автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система регистрации параметров геомагнитных возмущений

ои^""

На правах рукописи

ВОРОБЬЕВ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ГЕОМАГНИТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ

Специальность 05.11.16 — Информационно-измерительные и управляющие системы (в промышленности и медицине)

1 7 дек 2009

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

УФА-2009

003488939

Работа выполнена на кафедре промышленной электроники ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Миловзоров Георгий Владимирович проф., зав. каф. промышленной электроники ГОУ ВПО УГАТУ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Чувыкин Борис Викторович проф. каф. информационно-вычислительных систем ГОУ ВПО ПГУ

кандидат технических наук, доцент Иванов Михаил Петрович доц. каф. информационно-измерительной техники ГОУ ВПО УГАТУ

Ведущая организация:

ГУЛ Центр метрологических исследований «Урал-Гео»

Защита состоится 28 декабря 2009 г. в 10 часов на заседании совета Д212.288.02 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета.

Автореферат разослан 26 ноября 2009 года.

Ученый секретарь совета доктор технических наук, профессор

С

(У"

Утляков Г.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Одним из динамично развивающихся научных направлений в настоящее время является исследование в области магнитобиологии - раздела биофизики, изучающего особенности биологических процессов, обусловленных воздействием слабых низкочастотных магнитных полей, не вызывающих нагрева тканей. Таким образом, в область исследования попадает так называемый слабый магнитный шум (вариации магнитного поля) как естественного, так и техногенного характера. Причем, к естественным магнитным вариациям следует относить не только периодические (суточные, годовые и И-летние) геомагнитные вариации, но и непредсказуемые скачки напряженности геомагнитного поля, как результат хаотичных взрывов на Солнце, а также их последствия - магнитные бури.

Всемирная организация здравоохранения рассматривает отклонения магнитного фона на рабочих местах и в жилых помещениях от принятых норм как фактор стресса для организма человека, а так же как причину ряда серьезных заболеваний, некоторые из которых сопровождаются летальным исходом.

Известно, что в период геомагнитных возмущений (ГМВ) в 3 раза увеличивается число инфарктов, в 2 раза увеличивается число инсультов и приступов стенокардии, увеличивается на 50-55% число пациентов, страдающих ишемической болезнью сердца и жалующихся на недомогание.

Однако, особенности воздействия слабых магнитпых полей (главным образом в области низких и сверхнизких частот) на биологические объекты во многом остаются неясными, в связи с чем неоднозначной становится и оценка негативного влияния вариаций магнитных полей в рассматриваемой области.

Поэтому, в постоянном контроле «магнитной загрязненности» нуждаются такие учреждения, как медицинские кардиологические и нейрохирургические стационары, родильные дома, воинские части, станции теле и радиовещания и т.п.

В настоящее время регистрацию параметров магнитосферы Земли в реальном времени ведут специализированные магнитные обсерватории, размещенные в различных регионах Российской Федерации. Причем, из ряда параметров ГМВ регистрируют как правило вариации вертикальной и горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля на конкретной географической широте.

Данные, получаемые обсерваториями, являются доступными и адаптированными для узкоспециализированных организаций (ИЗМИРАН, Государственная метеорологическая служба и т. п.). Широкая же аудитория - медицинские и иные организации, получают информацию о текущем состоянии магнитосферы Земли, как правило, по публикациям в средствах массовой информации и порою со значительным запаздыванием.

Кроме того, магнитные обсерватории располагаются в местах удаленных от городских инфраструктур, что существенно отличает картину магнитного поля в локальных точках дислокации обсерваторий от магнитного фона в крупных городах и промышленных центрах.

Воздействие ГМВ на измерительную аппаратуру, применяемую в геолого-разведочных и навигационных системах, может также существенно исказить достоверность контролируемой информации. Научно-исследовательские и производственные предприятия геофизического профиля (ОАО НПФ «Геофизика», НЛП ВНИИГИС, ГУЛ ЦМИ «Урал-гео» и др.), выполняющие комплекс работ по калибровке, поверке и настройке геофизической аппаратуры с магниточувствительными измерительными преобразователями, также сталкиваются с проблемой отсутствия текущей достоверной информации об изменении параметров магнитосферы Земли в реальном времени.

