Site Loader

Содержание

Слесарь КИПиА (контрольно-измерительных приборов и автоматики/золотодобыча, Саха)

Слесарь КИПиА должен знать:

— устройство, назначение и принцип работы ремонтируемых и юстируемых приборов, аппаратов и механизмов

— устройство, принцип работы и способы наладки ремонтируемых и юстируемых сложных приборов, механизмов, аппаратов

— устройство и взаимодействие узлов и элементов радиоэлектронной аппаратуры, методы и способы проверки их по электрическим схемам

— устройство, взаимодействие сложных приборов, технологический процесс их сборки и способы юстировки

— электрические тепловые схемы устройств тепловой автоматики

— блок-схемы и принципиальные схемы проверяемых приборов, принцип действия проверяемых измерительных приборов, правила их эксплуатации

— основные свойства токопроводящих и изоляционных материалов и способы измерения сопротивления в различных звеньях цепи

— назначение и правила применения наиболее распространенных универсальных и специальных приспособлений и контрольно-измерительных инструментов

— назначение, устройство контрольных приборов, применяемых для проверки электро- и радиоизмерительных приборов и приборов давления и разрежения, и порядок работы с ними

— назначение и способы наладки контрольно-измерительных и контрольно-юстировочных приборов

— основы электротехники в объеме выполняемой работы

— электрические свойства токопроводящих и изоляционных материалов

— условные обозначениязапорной, регулирующей предохранительной

арматуры в тепловых схемах

— правила испытаний и сдачи отрегулированных радиоэлектронных Устройств

— правила проверки, разборки и регулировки весоизмерительных приборов, порядок аттестации и клеймения их

— электрические схемы и методы проверки обслуживаемых блоков Спецаппаратуры

— правила расчета сопротивлений

— схемы сложных соединений

— обозначения тепловых и электрических схем и чертежей

основы физики, механики, телемеханики, теплотехники,электротехники, метрологии, прикладной и физической оптики, радиотехники и электроники в объёме выполняемой работы

Проверка установок для измерения параметров электронных,

полупроводниковых приборов, интегральных и логических схем

— Электрическая регулировка узлов и элементов радиоустройств средней сложности

— Электрическая регулировка спецаппаратуры и аппаратуры ЭВМ средней сложности, регулировка различных источников питания

— Регулировка основных источников питания радиоаппартуры

-Проверка, разборка, регулировка, проверка и испытание

образцовых, аналитических, вагонных и технических весов 1 класса, сложных

измерительных и режущих инструментов, приборов, штампов и приспособлений

после их окончательной сборки и отделки с соблюдением размеров по 6-7 квалитетам

— Пайка различными припоями (медными, серебряными и др. )

— Полная проверка работоспособности аппаратуры с применением

контрольно-измерительных приборов с включением их в схему и снятием осциллограмм

— Настройка и наладка устройства релейной защиты, электроавтоматики, телемеханики

— Определение и устранение неисправностей ремонтируемых приборов

— Выявление и устранение неполадок в работе аппаратуры

— Сборка схем для проверки устройств тепловой автоматики

— Математическая обработка результатов измерений и оформление необходимых материалов

— Составление дефектных ведомостей и заполнение паспортов и аттестатов на приборы и автоматы.

3.1.1. Трудовая функция / КонсультантПлюс

Трудовые действия

Монтаж оборудования измерительных каналов, контрольно-измерительных приборов и средств автоматики, аппаратуры СУЗ

Проведение проверки работоспособности контрольно-измерительных приборов, средств автоматики, аппаратуры СУЗ

Проведение наладки и испытаний измерительных каналов, контрольно-измерительных приборов и средств автоматики, аппаратуры СУЗ

Настройка и калибровка измерительных каналов, контрольно-измерительных приборов и средств автоматики, аппаратуры СУЗ

Проведение измерений электрических, теплотехнических и других контролируемых параметров с использованием штатных СИ

Выявление и устранение типовых неисправностей и дефектов контрольно-измерительных приборов и средств автоматики, аппаратуры СУЗ

Подготовка предложений при составлении графиков (планов) текущего и планово-предупредительного ремонта оборудования КИПиА, аппаратуры СУЗ

Разработка предложений по нормативам ТОиР оборудования КИПиА, аппаратуры СУЗ

Составление заявок на запчасти, материалы, инструмент, СИ и автоматики

Ведение учета отказов оборудования КИПиА, аппаратуры СУЗ

Ведение технической и отчетной документации

Необходимые умения

Читать и составлять схемы электрических соединений

Анализировать, составлять и корректировать функциональные, структурные и принципиальные электрические схемы измерительной аппаратуры, СИ, СА

Пользоваться конструкторской, электротехнической, производственно-технологической и нормативной документацией

Выполнять измерения входных и выходных параметров при регулировках и испытаниях после ремонта и монтажа

Тестировать оборудование КИПиА и аппаратуру СУЗ с оформлением результатов поверки в оперативной и ремонтной документации

Выявлять и устранять типовые неисправности и дефекты оборудования КИПиА и аппаратуры СУЗ согласно методическим указаниям и технологическим картам

Организовывать рабочие места для эффективного и безопасного проведения работ

Необходимые знания

Основы технологии и безопасной эксплуатации АС

Основы электротехники, электроники, метрологии, материаловедения, информационной техники, компьютерной техники

Основные методы и СИ электрических, теплотехнических и других параметров регулируемых и измеряемых величин

Условные обозначения в электрических схемах

Основные этапы ремонтных работ, их содержание, последовательность выполнения операций и используемые средства

Правила эксплуатации и ремонта контрольно-измерительных приборов

Устройство, назначение и принцип работы типовых контрольно-измерительных приборов

Методические и нормативные документы по эксплуатации, ТОиР оборудования КИПиА и аппаратуры СУЗ

Наиболее вероятные неисправности контрольно-измерительных приборов, их причины и способы выявления

Методы и средства контроля качества ремонта

Основы трудового законодательства Российской Федерации

Основы ядерной, радиационной, пожарной безопасности

Правила внутреннего трудового распорядка на АС

Нормы и правила безопасности при проведении работ на АС

Требования охраны труда

Другие характеристики

Условные обозначения теплообменных аппаратов, стр.

16

2.5.5. Условные обозначения теплообменных аппаратов


Теплообменник (без указания типа)

Теплообменник с электрообогревом (без указания типа)


Кожухотрубный одноходовой теплообменник

Многоходовые кожухотрубные теплообменники

Воздушный охладитель

Пластинчатые теплообменники

Теплообменник с оребренной трубой

Теплообменник типа «труба в трубе»

Градирня

Водяной конденсатор

Холодильник

Воздушный конденсатор

Жидкостный испаритель

Воздушный конденсатор

2.

6. Контроль и автоматика на технологических схемах

Разработав технологическую схему с расстановкой оборудования и производя обвязку коммуникациями, необходимо решить вопросы контроля и управления технологическими процессами. Необходимо установить точки контроля и регулирования, параметры технологических процессов.

В дальнейшем технологическую схему передают специалистам по разработке систем контроля и автоматики для подбора приборов и разработки конкретных проектов автоматики для каждого технологического процесса.

Таблица 5.

Условные обозначения КИП на технологических схемах

Однофункциональные

Многофункциональные

Сигнальные лампы

Устанавливается по месту

Устанавливается по месту

Устанавливается по месту

Доступ на главном щите

Доступ на главном щите

Доступ на главном щите

Доступ на вспомогательном щите

Доступ на вспомогательном щите

Доступ на вспомогательном щите

Таблица 6.

Функциональные обозначения КИП

Обозначение

Параметр

Обозна­чение

Параметр

Обозначение

Параметр

А

Анализ

G

Измерение (размеры)

М

Влага или влажность

В

Горение горелки

Н

Управляется вручную

Р

Давление или вакуум

С

Электропроводность

I

Электрический ток

Q

Количество или событие

D

Плотность

J

Мощность

Т

Температура

Е

Напряжение (ЭДС)

S

Скорость или частота

R

F

Расход

L

Уровень

К

Время

Таблица 7

Функциональные обозначения систем автоматики

Блокировка

ЭВМ, устанавливаемая по месту

Программируемый логический контроль главный

Доступ к ЭВМ с главного щита

Распределительная система управления по месту

Доступ к ЭВМ со вспомогательного щита

Распределительная система управления главная

Распределительная система управления вспомогательная

Некоторые системы автоматического регулирования:

– Регулятор давления прямого действия.

– Походной предохранительный клапан.

– Электромагнитный клапан.

2.7. Составление планов и разрезов.

План помещения с указанием на нем технологического и транспортного оборудования является изображением разреза здания горизонтальной плоскостью, проходящей под перекрытием здания для изображения оборудования, а для изображения строительных элементов в пределах дверных и оконных проемов.

Разрезом называется изображение здания, мысленно рассеченного вертикальной плоскостью.

Чертежи планов и разрезов зданий выполняются в масштабе чаще всего 1:100, реже 1:50 или 1:200.

Толщина линий на чертежах планов и разрезов: линии земли – 0,7…0,8 мм; каменные элементы, попадающие в сечение (стены, перегородки) – 0,6…0,7 мм; контуры других элементов – 0,3…0,4 мм; оборудование – 0,2…0,3 мм; рамки листов, основные надписи (штампы), основные членения таблиц и экспликаций, спецификаций и др. – 0,8 мм; кружки для нумерационной маркировки узлов – 0,3 мм; маркировочные кружки модульных координационных осей – 0,3…0,4 мм.

Размеры на чертежах строительного типа в соответствии со стандартами СПДС наносят, как правило, в виде замкнутой цепочки без указания единиц измерения. Размеры наносят в мм. Если размеры проставляются в других единицах, это оговаривается в примечаниях к чертежам.

Р
ис.11.Нанесение размеров на чертежи планов.

Размерные линии на строительных чертежах ограничивают засечками – короткими штрихами длиной 2…4 мм проводимыми с наклоном вправо под углом 45˚ к размерной линии (рис. 11). Толщина линии засечки равна толщине основной линии, принятой на чертеже. Размерные линии должны выступать за крайние выносные на 1…3 мм. Размерное число располагают над размерной линией примерно на расстоянии 0,5…1,0 мм. Выносная линия может выступать за размерную на 1…5 мм. При недостатке места для засечек на размерных линиях, представляющих собой замкнутую цепочку, засечки допускается заменять точками. Расстояние от контура чертежа до первой размерной линии рекомендуется принимать не менее 10 мм. Расстояние между параллельными размерными линиями должно быть не менее 7 мм, а от размерной линии до кружка координатной оси – 4 мм.

При наличии в изображении ряда одинаковых элементов, расположенных на равных расстояниях (например, оси колонн) размеры между ними проставляются только в начале и конце и указывается суммарный размер между крайними элементами в виде произведения числа повторений на повторяющийся размер.

Размерная линия на строительных чертежах ограничивается стрелками только в 3-х случаях (рис. 12):

– диаметр или радиус окружности;

– угол;

50 R150

Рис. 12. Применение стрелок для нанесения размеров на строительные чертежи.

Отметки (высоты, глубины) чертежах планов, разрезов, фасадов показывают в виде расстояния по высоте от уровня чистого пола первого этажа до уровня поверхности различных элементов здания. В этом случае уровень чистого пола первого этажа принимают за отсчетный уровень – условный «нулевой отметки. На фасадах и разрезах отметки помещают на выносных линиях или линиях контура. Знак отметки представляет собой стрелку с полочкой. При этом стрелку выполняют основными толстыми линиями длиной 2…4 мм, проведенной под углом 45˚ к выносной линии или линии контура. Линию выноски (вертикальную или горизонтальную) обводят сплошной тонкой линией. На строительных чертежах отметки уровней указываются в метрах с 3-я десятичными знаками. На планах отметку уровня выполняют в прямоугольниках, которые обводят сплошной тонкой линией.

