книги из ГПНТБ / Вопросы технологии машиностроения и радиотехники [сборник статей]

Пропорционально увеличению концентрации включений в ис­ ходном сырье возрастает число выборок, в содержимое которых входят включения и, следовательно, объем потерь Vu- С целью обеспечения Уп= const необходимо обеспечить постоянство отно­ шения p/а за счет увеличения концентрации включений в забра-

Рис. 1. Зависимость времени сортировки от концентрации включений в исход­ ном сырье.

кованном сырье, что связано с уменьшением объема выборки в пределах каждого канала и с уменьшением производительности устройства.

Относительная -величина Э определится

при а<ёРПри уменынени концентрации включений в исходном сырье

по сравнению с забракованным число подмножеств х, на кото-

111

рое необходимо разбить весь объем исходного сырья, уменьша­ ется, а величина входной выборки увеличивается и может дос­ тигнуть таких размеров, что все объекты выборки не могут быть размещены в один слой в поле зрения устройства. В этом случае уменьшение объема выборки моэрет быть достигнутом путем увеличения числа подмножеств х при уменьшении числа повтор­ ных циклов у. Кроме того, ограниченное число сортирующих

i

Рис. 2. Зависимость времени сортировки сырья от концентрации включений

висходном сырье при ограниченном числе повторных циклов сортировки.

Кстатье В. А, Медведева

устройств, предназначенных для сортировки одного вида сырья (например, гранулированного кварца) удобно объединить в од­ ну последовательную технологическую цепочку, в которой каж­ дое устройство будет выполнять один определенный цикл. Для обеспечения работы такой цепочки достаточно до начала сорти­ ровки объектов настроить вручную каждое устройство. Необхо­ димость в настройке и, следовательно, в наличии обратных свя­ зей в процессе сортировки отпадает, что позволяет упростить ус-/ тройство и более производительно использовать его.

112

Значение х выбираем [1]

а-т

Таким образом, сравнительная оценка алгоритмов работы сортирующего устройства показывает, что реализация алгоритма повторных сортировок обеспечивает повышение производитель­ ности устройства при а— 0,1-=-0,01 % не менее чем в 50 раз. Вы­ полнение условия Употерь= const связано с уменьшением про­ изводительности устройства независимо от алгоритма работы, выигрыш по производительности Э в соответствии с (4) и (5) ос­ тается неизменным. Ограничение числа повторных циклов сор­ тировки приводит к уменьшению производительности устройст­ ва и снижению выигрыша при использовании алгоритма повтор­ ных сортировок зернистых материалов.

ЛИТЕРАТУРА

БАРАШЕВ А. Ф.

МОДЕЛЬ СОРТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Рассматриваются общие вопросы построения моде­ ли сортирующего устройства зернистых материалов. Рассмотрены функции, выполняемые отдельными эле­ ментами модели и особенности построения и примене­ ния отдельных блоков структурной схемы. Иллюстра­ ций 1. Библиографий 4.

Для многих производств стекольной промышленности исход­ ным сырьем является зернистый материал — гранулированный кварц, Содержащий различного рода посторонние включения

(примеси): слюду; кристаллы кварца с включениями окиси же-

\

леза; кристаллы кварца, покрытые окисью железа; кристаллы кварца с включениями слюды и другие включения.

Учитывая, что различные включения отличаются от кристал­ лов гранулированного кварца по цвету, представляет большой интерес использование для опознавания включений в качестве различительного признака — цвет включения.

Для анализа большого числа объектов, как правило, необхо­ димо в качестве приемников световых потоков использовать со­ вокупность фотоэлектронных приборов, в качестве которой удоб­ но использовать передающую телевизионную трубку.

С целью обеспечения возможности анализа любого объекта в выборке необходимо множество объектов М расположить в один слой на некоторой площадке S0, величина которой из практических соображений ограничена. Минимальное значение площади ограничено расположением всех объектов вплотную друг к другу в один слой. Максимальное значение площади мо­ жет быть ограничено размерами поля зрения телевизионной трубки.

Модель сортирующего устройства, работающего по алгорит­ му повторной сортировки, представляет собой следующее.

Конечное множество объектов М равномерно расположено в один слой на площадке S^puc. 1. В поле зрения передающей

телевизионной трубки попадают объекты, расдоложенныр на площади Sr Площадь S^1)контролируется по участкам пло­

щадью Si.