Известные работы ученых и специалистов (Ю.В. Афанасьева, В.Н. Бинта, Н.В.Студенцова, В.Н. Хорева, Н.Н. Семенова, В.Г. Гусева, Г.В. Миловзорова, А.Л. Бучаенко, Г.Р. Броуна, Ю.Н. Кочемасова и др.) дают объективное представление о классическом, традиционном построении магнитометрической аппаратуры.

Известные магнитометрические информационно-измерительные системы (ИИС) позволяют контролировать параметры магнитных полей в заданном амплитудном диапазоне и с определенной точностью.

Анализ известных работ в области построения аппаратуры подобного рода показывает, что специалистами недостаточное внимание уделяется разработке и созданию ИИС, позволяющих производить автоматизированную регистрацию в реальном времени комплекса параметров ГМВ, особенно в субгармонической области информационных сигналов (т.е. области частот, сопоставимых с биологическими ритмами человека).

Таким образом, разработка и создание ИИС, позволяющей регистрировать комплекс параметров ГМВ различной природы в субгармоническом спектре информационных сигналов, является актуальной научно-технической задачей.

Цель работы. Разработка научно обоснованных методических и технических решений в области создания ИИС регистрации в реальном времени комплекса параметров ГМВ, обеспечивающей проведение анализа информационных сигналов в субгармонической области в автоматизированном режиме.

Решаемые задачи

1. Выполнить обзор и анализ известных работ и разработок в области создания ИИС контроля и регистрации параметров слабых магнитных полей и определить наиболее перспективные направления их развития.

2. Разработать ИИС, обеспечивающую регистрацию в реальном времени комплекса параметров геомагнитных возмущений в субгармонической области информационных сигналов в автоматизированном режиме.

3. Разработать математические модели для ИИС, а так же на их основе разработать программно-алгоритмическое обеспечение для регистрации параметров геомагнитных возмущений.

4. Разработать методику регистрации комплекса параметров ГМВ (на базе действующих нормативных документов), включающую автоматизированную регистрацию и обработку информационных сигналов в субгармонической области с применением методов цифровой обработки сигналов (ЦОС).

5. Выполнить комплекс экспериментальных исследований ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений и внедрить результатов работы.

На защиту выносятся

1. ИИС, обеспечивающая регистрацию в реальном времени комплекса параметров геомагнитных возмущений в субгармонической области информационных сигналов в автоматизированном режиме.

2. Математические модели для ИИС, позволяющие осуществлять (по средствам цифровой обработки сигналов методом наименьших квадратов) в автоматизированном режиме амплитудно-частотный анализ геомагнитных возмущений в субгармонической области информационных сигналов.

3. Программно-алгоритмический комплекс, разработанный на базе полученных математических моделей, обеспечивающий регистрацию в реальном времени комплекса параметров ГМВ в субгармонической области информационных сигналов.

4. Методическое обеспечение ИИС, позволяющее вести регистрацию

комплекса параметров ГМВ в реальном времени в автоматизированном

режиме, а так же результаты экспериментальных исследований.

Научная новизна

• Разработана ИИС, обеспечивающая в автоматизированном режиме регистрацию в реальном времени комплекса параметров геомагнитных возмущений в полигармоническом спектре информационных сигналов особенно в субгармонической области.

• Научно обоснованы и предложены в качестве регистрируемых величин переменные (в том числе впервые предложенный параметр интегральной оценки ГМВ), комплексный анализ которых позволит расширить функциональные возможности медицинского персонала в области оценки влияния МП на биологические объекты.

• Разработаны математические модели для ИИС, обеспечивающие комплексный амплитудно-частотный анализ геомагнитных возмущений в субгармонической области информационных сигналов на базе ЦОС методом наименьших квадратов (МНК).

• Методика, обеспечивающая регистрацию комплекса параметров ГМВ (в том числе параметра интегральной оценки ГМВ) в реальном времени в автоматизированном режиме.

Практическая значимость результатов

• На основе обзора и критического анализа известных магнитометрических ИИС определены наиболее перспективные направления развития в области создания ИИС контроля и регистрации параметров слабых магнитных полей.