0,000

4,800

-1,200

Рис. 13.Примеры обозначений уровней (высот,глубин).

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings. REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings. LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Работа с тюками сена | WorkSafe.

qld.gov.au

Работа, связанная с тюками сена, может привести к несчастным случаям со смертельным исходом и серьезным несчастным случаям.

Тюки сена могут быть маленькими прямоугольными, большими прямоугольными или большими круглыми и состоять из травы, люценты, соломы, стерни или другого травянистого растительного материала, спрессованного, плотно связанного или свернутого вместе (включая обернутые круглые тюки силоса).

Работа с тюками сопряжена с серьезным риском для здоровья и безопасности, включая:

  • падение с штабеля тюков
  • падение с транспортных средств и механизмов, используемых для транспортировки или штабелирования тюков
  • удар падающими тюками линии
  • спотыкания и падения с незакрепленной нити тюков
  • контакт с механизмами для обработки тюков, такими как лифты
  • пожары
  • подъем и перенос (травмы, связанные с ручным обращением e. грамм. боль в спине, растяжение мышц и деформации
  • воздействие пыли (вызывающей респираторные заболевания и инфекции).

Погрузка и разгрузка тюков сена

Основные риски при погрузке или разгрузке тюков сена из грузовиков или прицепов:

Перед любой работой с тюками сена должен быть завершен краткий процесс управления рисками и должны быть внедрены безопасные системы работы. запущен.

Падение или разрушение тюков сена

Рабочие и находящиеся рядом люди подвергаются риску, если тюки падают или разрушаются при загрузке или разгрузке грузовиков или прицепов.Большие круглые или прямоугольные тюки могут весить до 800 кг. Тюки могут упасть, когда:

  • они сдвинулись, сжались или рухнули во время транспортировки
  • они были уложены неправильно (например, круглые тюки уложены на бок, а не на концы, что является наиболее безопасным методом)
  • неподходящие крепления, веревки или использовались неадекватные методы крепления
  • рабочие не были обучены безопасному выполнению задачи
  • оборудование для обработки тюков не спроектировано, не изготовлено и не обслуживается должным образом.



Фото 1: Тюки сена могут выпасть из грузовика во время разгрузки.



Фото 2: Тюки, транспортируемые на боку или недостаточно закрепленные, могут двигаться во время транспортировки.

Решения

Риски могут быть устранены или уменьшены путем обеспечения того, чтобы:

  • люди, загружающие или разгружающие тюки сена, были обучены, компетентны и надлежащим образом контролировались
  • была разработана и внедрена безопасная система работы
  • в соответствии с рекомендациями Австралийской ассоциации производителей кормов
  • последовательность загрузки и разгрузки используется для предотвращения нестабильности груза
  • штабель тюков не разрушился, не сдвинулся и не стал нестабильным во время транспортировки
  • боковые ворота не подпружиниваются, если их отпустить до увязки, боковые ворота или брезент удаляются
  • размещение или снятие брезента не мешает и не смещает тюки
  • погрузка или разгрузка происходит на ровной поверхности, чтобы свести к минимуму вероятность смещения тюка или опрокидывания транспортного средства
  • мобильная установка и оборудование были разработаны для задание (т. грамм. использование «телескопических погрузчиков» или другого специального оборудования, включая зажимы для тюков сена, захваты и шипы)
  • люди, загружающие или разгружающие большие квадратные тюки, всегда стоят в стороне от прицепа, где их может видеть водитель погрузчика
  • тракторы оснащены хорошо обслуживаемая конструкция для защиты от падающих предметов (FOPS), соответствующая требованиям австралийского стандарта 2294.1-1997: Землеройные машины. Используется для предотвращения падения тюка назад на оператора.



Фото 3: Шипы для тюков.



Фото 4: Захваты для больших тюков, прикрепленные к телескопическому погрузчику.



Фото 5: Фронтальный погрузчик с большим квадратным тюком.



Трактор без FOPS подвергает рабочих риску получения травм от падающего тюка сена.



Самовыравнивающееся приспособление поможет сбалансировать тюк сена и предотвратить его падение. Задний борт предотвратит падение тюка назад на оператора.

Диаграммы предоставлены WorkSafe Victoria.

Конфигурация штабеля и безопасность

Неправильная конфигурация штабеля тюков может привести к нестабильности, обрушению штабеля и травмам. Штабель тюков может стать неустойчивым из-за:

  • неправильной конфигурации штабеля
  • тюков ненадлежащей конструкции или плотности
  • тюков разных размеров
  • тюков загружаются или выгружаются с помощью неподходящего оборудования габариты грузовика или прицепа.

Решения

Риски могут быть устранены или уменьшены путем обеспечения того, чтобы:

  • люди, загружающие или разгружающие тюки сена, были обучены, компетентны и находились под надлежащим контролем тюки имеют одинаковый размер и плотность до формирования штабеля
  • нижние тюки прочные и способны обеспечить устойчивость для верхних слоев
  • грузовик или прицеп расположены на плоской ровной поверхности
  • груз не превышает габаритов грузовика или прицепа ни максимально допустимый вес оси, ни общий вес
  • тюков никогда не обвязываются и не развязываются во время загрузки или разгрузки прицепа.
  • Рабочие никогда не взбираются на груз, чтобы прикрепить ремни или брезент – используйте соответствующую подъемную клетку.

Безопасность посторонних лиц

Водители грузовиков, рабочие, фермеры и члены семей (включая детей) подвергаются риску из-за передвижной установки и падающих тюков во время погрузки и разгрузки. Риски включают:

  • удар или наезд на передвижную установку
  • удар тюком во время его перемещения
  • удар падающим тюком.

Решение

Перед укладкой тюков сена на грузовики или прицепы необходимо завершить краткий процесс управления рисками и внедрить безопасные системы работы.Риск может быть устранен или уменьшен путем обеспечения того, чтобы:

  • операторы установки были должным образом обучены, компетентны (включая соответствующую лицензию на работу с высокой степенью риска) и находились под надлежащим контролем зона
  • никто не находится на противоположной стороне грузовика или прицепа во время погрузки или разгрузки
  • «корректировщик» (у которого есть связь с оператором передвижной установки) используется для предотвращения входа людей в зону погрузки зона
  • есть четко определенные маршруты движения
  • рабочие никогда не перевозятся на грузах или погрузочном оборудовании
  • мобильная установка поддерживается в соответствии со спецификациями производителя
  • знаки или барьеры используются для того, чтобы не пускать людей или тех, кто не участвует в погрузке или разгрузке.

Поражение электрическим током при контакте с воздушными линиями электропередач

Рабочие подвергаются риску поражения электрическим током при контакте с воздушными линиями электропередач при погрузке и разгрузке тюков сена. Вам не нужно вступать в непосредственный контакт с линиями электропередач, чтобы получить удар электрическим током, поскольку электричество может прыгать или образовывать дугу через воздушные промежутки. Существует риск контакта рабочих с воздушными линиями электропередач, когда они:

  • загружают или разгружают под воздушными линиями электропередач или рядом с ними
  • стоят на платформах грузовиков или прицепов
  • взбираются на загруженные тюки сена, чтобы закрепить брезент, веревки и крепления
  • перебрасывать веревки, крепления или другие механизмы крепления груза
  • эксплуатировать мобильную установку под воздушными линиями электропередач или рядом с ними
  • не опускать стрелы, телескопические стрелы, передние грузозахватные приспособления или другое оборудование
  • не соблюдать установленные законом запретные зоны для линии электропередач.

Решения

Перед загрузкой или разгрузкой тюков сена должен быть завершен краткий процесс управления рисками и должны быть внедрены безопасные системы работы. Риск поражения электрическим током может быть устранен или уменьшен путем обеспечения того, чтобы:

  • рабочие были осведомлены о расположении воздушных линий электропередач, установленных запретных зонах, а также о высоте и досягаемости используемого оборудования столбы и растяжки
  • погрузка или разгрузка не производится вблизи воздушных линий электропередач
  • рабочие не стоят на грузовиках или прицепах во время погрузки или разгрузки вблизи воздушных линий электропередач
  • погрузочное оборудование, такое как телескопические стрелы, мачты вилочных погрузчиков, фронтальный погрузчик навесное оборудование опускается при прохождении вблизи или под воздушными линиями электропередач
  • существуют запретные зоны, как указано в Законе об электробезопасности 2002 г. .

Для получения дополнительной информации о зонах электробезопасности и запретных зонах см.:

Ниже приведены примеры расстояний, которые люди, машины и оборудование должны соблюдать от линий электропередач.

Напряжение электросети (1 кВ = 1000 вольт) Примеры Зона отчуждения*
до 132 кВ Линии электропередачи низкого и высокого напряжения — обычно на столбах 3 метра
Между 132 кВ и 330 кВ Линии электропередач обычно на столбах и башнях 6 метров
свыше 330 кВ Линии электропередач обычно на башнях 8 метров

Падение с высоты

Рабочие подвергаются риску падения со штабеля или платформы грузовика или прицепа при загрузке и разгрузке тюков сена. Рабочие могут взобраться на штабель, чтобы помочь в процессе укрытия брезентом, а также установить или снять плети, веревки или другое крепежное оборудование.

Решения

Риски могут быть устранены или уменьшены путем:

  • обеспечения того, чтобы работники, укладывающие тюки, были обучены, компетентны и находились под надлежащим контролем
  • использование механического оборудования или вспомогательных средств для загрузки или удаления тюков размещение или снятие ремней, брезента или других крепежных устройств
  • , обеспечивающих безопасный доступ к рабочим местам, находящимся над уровнем земли, и с них (например,грамм. рабочие платформы)
  • , обеспечивающие доступ и выход из кузова грузовика или прицепа на землю, чтобы исключить необходимость прыгать с высоты.

Атлас фазовых диаграмм — СТОИМОСТЬ 531 (Бессвинцовые припои)

%PDF-1.4 % 1128 0 объект > эндообъект 1351 0 объект > эндообъект 1127 0 объект >поток Acrobat PDFMaker 8. 1 pro Word2008-04-10T14:43:10+02:002008-04-10T14:36:37+02:002008-04-10T14:43:10+02:00application/pdf

  • Атлас фазовых диаграмм — СТОИМОСТЬ 531 (бессвинцовые припои)
  • МДАННЫЕ
  • Акробат Дистиллер 8.1.0 (Windows)uuid:450fae27-b9b6-4729-b706-dda88cf90bdeuuid:019c7bcd-0c9d-4fe3-a644-932f4dbe54e2IPM AS CR, Брно конечный поток эндообъект 554 0 объект > эндообъект 1125 0 объект > эндообъект 1124 0 объект > эндообъект 47 0 объект > эндообъект 656 0 объект > эндообъект 555 0 объект > эндообъект 657 0 объект > эндообъект 692 0 объект > эндообъект 775 0 объект > эндообъект 869 0 объект > эндообъект 974 0 объект > эндообъект 1070 0 объект > эндообъект 1067 0 объект >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> эндообъект 1071 0 объект >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> эндообъект 1074 0 объект >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> эндообъект 1078 0 объект >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> эндообъект 1081 0 объект >/ColorSpace>/Font>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/ExtGState>>>/Type/Page>> эндообъект 1298 0 объект >поток HWَ|Uv)RC2CZ-,M[?=. 5WUW3z.V/ dֻ]:&\b`kG,4IqAQ{Wj -AZSrHj*,!]UfhV5EYl]2ڵ2T˵T~_eDO>ۘv»9gw&y>zԗSW0m ,qq|:[email protected]=h}@p pW)peakM

    Комплект инструментов FIELDS для Solar Probe Plus

    Прибор FIELDS объединяет измерения магнитного и электрического полей в единый скоординированный эксперимент. Магнитные поля измеряются с помощью феррозондовых и магнитометров с поисковой катушкой (индукционных), установленных на выдвижной штанге в тени космического корабля. FIELDS будет проводить измерения электрического поля как с помощью двухзондового прибора с резистивной связью, смещенного по току (Harvey et al.1995 год; Боннелл и др. 2009 г.; Вайгант и др. 2013) и в качестве прибора для измерения радиоволн и плазменных волн с емкостной связью (Bougeret et al. 1995, 2008). Это накладывает ряд ограничений на геометрию и поверхности антенной системы, а также на конструкцию предусилителя и электроники приемника. В дополнение к основным целям измерения электрических и магнитных полей и волн, измерения FIELDS обеспечат очень точные измерения электронной плотности и температуры, измерения плотности и флуктуаций скорости, а также сигнатуры столкновений пыли с космическим аппаратом SPP.