Площадь Si разбита на п зон. Если в содержимое зоны вхо­ дит хотя бы одно включение, то содержимое зоны бракуется и выделяется в отдельную группу — выборку и вновь подается на вход этого же устройства или аналогичного в виде выборки, ра­ спределенной на. площади S£2). В дальнейшем процесс сортиров­

ан объектов повторяется до получения концентрации включений в забракованной выборке'не меньше заданной величины (3. В ре­ зультате последовательной Обработки выборок будет осущест­ влен процесс сортировки объектов, распределенных на площади S£0), численно равной числу Z

S ( Q) = S p + S < 2 > + . . . + S p ) = Z ,

где Z— время, необходимое для сортировки всего объема сырья и измеренное в условных единицах времени tь

—время обработки одной входной выборки, условно при-

,.нятое за единицу времени.

Путем выбора числа подмножеств х (в данном случае х = -----

то есть величины выборки, распределенной на площади Si, до­ биваемся минимального значения Zmin, которое характеризует минимальное время сортировки всего объема сырья одним уст­ ройством.

114

В о5шем случае:

СЛ

Изменение величины входной выборки можно получить путем изменения площади обзора телевизионной .трубки 5 1 илипутем изменения площади Изменение площади связано с изме­

нением поля зрения телевизионной трубки, с изменением разме­ ров зон, и, следовательно, с регулировкой устройства, осущест­ вляющего съем объектов с каждой зоны. Изменение , на наш

взгляд, может быть осуществлено более просто при использова­ нии щелевого вибрационно—бункерного устройства путем изме­ нения величины напряжения питания электромагнита бункера или изменением ширины щели бункера.

В задачи сортирующего устройства входит опознание вклю­ чений среди зерен полезного сырья и выделение опознанных включений в отдельную группу.

Такие задачи решает распознающая система, и, следователь­ но, в состав структурной схемы модели сортирующего устройст­ ва войдут воспринимающее устройство, устройство сравнения, решающее устройство, блок памяти и исполнительное устрой­ ство.

Уточним назначение и основные особенности технической ре­ ализации отдельных элементов структурной схемы модели сорти­ рующего устройства.

Воспринимающее устройство.

Функцией воспринимающего устройства, собранного на пере­ дающей телевизионной трубке, является преобразование цвета кристаллов гранулированного кварца и посторонних включений в электрический сигнал. В результате поэлементного контроля поля изображения на выходе передающей телевизионной трубки получаем видеоимпульсы, соответствующие кристаллам гранули­ рованного кварца и отличающиеся по амплитуде от видеоимпуль­ сов, соответствующих частицам из числа посторонних включе­ ний. Путем селекции по амплитуде осуществляется выделение сигналов, обусловленных наличием посторонних включений во входной выборке. Для съема объектов с определенных зон необ­ ходимо фиксировать координаты зон (адрес зонй). При строч­ ной развертке возможен последовательный анализ содержимого зон и относительно простая схема адресного устройства в виде координатной сетки матричного типа.

Устройство сравнения и решающее устройство.

При распознавании включений среди кристаллов гранулиро­ ванного кварца достаточно фиксировать превышение определен­ ного уровня сигналом, обусловленным включением. Устройство сравнения в такой системе представляет собой.пороговое устрой­ ство, которое непосредственно входи-т в решающее устройство. Если сигналы от включений значительно отличаются по амплиту­ де от сигналов, обусловленных кристаллами кварца, то в этом случае возможно абсолютное распознавание и роль решающего устройства выполняет пороговое устройство. Если же кристаллы

116

кварца по цвету мало отличаются от включений (кристаллы квар­ ца, покрытые окисью железа или другие включения), то сигналы на выходе телевизионной трубки мало Ьтличаются друг от друга по амплитуде. Соответственно разность между значениями ампли­ туд может быть соизмерима с собственными шумами преобразова­ теля, что обусловливает появление на выходе порогового устрой­ ства шумовых выбросов. В результате многократного повторения анализа решающее устройство в соответствии с принятым крите­ рием должно принять решение о наличии на входе в пределах данной зоны кристаллов кварца или включений. Применение пе­ редающей телевизионной трубки позволяет контролировать от­ дельно каждый объект в зоне и проводить построение решающе­ го устройства, осуществляющего оптимальную обработку сигна­ ла. На практике соотношение сигнал-шум на выходе датчика не менее 3, поэтому с целью уменьшения объема решающего устройг ства представляется возможным не проводить «чистого» накоп­ ления, и осуществлять работу решающего устройства по алгорит­ му «скользящего окна» с последующим уменьшением объема оборудования с учетом особенностей работы решающего устрой­ ства в конкретных системах. Требования к решающему устрой­ ству ограничиваются обеспечением им минимальной ошибки вто­ рого рода при заданной ошибке первого рода и при ограниченном объеме оборудования.

Блок памяти.