• Создан экспериментальный образец ИИС регистрации параметров ГМВ («РПГВ-1»), обеспечивающий регистрацию в реальном времени комплекса параметров ГМВ в том числе в субгармонической области информационных сигналов в автоматизированном режиме.

• Создан пакет прикладных программ, включающий в себя программно-алгоритмический и методический комплекс анализа амплитудно-частоного спектра ГМВ в субгармонической области информационных сигналов на базе методов цифровой обработки

сигналов МНК (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2009611194).

Внедрение результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены в Республиканской детской клинической больнице и в учебном процессе ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет».

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях различного уровня:

• Всероссийская (с международным участием) молодежная научная конференция «XI Туполевские чтения», г. Казань, 2003 г.;

• международная молодежная научная конференция «XXX Гагаринские чтения», г. Москва, 2004 г.;

• V Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых г. Санкт-Петербург, 2008 г.;

• международная молодежная научная конференция «XXXIV Гагаринские чтения», г. Москва, 2008 г.;

• Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения», г. Уфа, 2009 г.;

• IV Всероссийская школа-семинар аспирантов и молодых ученых "Актуальные проблемы науки и техники", г. Уфа, 2009 г.;

• XI Международная молодежная научно-практическая конференция "Человек и Космос", г. Днепропетровск, 2009 г.;

• VI Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, г. Санкт-Петербург, 2009 г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 14 публикациях, в том числе одна статья в издании из перечня, рекомендованного ВАК, пять статей в сборниках научных трудов, семь публикаций в трудах конференций и одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, списка использованной литературы из 75 наименований и 4 приложений. Диссертация изложена на 163 страницах машинописного текста и содержит 42 рисунка и 28 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель работы и задачи, которые необходимо решить для ее достижения.

В первой главе произведен обзор причин, вызывающих вариации параметров магнитосферы Земли, выполнен их анализ и классификация. Рассмотрены известные научно-технические решения количественной и качественной оценки геомагнитных вариаций, выполнена постановка задач исследований. Выполнен обзор влияния вариаций магнитного поля (МП) как на биосферу Земли в общем, так и на биологические объекты в частности. Обоснована актуальность регистрации параметров геомагнитных возмущений.

Принимая во внимание «нормальный фон» геомагнитного поля, равный порядка 50 мкТл, а также учитывая возможные проявления ГМВ не только естественного, но и техногенного характера (особенно в области промышленных частот), были предложены к рассмотрению

следующие диапазоны параметров МП: В е [~200,200]мкТл,/в [0,100]Л;.

На основании анализа известных методов измерения и контроля магнитных параметров установлено, что для решения сформулированных задач исследований наиболее целесообразным является метод, основанный на магниторезистивном эффекте.

Обзор известных технических решений в области создания современных магнитометрических ИИС, их критический анализ показал, что специалистами уделено недостаточное внимание разработке ИИС, позволяющих в автоматизированном режиме регистрировать комплекс параметров ГМВ, особенно в субгармоническом спектре информационных сигналов в реальном времени.

На основе обзора и критического анализа известных работ и разработок в области создания магнитометрических ИИС определены наиболее перспективные направления дальнейшего их развития, выполнена постановка задач исследований.

Во второй главе разработаны математические модели (ММ) для ИИС регистрации параметров ГМВ.

Доза воздействия магнитного поля 0[Тл*с] определяется следующим образом:

Б=\В\*М,

где |5] - модуль вектора магнитной индукции, At - интервал времени, на протяжении которого на биологический объект воздействует магнитное поле |8].

В качестве оценки параметров ГМВ предложен интегральный параметр М [%], который определяется как отношение полученной дозы воздействия МП Опояуч. к безопасной норме (согласно СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях»). Аналитически М определяется следующим соотношением:

м = т Впот---100%,

0

где

Т = 1 хг

Т50 (В) = 0.008В+8;В в [0..25]мкТл Т50(В) = 16-0.008Я;В е[75..100)л«к7л. Т50 (В) = 9 - 0.00\В-В е [100..200]лнс7л

В данном случае значения переменной Тху, приведены для базовой частоты 50 Гц. В общем случае Тху для каждого диапазона частот находится экспериментально и представляется в виде кусочно-линейной функции (рисунок 1), либо в виде таблицы (таблица 1).

t, часы i

Нормальный магнитный фон (|В|=50 мкТл)

[D-K] - нормы СанПиН 2.2.4.1191-03; [A-D) - экстраполированные значения; [А-Е] - область естественных и

слабых техногенных ГМВ; (Е-К] - область сильных техногенных ГМВ.