    показывает общее расположение датчиков FIELDS на космическом корабле. Датчики электрического поля В1–В4 монтируются в основании системы тепловой защиты (ТЗ) СЭС или теплозащитного экрана и разворачиваются на открытом солнце. При высоте перигелия SPP 9,8 R S температуры этих антенн превышают 1300 °C. Еще один простой датчик напряжения V5 установлен на штанге магнитометра в тени космического корабля. На стреле также установлены два феррозондовых магнитометра (MAGi и MAGo) и магнитометр с поисковой катушкой (SCM).Эти датчики описаны ниже.

    Блок-схема FIELDS показана на . В дополнение к датчикам, перечисленным выше, FIELDS состоит из трех плат цифровой обработки сигналов, блока компьютера/процессора, двух плат для управления смещением антенны, электроники форматирования магнитометра и двух малошумящих блоков питания. FIELDS изначально предлагался с однорядной архитектурой для процессора и блока питания. Анализ режима отказа требований к измерениям, выполненный на этапе B, показал, что одиночный отказ в FIELDS может привести к потере неприемлемого количества научных требований уровня миссии. В результате архитектура прибора FIELDS была разделена на две половины, так что ни один сбой не приводит к потере всех измерений. Подсистемы и двусторонняя архитектура описаны ниже.

    Прибор FIELDS очень чувствителен к кондуктивным и излучаемым источникам шума от других приборов и подсистем космического корабля; на высоких частотах (~МГц) прибор чувствителен на уровне нВ/Гц (см. раздел 2.2.4). Для этого была разработана программа электромагнитной чистоты (ЭМС) на уровне космического корабля.Основное требование программы SPP EMC заключается в том, чтобы все силовые преобразователи постоянного тока работали на фиксированных частотах с интервалами 50 кГц, начиная с 150 кГц (т. е. 150 кГц, 200 кГц, 250 кГц и т. д.), и чтобы эти частоты прерывания были с кристаллическим управлением. Этот метод ограждения из штакетника концентрирует шум и гармоники источника питания в хорошо известных и узких полосах частот, обеспечивая «чистые» области спектральной плотности, в которых можно проводить точные измерения (см. раздел 2.2.4 и ). Кроме того, группа разработчиков прибора FIELDS приняла решение синхронизировать свои внутренние часы выборки с частотой, кратной 150 000 Гц, с главными часами, работающими на частоте 150 000 Гц × 256 = 38.4 МГц. Чтобы приспособиться к алгоритмам цифровой обработки сигналов, которые предпочитают блоки данных со степенью двойки, FIELDS использует перемасштабированную временную базу, которую мы называем «нью-йоркская секунда» (NY sec), и определяем 1 NYsec как удобную степень двойки числа часов. циклов (2 17 ) стандартной частоты прерывания источника питания 150 кГц. Таким образом, 1 NYsec определяется как 2 17 /150 000 ≈ 0,873813 … с. В то время как «пакетный режим» FIELDS DFB работает синхронно со скоростью 150 000 выборок в секунду (выборок в секунду), что составляет 2 17 выборок в нью-йоркской секунде, данные с более низкой частотой дискретизируются со скоростью 150 000 выборок в секунду, деленной на дополнительную мощность. -из двух. Например, феррозондовые магнитометры работают синхронно на частоте 150 000/2 90 335 9 90 336 ≈ 292,969 отсчетов в секунду, что составляет ровно 256 отсчетов в Нью-Йорке. Это позволяет FIELDS выполнять выборку синхронно с предписанной EMC частотой 150 кГц, избегая сильных шумовых сигналов от преобразователей мощности и , чтобы поддерживать формат данных степени двойки, необходимый для алгоритмов быстрого преобразования Фурье (БПФ). Обратите внимание, что инструменты FIELDS и SWEAP (Kasper et al. 2016) используют конфигурацию часов ведущий/ведомый через выделенный интерфейс: SWEAP использует тактовый сигнал FIELDS, когда он доступен.Это будет поддерживать фазовую когерентность между измерениями FIELDS и SWEAP, обеспечивая как точную обработку данных с высокой частотой , так и удаление сигналов детерминированного шума.

    2.1 Конструкция датчика и предусилителя

    Комплект FIELDS использует пять пробников напряжения и три магнитометра для проведения измерений с полосой пропускания более 20 МГц и динамическим диапазоном 140 дБ. Пробники напряжения «V1–V4», описанные в разд. 2.1.1 функционируют как двухзондовые датчики электрических полей со смещением по току (как на спутниках THEMIS или Van Allen Probes) и как датчики радиоволн и плазменных волн с емкостной связью (как на Wind, Cassini, STEREO).Датчик V5, описанный в разд. 2.1.2 делает простое измерение напряжения вблизи штанги магнитометра и может быть использовано для определения направленного к Солнцу электрического поля для плазменных волн. Феррозондовые магнитометры и магнитометры с поисковой катушкой являются стандартными устройствами для измерения низкочастотных и волновых магнитных полей. Эти датчики описаны в разделах ниже.

    2.1.1 Электрические антенны V1–V4

    Четыре датчика напряжения (V1–V4) развернуты почти ортогональными коллинеарными парами немного позади плоскости теплозащитного экрана космического корабля (Система тепловой защиты или «TPS») , как показано в .Чтобы правильно работать в качестве измерения электрического поля с двойным зондом, эти датчики должны быть связаны с плазмой через фотоэлектронный ток; то есть они должны быть на солнце. Эта ориентация также удерживает антенны V1–V4 вне следа космического корабля и обеспечивает минимальное возмущение взаимодействия космического корабля с солнечным ветром.

    показывает CAD-чертеж одного из блоков; каждый блок идентичен, с некоторыми небольшими различиями в монтажном оборудовании. Первичный датчик состоит из тонкостенной трубки из ниобия C-103 длиной 2 м и диаметром 1/8 дюйма (называемой «хлыстом»).Все, кроме последних 8 см хлыста, подвергаются полному солнечному свету и достигают высоких температур (> 1300 ° C) в перигелии SPP. Штырь крепится к 30-сантиметровому молибденовому элементу «заглушки», который действует как электрический и тепловой изолятор, а сигнал от штыря подается по молибденовой проволоке к шарниру и предусилителю внизу. Шевронный теплозащитный экран C-103 покрывает последние 8 см хлыста и всю заглушку. Это создает значительную затененную область, которая излучает избыточное тепло в космос.Кроме того, экран, штырь и шлейф изолированы друг от друга сапфиром, хорошим теплоизолятором. Обе эти функции значительно снижают подвод тепла к основанию, где проводники и другие материалы должны иметь температуру ниже 230 °C. Эта конструкция была смоделирована и проверена в лаборатории. Предусилитель расположен в нижней части антенного механизма, чтобы свести к минимуму паразитную емкость кабелей. Антенная система убирается обратно к космическому кораблю для запуска и раскрывается под действием силы пружины, а ее скорость ограничена тормозной системой с легким весом.После выпуска потребуется несколько секунд для развертывания до окончательной конфигурации. Каждый датчик будет развернут отдельно с работающей электроникой FIELDS, чтобы помочь в калибровке и характеристике измерения.

    CAD-чертеж антенного блока V1–V4. Штырь (здесь зеленый ) является датчиком и выступает на 2 метра за конец 30-сантиметрового отрезка. Заглушка действует как электрический и тепловой изолятор. Штыревой сигнал из ниобия C103 передается обратно по небольшому проводу из чистого ниобия, содержащемуся в шлейфе, к предварительному усилителю в основании. Теплозащитный экран закрывает шлейф, позволяя ему излучать избыточное тепло от штыря, в то время как другой экран поддерживает покрытие, которое блокирует излучение тепла от TPS

    2.1.2 Датчик напряжения V5

    Простой датчик напряжения («V5») быть установлен на стреле магнитометра SPP, развернутой в тени позади космического корабля (и, следовательно, связан с плазмой через тепловые электроны, а не фотоэлектроны). Пока этот датчик находится в плазменном следе космического корабля (описано выше) и будет видеть низкочастотные признаки этого взаимодействия, он обеспечит хорошие измерения напряжения с емкостной связью радиального электрического поля E , присутствующего в плазменных волнах, и будет помочь ограничить знания об электростатическом центре космического корабля.

    Дизайн V5 показан на . Два коротких сенсорных элемента выходят из коробки предусилителя и электрически изолированы от коробки фитингами из ПЭЭК. Два ламповых элемента соединены вместе на предусилителе (т. е. это не дифференциальное измерение).

    CAD-чертеж датчика напряжения V5. Две короткие трубки действуют как единый (электрически связанный) датчик для измерения напряжения плазмы. Простой предусилитель размещен в прикрепленном корпусе. Лампы могут быть смещены по току, а корпус предусилителя — по напряжению

    2.1.3 Электрические предусилители

    Четыре основные антенны подключаются индивидуально к предусилителям V1–4, а пятая антенна на магнитной штанге подключается к предусилителю V5. Предусилители имеют входы с низким уровнем шума и высоким импедансом, усиление по напряжению и выходы с низким импедансом. Как показано на рисунке, предусилители V1-4 имеют три выхода: выход с полосой пропускания HF 20 МГц для радиочастотного спектрометра (RFS), выход MF 1 МГц для дискретизатора во временной области (TDS) и выход LF 64 кГц для Плата антенной электроники (AEB) и плата цифровых полей (DFB).Цепь ВЧ-усилителя представляет собой новую конструкцию, состоящую из входного буфера на полевых транзисторах, за которым следует широкополосный операционный усилитель, обеспечивающий усиление и управляющий коаксиальным выходом с сопротивлением 50 Ом. Сигналы НЧ и СЧ обеспечиваются вторым операционным усилителем с единичным коэффициентом усиления, который используется в устаревших конструкциях (например, THEMIS, RBSP). Этот операционный усилитель питается от источника питания, называемого «драйвером с плавающей землей» на AEB (см. раздел 2.2.1 ниже), и обеспечивает диапазон сигнала ± 70 В от постоянного тока до 300 Гц и ± 10 В от 300 Гц. до 1 МГц. Предусилитель V5 не включает цепь ВЧ и состоит из одного устаревшего операционного усилителя, обеспечивающего выходы НЧ и СЧ.