В рассматриваемых системах функции блока памяти ограни­ чены хранением промежуточных данных в процессе принятия ре­ шения и задержки выдачи информации с решающего устройства в исполнительное. Данные функции выполняют отдельные эле­ менты решающего устройства. Синхронная работа устройств и своевременная выдача информации в исполнительное устройство достигаются за счет синхронизации, поэтому необходимость в от­ дельном блоке памяти отпадает.

ЛИТЕРАТУРА

1. Б а р а б а ш Ю. Л., В а р с к и й Б. В. и др. Вопросы статистической теории распознавания. М., «Советское радио», 1964.

2.Силин Р. Н. Автоматизация учета и расфасовки мелких деталей. М. «Машиностроение», 1965.

3.С а мм ер Р. Фотоэлементы в промышленности.-М.-Л., , «Госэнерго-

издат», 1961.

4.П ол о'ни к В. С. Телевизионная автоматика. Ленинградское отделе­

ние «Энергия», 1970.

1

I

ПИКАЛОВЛ И. С.

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ НА ХАРАКТЕР ПРОБОЯ МОНОСЛОЕВ КАМЕННОЙ СОЛИ

МИКРОННОЙ И СУБМИКРОННОЙ ТОЛЩИНЫ

Рассматриваются экспериментальные данные по пробою монослоев и субмикронной толщины. Приводят­ ся микроскопические исследования структуры поверхно­ сти образцов. Установлена корреляция величины элект­ рической прочности. Иллюстраций 3., Библиографий 5.

В [1] получена зависимость электрической прочности Епр от толщины для каменной соли микронной толщины при различ­ ных материалах электродов. Там же установлено, что значение Ещ, зависит как от материала катода,- так и от материала анода. Наибольшее снижение получено в том случае, если катодом яв­ ляется графит или напыленный алюминий, а анодом—электролит. Это снижение можно объяснить, как указывается в [2], наличи­ ем неровностей на катодной поверхности. В результате действия -электрического поля с неровностей наблюдается усиленная эмис­ сия электронов.

Относительно влияния анода было предположено, что имею­ щие место структурные нарушения поверхности диэлектрика при графитовом и алюминиевом электродах, вызывают искажение однородности электрического поля в диэлектрике. Это приводит к снижению £пр каменной соли, которая рассматривается как мо­ дельный диэлектрик.

Для проверки влияния анода было проведено микроскопичес­ кое исследование состояния электродной поверхности. Целесооб­ разно было сопоставить исследованную на оптическом микроско­ пе (МКУ—1) поверхность диэлектрика после его приготовления, после напыления электрода и после пробоя образца. При этом измерить его электрическую прочность.

Образцы приготовлялись согласно методике [3]. Исследова­ лись монослои NaCl толщиной 1,2-10~4 см. В качестве материала катода был взят электролит, а анодом — напыленный алюминий. Электролит обуславливает более ровную поверхность, чем алю­ миний.

Таким образом, снижение было обусловлено искажением од­ нородности электрического поля в диэлектрике.

Поверхность одного и того же образца непосредственно после приготовления, напыления электрода и после пробоя фиксирова­ лась на фотопленку.

Изучение полученных микрофотографий позволило констати-' ровать: наименьшую электрическую прочность обнаруживают

118

образцы с дефектами в виде углублений. Каналы пробоя соответ­ ствуют месту нахождения имеющихся дефектов.

Если исходная поверхность более однородная, то при пробое

На основании полученных данных можно сделать следующий вывод: при электролитовом катоде и алюминиевом аноде пробой происходит по наиболее грубым нарушениям структуры электрод­ ной поверхности. Наиболее высокая электрическая прочность по­ лучена у образцов с наиболее однородной геометрией, лишенной грубых дефектов (углублений).

Отсюда следует, что Епр можно повысить путем создания «бездефектной» поверхности. Известно, что для NaCl существует методика, позволяющая улучшить состояние исходной поверхно­ сти— полировка [4, 5]. С этой целью электродная поверхность полировалась, затем на нее напылялся электрод и образец про­ бивался £'пр=1,35-107 в/см. При пробое обычно разрушался весь слой. Следует учесть, что при полировке снимается часть слоя.

Проведенные исследования показывают, что существует опре­ деленная корреляция между электрической прочностью и состоя­ нием поверхности NaCl.

В заключении автор выражает глубокую благодарность про- фессору-доктору Воробьеву Г. А. за советы и постоянное стиму­ лирование в работе, а также Скороходовой Т. В. за помощь в приготовлении образцов.

САМСОНОВ А. В.

БЕСКОНТАКТНЫЙ ДИСКРЕТНОЙ АТТЕНЮАТОР

В технике иногда требуется автоматически устанавливать уровни СВЧ мощности в большом динамическом диапазоне, на­ пример, в имитаторах радиолокационного сигнала.

119