубов В.П., Шипилов С.Э., Федянин И.С., Кузьменко И.Ю., Муксунов Т.Р. Повышение разрешения радиоизображений с использованием тактированной решетки. / Сборник трудов третьей всероссийской конференции «Электроника и микроэлектроника СВЧ». - Санкт-Петербург: Изд-во ОООТехнолит. - 2014. - С. 238 - 239.

71. Сатаров Р.Н., Муксунов Т.Р., Кузьменко И.Ю.,. Клоков А.В., Шипилов С.Э., Якубов В.П. Коммутируемая СШП антенная решетка для радиовидения. / Сборник материалов III Научно-практической конференции «Информационно-измерительная техника и технологии» / под ред. А.В. Юрченко. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета. -2012. - С. 97-98.

72. High performance 4/8 channel fault-protected analog multiplexers ADG438F/ADG439F, datasheet rev. D. / Analog Devices INC. - 2000.

73. 74HC595, 74HCT595, product datasheet, rev. 7. / NXP Semiconductors N. V. - 2015.

74. Gas sensor SP-53A for ammonia detection, specifications. / FIS. -

2007.

75. Gas sensorelement GGS 7330 T, technicaldata. / UST Umweltsensortechnik GmbH. - 2009.

76. MQ-136 Gas sensor, technical data. / HENAN HANWEI Electronics.

77. Анисимов О.В., Гаман В.И., Максимова Н.К., Найден Ю.П., Новиков В.А., Севастьянов Е.Ю., Рудов Ф.В., Черников Е.В. Влияние золота на свойства сенсоров диоксида азота на основе тонких пленок WO3. / Физика и техника полупроводников. - 2010. - Т. 44. - № 3. - С. 383-389.

78. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов, т.1. / Мир. - 1984.

- 453 с.

79. A.A. Vasiliev, V.V. Malyshev. Sensors for the ultra-fast monitoring of explosive gas concentrations. / Sensors and Actuators B: Chemical. - 2013. - 183.

- P. 260-267.

80. Noboru Yamazoe, KengoShimanoe. Theory of power laws for semiconductor gas sensors. / Sensors and Actuators B: Chemical. - 128. - 208. -P. 566-573.

81. Форсайт Дж. Машинные методы математических вычислений. / Дж. Форсайт, М. Малькольм, К. Моулер. - Мир. - 1980. - 210с.

82. Лоусон Ч. Численное решение задач метода наименьших квадратов. / Ч. Лоусон, Р. Хенсон. - М: Наука. - 1986. - 232с.

83. Муксунов Т.Р., Максимова Н.К., Севастьянов Е.Ю., Шипилов С.Э., Якубов В.П. Повышение чувствительности и селективности полупроводниковых газовых сенсоров. / Известия вузов. Физика. - 2014. -Т.57. - № 9. - С.123-128. - DOI: 10.1007/s 11182-015-0376-1.

84. Анисимов О.В. Электрические и газочувствительные характеристики полупроводниковых сенсоров на основе тонких пленок SnO2. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико -математических наук. - Томск. - 2010.

85. Гогич-Клушин С.Ю., Гогич-Клушина О.С., Ельчанин А.В., Харитонов Д.Ю. Особенности поведения полупроводниковых газовых

датчиков пленочного типа при работе в режиме энергосбережения. / InternationalScientificJournalforAlternativeEnergyandEcology. - 2010. - № 7(87).

- С. 18-22.

86. Анисимов О.В., Максимова Н.К., Севастьянов Е.Ю., Черников Е.В. Исследование отклика тонкопленочного сенсора на основе оксида олова в импульсном режиме для различных газов. / Известия вузов. Физика. - 2006.

- № 3. - С. 186-187.

87. Семенов Б.Ю. Силовая электроника. От простого с сложному. / СОЛОН-Пресс. - 2005. - 416 с.

88. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники. / Изд-во НГТУ. -1999. - 199с.

89. LM2575, Datasheet, rev.11. / Semiconductor Components Industries, LLC - 2009.

90. Якубов В.П. Статистическая радиофизика. / Томск: НТЛ. - 2006.

- 132с.

91. V.V. Makyshev, A.V. Pisliakov. Dynamic properties and sensitivity of semiconductor metal-oxide thick-film sensors to various gases in air gaseous medium. / Sensors and Actuators B. -2003. - № 96. - P. 413-434.

92. Z. Maolin, Y. Zhanheng, S. Jianping, Z. Cheng. Improvement and mechanism for fast response of Pt/TiO2 gas sensor. / Sensors and Actuators B. -2010. - № 148. - P. 87-92.

93. Z. Mao Lin, S. Jian Ping, Y. Zhan Heng, Z. Cheng. Response improvement for In2O3/TiO2 thick film gas sensors. / Current Applied Physics. -2012. - № 12. - P. 678-683.

94. D.M. Wilson, S.P. DeWeerth. Signal processing for improving gas sensor response time. / Sensors and Actuators B. -1997. - № 41. - P. 63-70.

95. Муксунов Т.Р., Кузьменко И.Ю., Якубов В.П. Программные и аппаратные решения для системы полупроводниковых газовых сенсоров. / Материалы VI Научно-практической конференции с международным участием "Информационно-измерительная техника и технологии" под ред. А.В. Юрченко. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета. -2015. - С. 82-87.

Приложение

Материалы переписки с генеральным директором ООО «Айва»

Основным родом деятельности ООО «Айва» является оптовая торговля фруктами и овощами. Одной из приоритетных целей является снабжение населения свежими и высококачественными овощами и фруктами.

Время доставки плодоовощной продукции из регионов произрастания к конечному потребителю может варьироваться от нескольких дней до нескольких недель. Также товар не всегда доставляется оптимальным маршрутом и плодоовощная продукция, собранная в один день на одном поле, может попасть на прилавок со значительной разницей во времени. На качество поставляемой продукции значительное влияние оказывают условия транспортировки. В связи с этим, товар, полученный позже, не обязательно является более свежим, чем товар полученный ранее. На данный момент плодоовощные базы не имеют необходимого инструментария для определения состояния принимаемого товара.

Из средств массовой информации нам стало известно, что ваш коллектив имеет значительный опыт в разработке устройств для удаленного контроля состояния различных объектов и обработке полученных данных. Нам представляется, что это позволит создать инструмент для контроля состояния плодоовощных продуктов в автоматизированном режиме. Мы готовы приобрести подобный инструмент по разумно обоснованной цене. Просим изучить вопрос и предоставить ваше предложение.

ООО АЙВА

В Национальный исследовательский Томский государственный университет Радиофизический факультет Кафедра радиофизики

Д.А. Петров