    Упрощенная схема схемы электрического предусилителя V1–V4. Сигнал от штыревой антенны подается на 3 отдельных канала, которые питают приемники DFB, TDS и RFS. Сторона НЧ использует систему с плавающим напряжением, чтобы приспособиться к большим ожидаемым колебаниям напряжения плазмы. Серый прямоугольник в верхнем левом углу представляет сигнал напряжения плазмы и импеданс оболочки, а некоторые расчетные значения сопротивления оболочки показаны в таблице на рисунке

    2.
    1.4 Феррозондовые магнитометры

    Два феррозондовых магнитометра (MAG) для SPP аналогичны трехосным, широкодиапазонным, маломощным и малошумящим магнитометрам, созданным Центром космических полетов Годдарда (GSFC) для MAVEN, Van Allen Probes, STEREO и т. д. Эта линейка летных магнитометров насчитывает на сегодняшний день 79 приборов, начиная с ИМП-4, запущенного в 1966 г. Для СПП МАГи будут предоставлять данные с полосой пропускания ~ 140 Гц, дискретизацией 292,97 выборок/с, как часть ПОЛЕВ. набор инструментов. Динамический диапазон измерения составляет ±65 536 нТл с разрешением 16 бит.Основными научными задачами, решаемыми магнитометрами, являются определение структуры и динамики магнитных полей в источниках быстрого и медленного солнечного ветра, содействие изучению корональных процессов, приводящих к нагреву солнечной короны, и изучение роли ударов, пересоединения и турбулентности при ускорении энергичных частиц.

    Конструкция датчика для СПП МАГ () обеспечит максимальную тепловую изоляцию от бонового заграждения, которое будет подвергаться значительным колебаниям температуры в зависимости от его расположения в тени или на солнце. Кинематические крепления ограничивают передачу тепла через ножки датчика. Наследие кинематических креплений происходит от магнитометров Juno, где они использовались для ограничения колебаний температуры датчика. Мощность нагрева обеспечивается пропорциональным нагревателем переменного тока, чтобы уменьшить колебания температуры датчиков и обеспечить аварийный нагрев. Нагреватель синхронизирован с частотой, предоставленной MEP. Требования к массе сенсора привели к использованию легкого композитного основания.

    CAD-чертеж датчика SPP MAG, показывающий композитную конструкцию, поддерживающую две катушки и плату электроники ( зеленый ) внутри композитной крышки. Также видны два из трех кинетических креплений, поддерживающих датчик на композитной монтажной пластине с 4 отверстиями, куб выравнивания и жгут проводов, который соединяется со жгутом космического корабля

    Каждый датчик MAG имеет соответствующую плату электроники в MEP SPP FIELDS. . Для повышения надежности внешняя плата MAG управляется DCB, а внутренняя плата MAG — TDS. Компонентом управления на каждой плате является радиационностойкая FPGA Aeroflex, которая содержит все логические функции MAG и встроенную SRAM. Эти функции включают обработку команд, форматирование пакетов телеметрии, считывание АЦП, алгоритм автоматического выбора диапазона, генерацию тактовых импульсов DRIVE и служебное считывание. MAG производит продукт данных с требуемой частотой 1 сообщение за 0,874 секунды. Алгоритм измерения дальности выбирает один из четырех диапазонов (±1024, ±4096, ±16 384, ±65 536 нТл) в зависимости от окружающего магнитного поля. Соединение датчика с платами электроники осуществляется настроенной схемой, включая жгут проводов, который откалиброван на испытательном полигоне магнитометра GSFC Acuña.Поскольку температура датчика будет значительно ниже, чем у стандартных датчиков магнитометра GSFC, и будет значительно различаться из-за изменений ориентации стрелы космического корабля Mag относительно Солнца, калибровка будет выполняться в широком диапазоне температур.

    Датчики MAG монтируются на штанге магнитометра SPP (), где их относительное расстояние и непосредственная близость к космическому кораблю ставят под угрозу их градиентометрические функции и, таким образом, возможность точного удаления любого загрязнения поля космического корабля на внешнем MAG.Это повышает важность проводимых испытаний на магнитную чистоту космического корабля и полезной нагрузки.

    Схема штанги магнитометра и датчиков космического корабля, показана развернутой. Два феррозондовых магнитометра расположены на расстоянии 1,9 м (МАГи) и 2,72 м (МАГо) от задней палубы космического корабля. Датчик напряжения V5 находится на высоте 3,08 м, а магнитометр с поисковой катушкой (SCM) расположен на конце стрелы: 3,5 м от космического корабля. Это относительно короткий бум, вынужденный оставаться в тени космического корабля в перигелии.Данные SCM потребуют специальной обработки для удаления управляющего сигнала с феррозондов

    2.1.5 Магнитометр с поисковой катушкой

    Магнитометр с поисковой катушкой (SCM) будет измерять все три компонента магнитной сигнатуры переменного тока колебаний солнечного ветра, от 10 Гц и выше. до 50 кГц и один компонент от 1 кГц до 1 МГц. Широкая полоса пропускания и динамический диапазон позволяют FIELDS исследовать переходные процессы, вызванные межпланетными ударами и пересоединением, турбулентный каскад за пределами электронного кинетического масштаба, а также многочисленные моды плазменных волн.

    Прибор SCM состоит из трехосной поисковой катушки, которая имеет прочное техническое наследие в нескольких прошлых миссиях (Dudok de Wit et al. 2011). Почти идентичные инструменты строятся для миссий Taranis и Solar Orbiter. Каждый датчик состоит из магнитного сердечника с обмоткой, напряжение которой пропорционально производной магнитного поля по времени (Seran and Fergeau, 2005). Два датчика SCM охватывают диапазон частот ELF/VLF от 10 Гц до 50 кГц. Третий датчик представляет собой двухдиапазонный датчик, который охватывает как диапазоны КНЧ/ОНЧ, так и диапазоны НЧ/СЧ (1 кГц–1 МГц).Три датчика, каждый из которых имеет длину 104 мм, установлены ортогонально на немагнитной опоре, см.

    Инженерная модель магнитометра с поисковой катушкой (SCM) для SPP

    При использовании Solar Probe Plus возникают две проблемы: низкотемпературная среда на штанге магнитометра и необычно большой динамический диапазон прибора. Последнее необходимо для учета как малоамплитудных флуктуаций турбулентности солнечного ветра, так и больших транзиентов вблизи Солнца. Пиковые значения, масштабированные по наблюдениям, сделанным Helios на расстояниях от Солнца до 0.29 а.е., может достигать 3000 нТл в диапазоне ELF/VLF. Благодаря тщательной разработке динамический диапазон инструмента был увеличен по сравнению с предыдущими моделями на несколько десятков дБ и теперь достигает 160 дБ в диапазоне ELF/VLF и 130 дБ в диапазоне LF/MF. SCM будет расположен в тени космического корабля, на конце стрелы магнитометра, и поэтому ему нужен обогреватель, чтобы поддерживать температуру выше глубокого космоса. Чтобы уменьшить тепловые потери, прибор будет обернут изолирующим слоем MLI с очень компактной конструкцией. Конструкция SCM очень компактна; в частности, предварительный усилитель был миниатюризирован 3D Plus и будет расположен внутри ножки инструмента.

    Чувствительность и отклик прибора SCM показаны на . Чувствительности достаточно, чтобы наблюдать турбулентность солнечного ветра малой амплитуды во внутренней гелиосфере и правильно различать переменные Эльзессера, а также регистрировать большие переходные процессы (отсюда низкий коэффициент усиления -50 дБВ/нТл в диапазоне ELF/VLF). Аналоговые сигналы в диапазоне ELF/VLF будут обрабатываться платой Digital Fields Board (DFB), которая будет передавать либо спектры, либо непрерывные сигналы со скоростью до 150 000 выборок в секунду.Сигнал НЧ/СЧ будет обрабатываться любым из приемников RFS, DFB или TDS. Продуктами данных съемки будут спектральные матрицы, дающие доступ к поляризации, и формы сигналов до 293 Sas/s для всех трех компонентов. Последнее будет объединено с магнитным полем постоянного тока, измеренным с помощью MAG, в один составной продукт магнитного поля.

    Измеренная чувствительность ( красный ) и частотная характеристика ( синий ) SCM. Кривые слева предназначены для антенны ELV/VLF, а кривые справа для антенны LF/MF.Максимальные измеримые уровни составляют 3000 нТл в диапазоне КНЧ/СНЧ и 100 нТл в диапазоне НЧ/СЧ

    2.2 Основной электронный блок

    Основной электронный блок (MEP) представляет собой набор приемников, компьютеров и источников питания FIELDS. и монтируется в конструкции космического корабля СПП. показывает инженерную модель (ЭМ) MEP на стенде в Беркли. Электронные платы в MEP описаны ниже.

    Фотография инженерной модели (ЭМ) блока основной электроники FIELDS и предусилителей V1–V4.Отдельные платы имеют маркировку

    2.2.1 Плата антенной электроники (AEB)

    Сигналы от четырех антенн электрического поля V1–V4 и датчика V5 поступают в MEP на платах антенной электроники (AEB1 и AEB2). В этот момент сигнал постоянного тока имеет коэффициент усиления, близкий к единице, и динамический диапазон 115 вольт. Сигналы электрического поля датчика передаются на плату цифрового фильтра (DFB), пробоотборник во временной области (TDS) и радиочастотный спектрометр (RFS) для обработки и оцифровки сигналов.Эти два блока AEB функционально практически идентичны блоку AEB1 на стороне прибора FIELDS1 и блоку AEB2 на стороне FIELDS2 (см. блок-схему выше). AEB1 обрабатывает сигналы от V1, V2 и V5, а AEB2 обрабатывает сигналы от V3 и V4.

    Одной из основных функций AEB является генерация и передача различных управляющих напряжений, которые используются для смещения тока зонда и для управления потенциалом поверхностей вблизи датчиков. Эти сигналы передаются на каждый из пяти сенсорных блоков.На передних датчиках (V1–V4) эти цепи управления смещением состоят из цепи смещения штыревого тока и цепей смещения напряжения шлейфа и экрана. На хвостовом датчике (V5) эти цепи управления смещением состоят из цепи тока смещения антенны и шлейфной цепи смещения напряжения.

    Схема смещения тока реализует управляемый микропроцессором ввод тока смещения с поверхности датчика в плазму для управления плавающим потенциалом датчика и сопротивлением оболочки датчика плазмы. Это достигается установкой рабочей точки на вольт-амперной кривой датчика/плазменной оболочки. В плазме с низкой плотностью ток смещения обычно регулируется таким образом, чтобы он составлял значительную часть общего фототока на зонд. Широкий диапазон уровней освещенности, достигаемый на SPP, от 16 до более чем 500-кратной солнечной постоянной на расстоянии 1 а.е., требует реализации трех диапазонов тока смещения на освещаемых поверхностях датчика (V1–V4). Эти три диапазона управляются с точностью до 12 бит (0.025 % полного диапазона) следующим образом: ±802 нА, ±14,1 мкА, ±414 мкА.

    Цепь смещения тока имеет полосу пропускания (3 дБ) 450 Гц. Цепь смещения тока на V5 реализует только самый низкий диапазон (±802 нА). Цепи смещения напряжения (шлейф и экран на V1–V4; блок на V5) допускают смещение постоянного тока ±40 В относительно потенциала датчика, которое должно быть приложено к данной поверхности для разности потенциалов между датчиком и космическим аппаратом ±60 В постоянного тока. , в первую очередь для фото- и вторичного контроля электронов. Цепи смещения напряжения имеют ту же полосу пропускания (3 дБ), что и цепи смещения тока (450 Гц).

    Оптимальные токи и напряжения смещения будут определяться с помощью разверток смещения на орбите как во время фазы ввода в эксплуатацию около 1 а.е. (для сравнения с результатами предыдущей миссии), так и при меньшей частоте прохождений через перигелий. Ожидается, что токи и напряжения смещения будут изменяться с помощью явных команд во время входящего и исходящего участков прохождения перигелия. Кроме того, бортовая автоматизированная система регулировки тока смещения успешно использовалась в полете NASA Van Allen Probes (Wygant et al.2013) можно использовать, если условия перигелия оказываются слишком динамичными для фиксированных настроек смещения.