1000

В, мкТл

Рисунок 1 - Предельно допустимые нормы безопасного воздействия МП

на человека

Таблица 1. Предельно-допустимые нормы воздействия МП на организм человека

Т, ч 1 2 3 4 5 б 7 8

|В|, нкТл 2000*10" 1000*10-* 700*10"° 500*10° 400*10"" 300*10-0 200*10"° 100*10"°

При Вы =сош на отрезке времени большем, либо равном шагу дискретизации Д/, в общем случае имеем:

£

получ.

¡\ В{() I л

■100%,

где [%] - величина, соответствующая уровню превышения предельно допустимых норм воздействия магнитного поля нетеплового диапазона на человека.

При 5><Ю0% . уровень неблагоприятного воздействия МП на человека МП является незначительным, иначе уровень воздействия МП на человека превышает установленные предельно-допустимые нормы.

Учитывая амплитудно-частотный спектр ГМВ и их гармонический состав, на базе метода наименьших квадратов разработана математическая модель цифровой обработки информационных сигналов, имеющая вид:

\в\(их,иг,и2м=а

1

2ЛГ+1

I

2>2

где |В| - дискретное значение информационного сигнала в момент времени 4; их, С/у, и2 - дискретные значения напряжения на выходе датчика в момент времени Г*,, пропорциональные проекциям модуля вектора магнитной индукции на оси X, У, 1 соответственно; иХш, С/гсм. и2ш - смещения функции {/(В) относительно оси ординат; Б - номер гармоники; <2 [Тл/(В*(рад/с)] - коэффициент пропорциональности, характеризующий крутизну функции преобразования датчика МП;

w [рад/с] - номинальное значение фильтруемой частоты; т - расстояние от центра окна нерекурсивого цифрового фильтра (НЦФ); порядковый номер фильтруемого значения; п - порядковый номер значения оцифрованного сигнала от центра окна НЦФ; 2N+1 - размер окна НЦФ.

Совокупность полученных математических моделей является базой программно-алгоритмического комплекса, обеспечивающего обработку информационных сигналов как в широком спектре частот, так и в субгармонической области.

В третьей главе представлены методика регистрации параметров ГМВ (рисунок ЗА), структура разработанной ИИС (рисунок ЗБ), а так же алгоритмы работы и управления ИИС регистрации параметров ГМВ.

Проведены тестовые исследования с целью предварительной калибровки и настройки ИИС регистрации параметров ГМВ. Произведена отладка программно-алгоритмического обеспечения.

Анализ известных методов регистрации параметров МП, в частности - магниторезистивных датчиков выявил, что наиболее целесообразно в качестве чувствительного элемента ИИС использовать трехкомпонентный магниторезистивный модуль НМС2003 фирмы «Honeywell» (рисунок 2), конструктивно выполненного в виде миниатюрной печатной платы.

Алгоритм управления системой датчиков НМС2003 представлен на рисунке 4.

Рисунок 2 - Внешний вид трехкомпонентного магниторезистивного модуля НМС2003

Предварительная

фильтрация информационного сигнала

Оцифровка информационного сигнала

Преобразование цифровых данных в измеряемую величину _

Анализ субгармонического

спектра информационного _сигнала_

х

Почастотный анализ амплитудного спектра информационного сигнала

Регистрация параметров ГМВ

Подсистема калибровки

Машитщмшсгтний цу-^ кусу»-:; ' >

Цк(В»)-

Цу(Ву).

г

©

Устройство предварительной обработки сигнала

и«(Вх)'К(1) 1МВД'К(0

и^юкй

^ Аналого-цифровой преобразователь

я га

II II

я о

ав

0

а 9

Р

м

с: ><

-Э Микропроцессорный модуль

гр

А)

Цифровой

«од

Подсистема амплитудно-частотного анализа ГМВ

Подсистема оценки параметров ГШ

База данных безопасных дозировок магнитного загрязнения

5

с

11

5 в

аа §|

Р я " &

§2

6

с

Б)

Рисунок 3 - А) Методика регистрации параметров ГМВ

Б) Струюура ИИС регистрации параметров ГМВ

На базе методического и алгоритмического обеспечения разработан пакет прикладных программ для ИИС регистрации параметров ГМВ (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2009611194).