    Заданные значения (настройки цифро-аналогового преобразователя), контролирующие токи смещения штырей и напряжения смещения шлейфов и экранов, включаются в вспомогательную телеметрию прибора, как и параметры развертки смещения. В дополнение к генерированию и управлению токами и напряжениями смещения датчика, AEB также содержит драйвер с плавающим заземлением и источники питания с плавающим потенциалом, используемые для питания предусилителей датчика (каскад НЧ/СЧ и входной каскад ВЧ), а также дополнительное регулирование для Бэкэнд ВЧ.Эта плавающая конструкция предусилителя позволяет использовать в конструкции предусилителя низковольтные, малошумящие детали с малой утечкой, в то же время позволяя системе справляться с квазипостоянными смещениями в десятки вольт между потенциалами датчика и SC из-за смещения тока и различия в освещении датчика и космического корабля. Драйвер с плавающим заземлением имеет динамический диапазон ±100 В (требуемый диапазон составляет ±60 В) с полосой пропускания (3 дБ) 450 Гц.

    2.2.2 Цифровая полевая плата (DFB)

    Цифровая полевая плата (DFB) отвечает за преобразование, оцифровку и обработку сигналов от пяти датчиков напряжения и четырех катушек магнитометра поисковой катушки (SCM) в диапазоне частот постоянного тока. до ≈60 кГц, а также выдачу калибровочного сигнала на ССМ.Эти девять аналоговых входов обрабатываются DFB в двадцать пять потоков цифровых данных, которые затем используются для создания ряда продуктов данных во временной и спектральной областях.

    Сигналы, измеренные пятью датчиками напряжения FIELDS, усиливаются предусилителями и передаются на платы AEB для обработки низкочастотных сигналов перед входом в DFB. Четыре аналоговых сигнала напряжения поступают непосредственно от датчика SCM, три — от низкочастотных (НЧ) обмоток SCM и один — от среднечастотной (СЧ) обмотки.Эти девять входных данных обрабатываются DFB в двадцать шесть потоков цифровых данных, которые затем используются для создания широкого спектра продуктов данных во временной и спектральной областях. Более подробное описание DFB для Solar Probe Plus можно найти у Malaspina et al. (2016).

    Напряжения, измеренные пятью антеннами FIELDS, сталкиваются с предусилителями FIELDS и платами AEB перед входом в DFB. Четыре сигнала SCM поступают непосредственно от датчика SCM, три — от низкочастотных (LF) катушек SCM и один — от среднечастотной (MF) катушки. Аналоговое преобразование DFB включает в себя разделение на сигналы, связанные по постоянному и переменному току, создание дифференциальных сигналов, применение фильтров сглаживания и применение каскадов усиления. суммирует эти шаги графически.

    Блок-схема DFB. DFB обрабатывает 26 входных сигналов в ASIC Teledyne SIDECAR со скоростью 150 квыб/с и выполняет цифровую обработку сигналов для создания спектральных и межспектральных матриц в дополнение к данным временных рядов. -связанный с использованием однополюсного фильтра верхних частот (-3 дБ при 100 Гц).Дифференциальные сигналы, связанные как по постоянному, так и по переменному току, создаются с использованием напряжений, измеренных антеннами в плоскости теплозащитного экрана: E 12 = В 1 В 2 и E 34 = В 3 В 4 . Также генерируются дифференциальные сигналы, связанные по постоянному и переменному току вдоль оси космического корабля: 3 + В 4 )/4 . Затем ко всем сигналам V и E применяются четырехполюсные низкочастотные сглаживающие фильтры Бесселя (-3 дБ при 7,5 кГц для постоянного тока, -3 дБ при 60 кГц для переменного тока). Сигналы Е со связью по постоянному току разделяются на три канала с низким коэффициентом усиления и три канала с высоким коэффициентом усиления с 10-кратной разницей в относительном усилении. Ко всем четырем сигналам SCM (-3 дБ на частоте 60 кГц) применяются шестиполюсные низкочастотные сглаживающие фильтры Бесселя. Затем сигналы SCM-LF разделяются на три канала с низким усилением и три канала с высоким усилением с 15-кратной разницей в относительном усилении.Всего DFB подает на аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) двадцать шесть аналоговых сигналов. суммирует эти сигналы.

    Таблица 3

    DFB Выходные сигналы доступны для цифровой обработки сигналов

    V (AC) 1 соединительные дифференциальные напряжения
    DFB выходной сигнал Описание
    V 1 9, V 2 , V 3 , v V 8 4 , V , V 5 (DC) (DC) DC-связанные напряжения антенны
    V 1 , V 2 , V 3 , v V 8 4 9, V 5 (AC) соединенные переменного тока
    E 12 , E 34 , E Z (DC, низкий Получение) DC соединены дифференциальные напряжения, низкое увеличение
    E 12 , E 8 34 , E Z (DC, высокая прибыль) DC связаны Ферс-напряжение, высокое усиление
    E 12 , E 4 , E Z (AC)
    B x , , B Z (LF, Низкий прирост) ОПРУШЕННЫЕ СКМ, Низкочастотные обмотки, Низкий усиление
    B x , на , B Z (LF , Высокий выигрыш) ортогональные SCM оси, низкочастотные обмотки, высокие усиление
    B x (MF) SCM × Axis, средняя обмотка частоты

    для оцифровки двадцать шесть сигналов в 150 kS/s и сохраняя маломощную, малую массу, устойчивую к радиации конструкцию, DFB использует специализированную интегральную схему Teledyne SIDECAR (ASIC) (Loose et al. 2005). SIDECAR был разработан для поддержки компактной электроники в фокальной плоскости космических телескопов. SIDECAR ASIC в настоящее время работает с усовершенствованной камерой для исследований космического телескопа Хаббла, и миссия космического телескопа Джеймса Уэбба будет использовать SIDECAR. DFB не задействует большую часть возможностей SIDECAR, связанных с фокальной плоскостью, вместо этого рассматривает его как банк из 32 16-битных АЦП (аналогово-цифровых преобразователей).

    После аналого-цифрового преобразования цифровая обработка сигналов происходит в FPGA Microsemi RTAX4000, преобразуя двадцать шесть доступных потоков данных в ряд продуктов данных во временной и спектральной областях.Немедленно после аналого-цифрового преобразования все несимметричные и дифференциальные сигналы со связью по постоянному току сокращаются до 18,75 кСм/с с использованием усреднения по 8 точкам и сигналов среднего напряжения (со связью по постоянному и переменному току) в Самолет теплового щита рассчитывается в цифровом виде: V AVG = ( V 1

    9 + V 2 + V 3 + V 4 ) / 4.

    Затем все сигналы поступают в один из двух каскадных банков цифровых фильтров (низкоскоростной для 18.данные 75 кС/с, высокая скорость для данных 150 кС/с). Банки фильтров применяют фильтр Бесселя с конечной импульсной характеристикой (КИХ) пятого порядка к входящим данным. Затем они применяют КИХ усреднения и уменьшают данные в два раза. Этот процесс работает рекурсивно, что приводит к множеству низкоскоростных потоков данных сигналов с частотой дискретизации 18,75/2 N кС/с для N от 0 до 14. Высокоскоростные потоки данных сигналов имеют частоты дискретизации 150/с. 2 N kS/s с N от 0 до 6.Потоки данных SCM-LF начинаются в каскаде высокоскоростных цифровых фильтров и передаются в каскад низкоскоростных цифровых фильтров при достижении скорости 18,75 кС/с, чтобы сделать данные SCM-LF доступными для всех низкоскоростных и высокоскоростных продукты данных во временной и спектральной областях. Более подробная информация о цифровых фильтрах содержится в Cully et al. (2008) и Ergun et al. (2014). DFB использует выходные данные этих каскадных наборов цифровых фильтров для генерации данных об осциллограмме опроса, которые имеют низкую частоту (относительно частоты дискретизации АЦП), но имеют непрерывный охват орбиты Solar Probe Plus.

    DFB также создает выбранные на конкурс моментальные снимки высокоскоростных данных сигнала с использованием пакетной памяти DFB (DBM). Моментальные снимки DBM имеют длину Nx ~3,5 с и состоят из шести (выбираемых) каналов сигналов, захваченных одновременно, где N определяется выбранной частотой дискретизации 150/2 N кС/с. DBM способен производить гораздо больше данных, чем может хранить внутренняя память DCB. Поэтому данные отбираются с использованием схемы конкурентного буфера.В этой схеме имеется один постоянно заполняемый кольцевой входной буфер, несколько буферов хранения, в которых хранятся высококачественные данные, и выходной буфер, который считывается в DCB. Поскольку очистка выходного буфера является медленным процессом по сравнению с заполнением входного буфера, данным во входном буфере периодически присваивается качество буфера. Каждый раз, когда вычисляется качество входного буфера, оно сравнивается со значениями качества буфера хранения. Если качество входного буфера превышает качество удерживаемого буфера, входной буфер повышается до состояния буфера хранения.Смещенные данные буфера хранения будут либо понижены до уровня буфера хранения меньшего размера, либо будут отброшены. Всякий раз, когда выходной буфер очищается (полностью считывается в DCB), данные буфера хранения с наивысшим качеством переводятся в состояние выхода. Таким образом, качество данных DBM оценивается на конкурентной основе, и примерно 1 % данных самого высокого качества отправляется в DCB для хранения и потенциальной телеметрии на землю.

    DBM имеет шесть буферов удержания, разделенных на два параллельных конкурентных пути.Сторона A содержит буферы удержания, которые конкурируют на основе координированного пакетного сигнала (CBS). Сторона B содержит буферы удержания, которые конкурируют на основе качества, назначенного DFB. Эти две стороны попеременно обращаются к выходному буферу. Для стороны B качество буфера назначается DFB следующим образом. Один из шести выбранных каналов DBM назначается «триггерным» каналом. Для каждых м отсчетов триггерного канала (называемого срезом) выбираются восемь точек с наибольшими абсолютными значениями амплитуд.Затем качество буфера назначается с использованием одной из трех схем: (1) максимальное из этих восьми точек, (2) среднее из этих восьми точек или (3) среднее из семи нижних из этих восьми точек. Эта третья конфигурация предназначена для уменьшения количества пиков напряжения удара пыли, фиксируемых DBM. См. Заславский и др. (2012) для описания всплесков напряжения при столкновении с пылью, наблюдаемых космическим аппаратом STEREO в солнечном ветре, а Malaspina et al. (2014) для всплесков напряжения, наблюдаемых космическим аппаратом Wind в солнечном ветре.По мере заполнения входного буфера непрерывно вычисляются флаги качества среза. В то время как последовательные значения флага качества слайса увеличиваются, обозначение «наибольшего» флага качества резервируется до тех пор, пока качество слайса не начнет снижаться. Таким образом, DBM может быть повторно запущен более поздними, более интересными данными.

    DFB также производит несколько продуктов спектральных данных. Первым из них являются данные банка полосовых фильтров (BP). Продукты данных BP на Solar Probe Plus являются прямыми потомками продуктов, созданных на THEMIS (Cully et al.2008) и зонды Ван Аллена (Wygant et al. 2013). Данные BP получаются из данных формы сигнала с полосовым пропусканием, сгенерированных путем получения разности между двумя соседними каскадными выходами банка цифровых фильтров. Каскады банка низкоскоростных и высокоскоростных цифровых фильтров производят 15 и 7 потоков данных формы сигнала BP (соответственно). Для каждых Q выборок данных формы сигнала полосы пропускания вычисляются максимальное абсолютное значение и среднее абсолютное значение ( Q настраивается), в результате чего получаются 15-разрядные низкоскоростные спектры BP и 7-разрядные высокоскоростные спектры BP.Спектры BP имеют низкое разрешение по частоте, но высокое разрешение по времени. Можно выбрать до 4 низкоскоростных и 4 высокоскоростных каналов данных АД с любым низкоскоростным или высокоскоростным (соответственно) каналом сигнала в качестве источника. Данные BP используются в качестве одного входа DFB для координированного пакетного сигнала.

    DFB также создает спектры мощности и взаимные спектры, используя оконный алгоритм FFT (быстрое преобразование Фурье) для 4 низкоскоростных и 4 высокоскоростных каналов. Во всех случаях преобразования рассчитываются на 1024-точечных сегментах данных сигнала (9.375 кС/с для низкоскоростных, 150 кС/с для высокоскоростных) с применением окна Ханнинга. Алгоритм БПФ создает как действительные (R), так и мнимые ( I ) спектральные компоненты. Учитывая входные сигналы 1 и 2, спектры мощности ( P ) рассчитываются как P1k=(R1k2+I1k2) и P2k=(R2k2+I2k2) для элемента k по частоте. Реальные и воображаемые кросс-спектральные компоненты рассчитаны как RX K = ( R 1 2 8 K + I 1 8 K I 2 8 K ) и IX K = ( R 2 8 K I 1 8 K R 1 R 1 8 K I 2 8 K ). Действительные и мнимые взаимные спектральные компоненты могут использоваться для получения когерентности и фазы между сигналами 1 и 2.

    Спектры мощности и результаты взаимных спектров усредняются в псевдологарифмически разнесенных частотных элементах с 56 или 96 частотами. При 56 частотах ширина бина ( df/f ) варьируется от 6 % до 12 %. При 96 частотах df/f варьируется от 3 % до 6 % на бин. Узкополосные сигналы можно исключить, применив спектральную маску перед частотным бинированием.Эта возможность может быть использована для исключения из спектральных продуктов узкополосных электромагнитных помех от космического корабля или других приборов.

    Спектры мощности DFB и кросс-спектры могут быть усреднены по времени, при этом степень усреднения по времени настраивается и может устанавливаться независимо для низкоскоростных и высокоскоростных продуктов. Усреднение по времени устанавливает количество 1024 точечных спектров для усреднения при сообщении одного спектрального результата. Спектральные продукты с низкой скоростью охватывают все данные, в то время как продукты с высокой скоростью могут производить до 12 выборок.5 % входящих данных.

    DFB также генерирует сигнал калибровки для SCM. Калибровочный сигнал состоит из суммы двух синусоидальных волн, где частота одной синусоидальной волны зафиксирована на уровне 9,6 кГц, а частота второй волны изменяется каждые 64 волновых цикла. Этот калибровочный сигнал предназначен для определения характеристик усиления и фазовой характеристики SCM в полете в нижнем диапазоне его чувствительного частотного диапазона.

    В обычном режиме работы DFB будет производить поток данных «Обзор» по всей научной орбите, которые будут передаваться на цифровую панель управления (DCB) и станут доступными для телеметрии на Землю.Он также будет создавать поток событий «Burst» из пакетной памяти DFB (DBM). Типичным режимом съемки для DFB может быть передача 2 значений напряжения антенны, 3 измерений электрического поля (дифференциальные напряжения) и 3 измерений магнитного поля SCM, все в виде сигналов со скоростью 128 S/NY. Эта скорость может быть снижена до 64 с/нью или ниже на больших высотах, где физические временные рамки больше. Кроме того, в режиме съемки будут выполняться измерения спектральной плотности мощности с исходным спектральным разрешением ( df/f ~ 3–6 %) и данные банка полосовых фильтров (BP), как описано выше.Спектры переменного тока (75 кГц Найквиста) и постоянного тока (~ 4,7 кГц Найквиста) и данные BP будут предоставлены от некоторой комбинации датчиков. показывает номинальный поток данных режима съемки.

    Таблица 4

    Пример продуктов данных DFB в режиме съемки вблизи перигелия SPP. Более низкие каденции, скорее всего, будут использоваться, когда SPP дальше от Sun

    Data Датчики Cadence
    WaveForms 2V, 3E, 3 Δb 128 S / Nysec
    Power Spectra 4 AC, 4 DC 1 спектр / (4 с)
    проходные фильтры 4 AC, 4 DC 1 S / S

    Эта конфигурация дала бы хороший охват волновой формы электрических и магнитных полей и флуктуаций плотности до масштабов конвективных ионов по всей орбите и измерения спектральной плотности до электронной циклотронной частоты.

    В пакетном режиме DFB обеспечивает быстрое (до 150 квыб/с) количество сигналов аналогичной формы (3E и 3 δ B), а также передает кросс-спектральные матрицы, описанные выше. Эти данные будут добавлены к данным режима съемки.

    2.2.3 Семплер во временной области (TDS)

    Как описано выше, для повышения общей надежности миссии прибор FIELDS был разделен на две части: FIELDS1 и FIELDS2. Каждая половина имеет некоторые приборы, контроль над некоторыми антеннами FIELDS и блок питания.Ядром FIELDS2 является TDS. Как первоначально планировалось, подсистема TDS представляла собой одноплатную систему сбора данных, управляемую процессором, предназначенную для сбора переходных волновых явлений от электрических и магнитных датчиков FIELDS. В новом дизайне добавлен интерфейс к системе управления и обработки данных космического корабля SPP, управление одним из двух магнитометров постоянного тока FIELDS (бортовой MAGi), управление одной из двух плат антенной электроники FIELDS (AEB2, управляющая антеннами V3 и V4). ) и управление одним из двух источников питания FIELDS (LNPS2).Кроме того, TDS поддерживает интерфейс связи с прибором SWEAP. FIELDS TDS унаследован от аналогичного прибора на космическом корабле STEREO (Bougeret et al. 2008).

    Являясь ядром стороны FIELDS2 FIELDS, TDS выполняет ряд типичных функций обработки данных. Особенно важным является то, как TDS отслеживает время. В обычных условиях интерфейс космического корабля предоставляет TDS точную информацию об истекшем времени миссии (MET).TDS может использовать это время для маркировки данных. Однако, чтобы синхронизировать две половины FIELDS, TDS также получает информацию для стороны FIELDS1 (от DCB), указывающую точную MET, полученную DCB. В нормальных условиях TDS использует MET, полученный от DCB, в качестве источника своих внутренних часов. Кроме того, для уменьшения шума и измерения координат различные часы в пакете FIELDS синхронизируются. FIELDS1 DCB создает набор основных тактовых импульсов, все из которых получены из одного внутреннего высокочастотного основного тактового генератора. Эти часы поступают на сэмплеры сбора данных и на различные прерывающие источники питания. В нормальных условиях рабочие часы TDS берутся из DCB. В случае, когда часы DCB недоступны, TDS также включает свои собственные внутренние часы. Блок-схема TDS показана на рис.

    Блок-схема TDS. TDS обрабатывает 6 входных сигналов со скоростью 1,92 Мвыб/с и создает события захвата формы сигнала, организованные и телеметрированные по качеству. TDS также имеет интерфейс управления и обработки данных (C&DH) для компьютера космического корабля и может взять на себя управление в случае сбоя на стороне FIELDS1

    Прибор Time Domain Sampler (TDS) делает быстрые выборки сигналов для изучения высокочастотных сигналов. волны.Быстрая одновременная выборка пяти каналов, которые номинально включают два ортогональных электрических диполя, односторонний электрический монополь, радиальную (направленную на Солнце) составляющую электрического поля, обеспечиваемую V5, и одну ось от магнитометра с поисковой катушкой, позволяет изучать формы сигналов, их искажения, а с помощью наземного спектрального анализа — определение частоты, которое является гораздо более точным, чем бортовая система анализа фильтров.

    Самая высокая частота дискретизации составляет около двух миллионов выборок в секунду (1.92 Мвыб/с, что дает частоту Найквиста ~1 МГц) с несколькими более низкими заданными скоростями (например, 480 квыб/с, 120 квыб/с и т. д.). Тактовая частота дискретизации выводится из основных тактовых импульсов FIELDS, предоставляемых DCB. При максимальной скорости выборки общая пропускная способность TDS составляет 160 Мбит/с, в то время как его номинальная доля скорости нисходящего канала FIELDS составляет лишь порядка нескольких сотен бит/с. TDS достигает такого значительного снижения скорости передачи данных при сохранении высокой научной отдачи за счет интеллектуального выбора событий для передачи на DCB и на землю.

    События сигнала обычно запускаются с пиковым значением в центре события. Продолжительность событий временных рядов является управляемой и обычно составляет 65 536 выборок или около 33 мс. Как только событие получено, программное обеспечение TDS Flight оценивает «качество» события. События с наивысшим качеством будут выбраны для передачи на DCB, а затем, возможно, на землю. Каждый из пяти каналов фильтруется и оцифровывается одновременно. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) обеспечивают 16-битный динамический диапазон и являются линейными во всем диапазоне.Уровень шума менее 30 мкВ RMS (на частоте 100 кГц) на входе предусилителя. Наибольший полученный сигнал составляет около 1 В RMS. Коммерческие АЦП защищены от защелкивания автоматическим выключателем, который отключает питание при обнаружении высокого тока, позволяя рассеять паразитные токи внутри устройства. Процессор TDS обычно снова включает преобразователи после запрограммированного периода охлаждения (номинально 5 секунд).

    TDS также производит постоянный поток важной информации с очень небольшим влиянием на телеметрию FIELDS.Раз в минуту TDS выдает пиковое значение, наблюдаемое на каждом канале (за предыдущую минуту), среднее значение, среднеквадратичное значение мощности и счетчики пересечения нуля, которые показывают частоту волны и количество ударов пыли за период. . Здесь будет обрабатываться 100 % входящего потока данных (со скоростью 1,92 Мвыб/с). Исследование этого низкоскоростного потока позволит постфактум выбрать события, сохраненные в массивной пакетной памяти FIELDS.

    Поскольку TDS является «волновым» прибором, в составе TDS один из каналов сбора данных будет предназначен для подсчета частиц.TDS включает в себя интерфейс к инструменту SPP SWEAP. SWEAP предоставит TDS сигнальную линию, указывающую количество частиц. Каждый полученный импульс будет указывать на частицу, собранную частью SWEAP, и приведет к увеличению значения счетчика в TDS. Каждый раз, когда замеряется напряжение формы волны TDS (при 1,92 Мвыб/с), инкрементный счетчик фиксируется и замеряется. Таким образом, события TDS будут давать моментальный снимок напряжения как функции времени, как обычно, и, кроме того, обеспечивать картину с высоким разрешением одновременного потока частиц как функции времени.Это даст беспрецедентное представление о корреляции волновых частиц.

    В дополнение к подсчету частиц SWEAP, FIELDS2 и SWEAP будут обмениваться временем и сообщениями, чтобы обеспечить синхронизацию сбора данных SWEAP с главными часами FIELDS. Сообщения позволят как SWEAP, так и FIELDS собирать и идентифицировать периоды высокой активности и интереса.

    2.2.4 Радиочастотный спектрометр (RFS)

    RFS представляет собой двухканальный цифровой спектрометр, предназначенный как для дистанционного зондирования радиоволн, так и для измерения электростатических колебаний на месте.RFS получает входные данные от антенн электрического поля V1–V4, используя высокочастотный выход предусилителей электрического поля FIELDS. Оба канала RFS оцифровываются одновременно, что позволяет вычислять автоспектры для каждого канала и взаимные спектры между двумя каналами. Используя мультиплексоры для выбора антенн, каждый канал RFS может использовать в качестве входных данных либо разницу между любыми двумя антеннами (дипольный режим), либо разницу между любой антенной и землей космического корабля (монопольный режим). В дополнение к антеннам электрического поля в качестве входа для RFS может также использоваться одноосная обмотка MF от поисковой катушки.

    Аналоговая электроника RFS физически расположена на изолированном сегменте печатной платы FIELDS DCB. Цифровая обработка сигналов RFS (DSP) осуществляется DCB FPGA и полетным программным обеспечением DCB. Функциональная блок-схема RFS показана вверху как подсистема, содержащаяся в общей блок-схеме DCB. На рисунке показан один канал RFS (Канал 1), а такой же канал скрыт ниже.

    Блок-схема DCB и RFS, которые занимают одну плату в MEP. DCB является основным модулем обработки и управления данными, а также интерфейсом к системе C&DH космического корабля. RFS использует компьютер DCB для обработки сигналов радиочастотных измерений

    Требования к чувствительности и динамическому диапазону RFS определяются ожидаемыми уровнями входных сигналов. Благодаря тщательному выбору компонентов и компоновке платы конструкция RFS была оптимизирована для обеспечения низкого уровня шума с целью наблюдения галактического синхротронного спектра выше уровня инструментального шума. Наблюдение за галактикой обеспечит источник абсолютной калибровки и позволит провести точную интеркалибровку RFS с другими космическими аппаратами.

    Во внутренней гелиосфере интенсивность солнечного радиоизлучения будет значительно увеличена, так как космический аппарат Solar Probe Plus будет намного ближе к областям источника радиоизлучения. Ожидаемая интенсивность самых больших радиовсплесков типа III, самых сильных радиосигналов в частотном диапазоне RFS, определяет самые высокие ожидаемые уровни сигналов, наблюдаемые RFS.Вместе галактический сигнал и самые большие ожидаемые радиовсплески типа III определяют требуемый динамический диапазон приемника RFS. Большой динамический диапазон достигается за счет 12-разрядного АЦП и способности RFS работать как в режимах с высоким, так и с низким коэффициентом усиления для слабых и сильных сигналов соответственно. В дополнение к сигналам дистанционного зондирования (радиовсплески и галактика) RFS производит in situ измерений спектра квазитепловых шумов (QTN), генерируемых в основном окружающими электронами. Анализ спектра QTN позволяет очень точно определить полную плотность электронов, а также оценить температуру электронов и другие свойства плазмы (Мейер-Верне и Перш, 1989).

    RFS осуществляет выборку выходного сигнала предусилителя ВЧ на основной тактовой частоте FIELDS f с = 38,4 млн отсчетов/с (обратите внимание, что 38,4 млн отсчетов/с = 150 кГц × 256), что дает частоту Найквиста 19,2 МГц. Эта частота определяется планом управления ЭМС для космического корабля SPP. План электромагнитной совместимости требует, чтобы силовые преобразователи работали на определенных, хорошо контролируемых частотах, используя частоты, кратные 50 кГц, начиная со 150 кГц.Эта спецификация частоты ограничивает шум, генерируемый источником питания, определенными частотными каналами, что позволяет использовать схему «частокол» (Бужере и др., 2008 г.), где можно проводить бесшумные измерения между узкополосными частотами источника питания и их многими гармониками более высокого порядка. как описано выше.

    Для измерения самых слабых радиовсплесков III типа FIELDS нуждается в чувствительности вплоть до уровня галактического синхротронного спектра (Новако и Браун, 1978; Мэннинг и Далк, 2001), что составляет примерно несколько нВ/Гц на частоте ~ 1 МГц.В целом кондуктивные и излучаемые шумы, создаваемые космическими аппаратами и приборными подсистемами, на порядки превышают указанные уровни. Это можно увидеть на , где показаны несколько расчетных уровней сигнала вместе с требованиями к электрическому излучаемому излучению космического корабля (RE02). Оценки межпланетного излучения типа III, плазменного квазитеплового шума и галактического спектра падают на 30 или 40 дБ ниже пиковых уровней RE02. Требуемые уровни измерения достигаются за счет введения программы электромагнитной чистоты (ЭМС) для всего космического корабля, которая включает в себя поддержание контроля частоты на всех силовых преобразователях постоянного тока.

    Сигнальная цепочка DSP для RFS начинается с временного ряда измерений напряжения, записанных АЦП. Эти временные ряды содержат интересующие физические сигналы, а также гармоники источника питания, которые необходимо удалить с помощью спектральной обработки. Обычные методы быстрого преобразования Фурье (БПФ) подвержены спектральной утечке, что может привести к тому, что шум источника питания будет распространяться от его узких частотных пиков и подавлять сигнал во всем частотном диапазоне RFS. Чтобы уменьшить эту спектральную утечку, RFS реализует алгоритм цифровой обработки сигналов банка полифазных фильтров (PFB) (Вайдьянатан, 1990), за которым следует стандартное БПФ.Алгоритм PFB взвешивает данные с помощью оконной функции, разбивает данные на N блоков одинакового размера («отводы»), затем складывает отводы вместе, чтобы создать единый временной ряд, который затем можно передать стандартному алгоритму БПФ. Комбинированный процесс PFB-FFT оптимизирует характеристику рассеяния результирующих спектров, эффективно изолируя шум в заданных частотных элементах и ​​сохраняя свободные от шума промежутки, необходимые для проведения физических измерений.

    Номинальная длина выборки RFS составляет 32 768 выборок.При использовании PFB с 8 отводами получается временной ряд из 4096 точек для БПФ, что, в свою очередь, дает 2048 положительных частот. Спектры с полным разрешением были бы слишком большими для хранения и телеметрии, поэтому выбранные частоты извлекаются из спектров с полным разрешением и сохраняются в памяти для передачи по нисходящей линии связи. Как автокорреляционные, так и кросс-корреляционные измерения производятся из выбранных ячеек спектров.

    Диапазон рабочих частот RFS: 10 кГц–19,2 МГц. Этот частотный диапазон подразделяется на LFR (10 кГц~2.4 МГц) и диапазоны HFR (~ 1,6 кГц–19,2 МГц), при этом основная наука LFR состоит из измерения in situ QTN, в то время как HFR фокусируется на дистанционном зондировании. Частота дискретизации LFR уменьшается с 38,4 МГц до f с = 4,8 МГц с использованием фильтра Cascade Integrator Comb (CIC) для сглаживания и понижения дискретизации на 8. Поскольку частотное разрешение алгоритмов FFT равно f s /N , нижний f s обеспечивает лучшее частотное разрешение для частот LFR при использовании идентичной сигнальной цепи DSP.Как для LFR, так и для HFR выбранные частоты допускают относительный разнос частот Δ f/f , равный приблизительно 4,5 % во всем их соответствующих диапазонах частот.

    2.2.5 Плата управления данными (DCB)

    Плата DCB является основным контроллером прибора FIELDS. Он служит основным связующим звеном между космическим кораблем (КА) и прибором FIELDS, получая, декодируя и распределяя команды КА на подсистемы FIELDS. Обратите внимание, что, как описано в разд. 2.2.3, подсистема TDS может восстановить некоторые возможности C&DH в случае отказа DCB или его источника питания.DCB работает автономно, используя как абсолютные, так и относительные временные последовательности (ATS и RTS), загружаемые с земли перед каждым столкновением с Солнцем. DCB обрабатывает данные прибора в два потока, называемых Survey и Burst, сохраняя последние во флэш-памяти емкостью 32 ГБ. При заданных скоростях нисходящей линии связи, приближающихся к 245 кбит/с, DCB выбирает, сжимает и смешивает данные Survey и Burst с потоком телеметрии S/C.

    DCB состоит из встроенного процессора (CPU) с соответствующей памятью CPU (PROM, SRAM, EEPROM) и выделенного массива большой памяти (Flash).Блок-схема DCB показана на . Процессор представляет собой 32-разрядное IP-ядро Coldfire, реализованное в радиационно-стойкой FPGA RTAX-4000. Стартовое программное обеспечение полета (FSW) хранится в радиационно-стойком PROM объемом 32 КБ. Операционное программное обеспечение, встроенные сценарии, таблицы и другие параметры находятся в EEPROM объемом 512 КБ и при запуске передаются в SRAM объемом 2 МБ. Сообщения данных прибора передаются со скоростью 4 Мбит/с в статическое ОЗУ посредством прямого доступа к памяти (DMA). Аналоговое обслуживание, управление прибором, интерфейсы S/C, подсистемы контроллера большой памяти и логика радиочастотного спектрометра также реализованы в одной и той же ПЛИС.

    Схема потока данных FIELDS CTG

    Прибор FIELDS работает синхронно с DCB, управляющим часами и хронометражем. Главный тактовый генератор 38,4 МГц, расположенный на плате DCB, обеспечивает синхронизацию всех систем приборов FIELDS, а также синхронизацию источника питания и синхронизацию сигналов интерфейса. Работа на частоте 38,4 МГц, общая для всех подсистем FIELDS, приводит к детерминированным полосам шума. Большая часть этого «шума из штакетника» либо удаляется выборочной фильтрацией, либо распознается алгоритмами обработки данных восходящего потока.

    DCB FSW взаимодействует с платами AEB, RFS, LNPS, DFB, TDS и MAG, маршрутизируя команды из внутренних сценариев ATS и RTS, а также команды из S/C. FSW собирает завершенные пакеты CCSDS из DFB и TDS, а затем направляет их с помощью APID либо в телеметрию (опрос), либо во флэш-память (пакет). FSW контролирует АЭБ и ЛНПС, собирая служебные аналоговые данные, контролируя лимиты и телеметрируя их. FSW собирает векторы MAG, усредняет их и генерирует пакеты CCSDS с заданной скоростью передачи данных. FSW управляет логикой RFS FPGA (как подробно описано в разделе 2.2.4), собирая сигналы и выполняя БПФ. FSW выполняет медианную фильтрацию и создание пакетов CCSDS с высокочастотными и низкочастотными спектрами, взаимными спектрами, данными фазы и когерентности. FSW также выполняет отслеживание пиков низкочастотных данных, чтобы определить плазменную частоту и, таким образом, выбрать подходящие каналы с высоким разрешением для телеметрии.

    DCB обменивается информацией о состоянии вспышек, электрическом и магнитном поле с S/C и отслеживает прошедшее время миссии (MET) посредством обмена сообщениями S/C.Важной частью операций FIELDS является координация вспышек силами FSW. Чтобы максимизировать сбор наиболее важных и интересных научных данных, FSW использует линейную комбинацию входящих данных от DFB, TDS, RFS и SWEAP и таблицу управляемых весовых коэффициентов, чтобы определить, когда FIELDS должны собирать и сохранять пакетные данные в концерт. Этот скоординированный пакетный сигнал (CBS) вычисляется как 4 раза/(NY секунда) и отправляется как на FIELDS1, FIELDS2, так и на S/C в пределах секунды.

    Внутренний твердотельный регистратор позволяет вести непрерывный сбор высокоскоростных данных, наиболее интересные из которых выбираются для передачи по нисходящей линии связи по команде с земли. Память объемом 32 ГБ состоит из четырех отдельных модулей флэш-памяти, каждый из которых переключается независимо друг от друга. FSW может одновременно записывать данные и считывать данные из флэш-памяти со скоростью 2 Мбит/с. Отдельные блоки флэш-памяти, которые неоднократно выходят из строя, помечаются как «выключенные» FSW и пропускаются при последующей обработке. FSW ссылается на флэш-память через карту виртуальной памяти в физическую, что позволяет отображать большие поврежденные участки из адресного пространства.Аппаратная подсистема очистки автоматически исправляет однобитовые ошибки и помечает многобитовые сбои. FSW отслеживает плохие блоки и предоставляет указатели Flash Read и Write в телеметрии.

    Компоненты DCB были выбраны таким образом, чтобы выдержать минимальный семилетний срок эксплуатации в неблагоприятных условиях солнечной радиации, которые вызывают значительное радиационное воздействие и термические нагрузки. Высококачественные компоненты (радиационно-стойкая ПЛИС и память процессора, устойчивая к однократным сбоям (SEU)) сводят к минимуму вероятность сбоев в критические периоды наблюдения и максимизируют вероятность успешной работы в ходе миссии.

    2.3 Малошумящий источник питания (LNPS)

    Центральным элементом прибора FIELDS является малошумящий источник питания постоянного тока (LNPS). Чтобы FIELDS мог проводить точные измерения природы, блок питания не должен мешать. Первая линия защиты заключается в том, что прерывающий источник питания должен быть синхронизирован таким образом, чтобы все создаваемые линии шума контролировались и лежали на заборе из штакетника 150 кГц. В дополнение к этому, источник питания спроектирован так, чтобы обеспечить стабильное и изолированное напряжение, так что различные нагрузки имеют независимые заземления или возвраты.

    В целях повышения общей надежности прибора FIELDS первоначальная концепция единого источника питания FIELDS была разделена таким образом, что половина FIELDS питается от одного источника питания (LNPS1), а другая половина питается от второй независимый источник (LNPS2). Каждый из двух источников имеет отдельный независимо переключаемый источник питания космического корабля. Кроме того, каждый из источников питания передает мощность нагревателя на различные удаленные электронные модули.

    LNPS1 обеспечивает питание для радиочастотного спектрометра (RFS), платы цифровых полей (DFB), внешнего магнитометра постоянного тока (MAGo), блока магнитометра с поисковой катушкой (SCM), электронной платы антенны (AEB1) и центральный совет управления данными (DCB).Производимые источники питания имеют напряжения 1,9 В, 3,3 В, 4 В, 5 В, +/-6 В, +/-12 В и +/-100 В. Общая подаваемая вторичная мощность колеблется от 7 Вт в режиме покоя до примерно 11 Вт в пиковом режиме. . Питание нагревателя подается непосредственно на MAGo и SCM. Несколько меньший, LNPS2 обеспечивает питание для пробоотборника во временной области (TDS), встроенного магнитометра постоянного тока (MAGi) и второй электронной платы антенны (AEB2). Производимые источники питания имеют напряжения 1,5 В, 3,3 В, 5 В, +/-6 В, +/-12 В и +/-100 В. Общая подаваемая вторичная мощность колеблется от 4 Вт в режиме покоя до примерно 7 Вт в пике.Питание нагревателя подается непосредственно на MAGi.

    В обоих источниках первой ступенью является предварительный регулятор, получающий нестабилизированное напряжение от бортовой шины космического корабля для создания очень стабильного источника питания 12 В с использованием синхронного переключающего контроллера, управляющего парой полевых транзисторов, которые заряжают цепь с понижающей катушкой. Затем хорошо стабилизированный источник питания 12 В используется для питания трех отдельных схем широтно-импульсного модулятора (ШИМ), которые обеспечивают прямоугольные волны для управления одной парой полевых транзисторов, каждая из которых, в свою очередь, управляет двумя трансформаторами каждый, всего шесть трансформаторов.ШИМ второй ступени настроены на работу на полную мощность, создавая прямоугольные волны 50/50. Предварительный регулятор и первый из трех ШИМ синхронизируются для прерывания на частоте 150 кГц с использованием прямоугольного сигнала частотой 600 кГц, полученного от главного тактового генератора в DCB. Затем второй и третий ШИМ подчиняются первому ШИМ, так что все они работают на частоте 150 кГц. Если входящие часы синхронизации выходят из строя, все четыре цепи прерывания будут работать независимо на частоте приблизительно 135 кГц. Плавный пуск трех ШИМ приведет к их включению с небольшими задержками, минимизируя пусковой ток, а также обеспечивая желаемую задержку включения питания +/-100 В, используемого АЕВ.

    Большинство обратных линий подачи независимы друг от друга, поэтому различные приборы могут заземлять их локально, чтобы свести к минимуму влияние шума. Обе платы LNPS включают фильтрацию бросков и LC на всех выходах. Синфазные дроссели (CMC) устанавливаются последовательно со всеми источниками питания прибора, так что даже в тех случаях, когда два прибора имеют общий источник питания, они будут изолированы с помощью CMC.

    Невзгоды в раннем возрасте самцов мышей формируют схемы вознаграждения

    https://doi.org/10.1016/j.ynstr.2021.100409Get rights and content

    Abstract

    Неблагоприятные условия в раннем возрасте (ELA) включают в себя широкий спектр негативных переживаний в раннем возрасте и связаны с когнитивными нарушениями, снижением опыта удовольствия (ангедония) и другие долгосрочные последствия, подразумевающие, что ELA влияет на схему вознаграждения. В этом исследовании мы сосредоточились на проекциях от дорсального шва (DR) к вентральной области покрышки (VTA) и к прилежащему ядру (NAcc), важному пути в цепи вознаграждения.Мы предположили, что ELA изменяет связность в пути DR-VTA-NAcc, что связано с недостаточным поведением в поисках вознаграждения во взрослом возрасте. Мы использовали ограниченную модель подстилки и гнездования, чтобы вызвать ELA у мышей, и измерили поведение, связанное с вознаграждением, во взрослом возрасте, используя трехкамерные тесты социального взаимодействия и предпочтения сахарозы. Была получена и обработана диффузионно-тензорная визуализация (DTI) ex vivo с высоким разрешением для региональных показателей DTI, включая трактографию для оценки организации цепи.Мы обнаружили общемозговые изменения радиальной диффузии (РД) и измененную связность схемы вознаграждения в группе ELA. Трактография контура DR-VTA-NAcc и аксиальная диффузия (AD) вдоль этого тракта показали дисперсную организацию, где AD был увеличен в сегменте VTA. В поведенческом плане ELA вызывал во взрослом возрасте фенотип, подобный социальной ангедонии, со сниженным прямым социальным подходом и временем, проведенным со сверстниками в трехкамерной задаче, и без явных различий в предпочтениях сахарозы. Наши результаты показывают, что схемы вознаграждения, оцениваемые с помощью DTI, изменяются после ELA и что эти изменения могут отражать устойчивый дефицит вознаграждения.

    Ключевые слова

    Диффузионно-тензорная визуализация

    Нейровизуализация

    Стресс

    Связность

    Трактография

    Рекомендуемые статьиСсылки на статьи (0)

  • 2 Авторы. Опубликовано Elsevier Inc.

    Рекомендуемые статьи

    Ссылки на статьи

    %PDF-1.4 % 1 0 объект >поток конечный поток эндообъект 2 0 объект > 1> 2> 3> 4> 5> 6> 76> 77>]>>/Страниц 6 0 R>> эндообъект 6 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 15 0 объект > эндообъект 17 0 объект > эндообъект 18 0 объект > эндообъект 19 0 объект > эндообъект 21 0 объект > эндообъект 23 0 объект > эндообъект 25 0 объект > эндообъект 27 0 объект > эндообъект 28 0 объект > эндообъект 29 0 объект > эндообъект 30 0 объект > эндообъект 26 0 объект > эндообъект 24 0 объект > эндообъект 31 0 объект > эндообъект 33 0 объект > эндообъект 34 0 объект > эндообъект 35 0 объект > эндообъект 36 0 объект > эндообъект 32 0 объект > эндообъект 22 0 объект > эндообъект 20 0 объект > эндообъект 38 0 объект > эндообъект 41 0 объект > эндообъект 43 0 объект > эндообъект 44 0 объект > эндообъект 45 0 объект > эндообъект 42 0 объект > эндообъект 40 0 объект > эндообъект 47 0 объект > эндообъект 49 0 объект > эндообъект 50 0 объект > эндообъект 48 0 объект > эндообъект 46 0 объект > эндообъект 52 0 объект > эндообъект 54 0 объект > эндообъект 55 0 объект > эндообъект 56 0 объект > эндообъект 53 0 объект > эндообъект 51 0 объект > эндообъект 39 0 объект > эндообъект 57 0 объект > эндообъект 59 0 объект > эндообъект 58 0 объект > эндообъект 37 0 объект > эндообъект 61 0 объект > эндообъект 64 0 объект > эндообъект 65 0 объект > эндообъект 63 0 объект > эндообъект 66 0 объект > эндообъект 62 0 объект > эндообъект 67 0 объект > эндообъект 68 0 объект > эндообъект 60 0 объект > эндообъект 70 0 объект > эндообъект 72 0 объект > эндообъект 73 0 объект > эндообъект 71 0 объект > эндообъект 69 0 объект > эндообъект 75 0 объект > эндообъект 77 0 объект > эндообъект 78 0 объект > эндообъект 76 0 объект > эндообъект 74 0 объект > эндообъект 80 0 объект > эндообъект 81 0 объект > эндообъект 82 0 объект > эндообъект 85 0 объект > эндообъект 86 0 объект > эндообъект 84 0 объект > эндообъект 87 0 объект > эндообъект 83 0 объект > эндообъект 88 0 объект > эндообъект 79 0 объект > эндообъект 89 0 объект > эндообъект 90 0 объект > эндообъект 16 0 объект > эндообъект 91 0 объект > эндообъект 93 0 объект > эндообъект 94 0 объект > эндообъект 95 0 объект > эндообъект 96 0 объект > эндообъект 97 0 объект > эндообъект 98 0 объект > эндообъект 99 0 объект > эндообъект 100 0 объект > эндообъект 101 0 объект > эндообъект 92 0 объект > эндообъект 3 0 объект > эндообъект 103 0 объект >поток xڅr0\&3Ҝ;mɍo(&5kpXa

    вересковая растительность гор Бале в Эфиопии будет преобладать перед лицом изменения климата.

    Изменение климата влияет на структуру, функционирование и пространственное распределение экосистем. Среди прочего, это приведет к смещению границ экосистем, что приведет к сокращению некоторых уязвимых экосистем, таких как альпийская зона высокогорья. Африканские тропические высокогорные экосистемы, т. е. афроальпийские экосистемы, чрезвычайно изолированы в пространственном отношении и очень уязвимы. Экосистемы, в которых преобладают вересковые древесные растения, являются жизненно важными компонентами при переходе от лесов к афроальпийской растительности.Здесь мы смоделировали влияние прогнозируемого изменения климата на текущее и будущее распространение вересковой растительности в горах Бале. Мы предполагаем, что изменение климата приведет к изменению пригодности участков для вересковой растительности, что приведет к расширению вересковой растительности на более высокие высоты и сокращению на других высотах. Следовательно, экспансия и преобладание вересковой растительности может негативно повлиять на афроальпийские экосистемы. Мы применили и сравнили четыре алгоритма моделирования, основанные на биоклиматических переменных в качестве предикторов окружающей среды: алгоритмы обобщенных линейных моделей (GLM), алгоритмы Bioclim, Domain и Support Vector Machines (SVM).После проверки на коллинеарность мы выбрали десять исторических (текущих) и будущих биоклиматических переменных. Мы использовали два репрезентативных пути концентрации (РТК) климатических проекций МККЗР5, а именно РТК4.5 и РТК8.5, для будущих климатических прогнозов. Прогнозы на 2050-е и 2070-е годы привели к увеличению покрова вересковой растительности по направлению к средним высотам северо-западной и северной частей массива и плато Санетти. Сомкнутая вересковая растительность насаждений на больших высотах, согласно проекциям, увеличится, отступая от нижнего диапазона современного ареала распространения по массиву.Кроме того, текущее распределение вересковой растительности положительно связано с тенденциями температуры и осадков, что подтверждает критическую роль температуры в формировании распределения видов вдоль градиентов высот.

  • alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.