Рисунок 4 - Алгоритм управления подсистемой магниторезистивных

датчиков

Таким образом, разработанные методические, алгоритмические и программные решения обеспечивают в автоматизированном режиме регистрацию параметров ГМВ в реальном времени, особенно в субгармонической области информационных сигналов, тем самым позволяя расширить функциональные возможности медицинского персонала в области оценки влияния МП на биологические объекты.

В четвертой главе рассмотрены вопросы технической реализации системы. Разработан и создан экспериментальный образец ИИС регистрации параметров ГМВ «РПГВ-1», внешний вид которого представлен на рисунке 5.

Основные метрологические характеристики «РПГВ-1» представлены в таблице 2.

Рисунок 5 - Внешний вид ИИС регистрации параметров ГМВ «РПГВ-1»

Таблица 2. Основные метрологические характеристики ИИС ^рг50 Гц)

Результат измерений - Модуль вектора магнитной индукции, Тл._

Пределы измерений - 0 мкТл<|Д|<200 мкТл._

Цена деления шкалы «РПГМВ-1» - 0.25 мкТл.

Вид выходного кода, число разрядов кода -

12-и разрядный последовательный код, интерфейс: Д£-2321ШВ.

_характеристики погрешностей тс_

Абсолютная погрешность Ах <0.126 мкТл._

Относительная погрешность и'й 0.17%._

Среднее квадратическое отклонение £=0.08 мкТл._

Размах результатов измерений Я„ =0.21 мкТл._

На рисунке 6 (в качестве примера) представлены данные, полученные в результате экспериментальных исследований по регистрации параметров ГМВ в жилом помещении г. Уфы.

28.03.2009г. |

Рисунок 6 - Данные экспериментальных исследований

Выполнен комплекс экспериментальных исследований ИИС регистрации параметров ГМВ, последующий анализ которых выявил в местах длительного периодического пребывания человека ряд существенных возмущений локальной магнитной обстановки (£М>100%), превышающих нормы, регламентированные СанПиН 2.2.4.1191-03 (ЕА/=100% соответствует предельно допустимой безопасной норме воздействия МП на организм человека).

Результаты диссертационной работы внедрены в Республиканской детской клинической больнице и в учебном процессе ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» на кафедре «Промышленная электроника».

Основные результаты и выводы

В диссертационной работе решена актуальная научно техническая задача автоматизированной регистрации комплекса параметров ГМВ в субгармоническом спектре информационных сигналов в реальном времени.

1. Обзор и анализ известных работ и разработок в области создания ИИС контроля и регистрации параметров слабых магнитных полей выявил, что при регистрации параметров ГМВ (в амплитудно-частотном

диапазоне В е [-200,200]мкТл,/ е [0,100] Л/) наиболее целесообразным является метод, основанный на магниторезистивном эффекте (разрешающая способность современных трехкомпонентных магниторезистивных датчиков составляет до 4 нТл, при амплитудном диапазоне измерений ±200 мкТл и чувствительности 1 В/100мкТл).

2. Предложены в качестве регистрируемых величин ряд переменных (в том числе впервые предложенный интегральный параметр оценки ГМВ - 2М [%]), комплексный анализ которых позволит медицинскому персоналу автоматизировано, оперативно и в реальном времени осуществлять процедуру оценки негативного влияния МП как на биологические объекты в общем, так и на человека в частности.

3. Разработаны математические модели, на основе которых создан программно-алгоритмический комплекс для ИИС, позволяющий в автоматизированном режиме производить регистрацию параметров ГМВ

в субгармонической области информационных сигналов (на базе методов цифровой обработки сигналов МНК) в реальном времени.

4. Разработана методика, обеспечивающая регистрацию в автоматизированном режиме комплекса параметров ГМВ, особенно в субгармонической области информационных сигналов в реальном времени, тем самым позволяя расширить функциональные возможности медицинского персонала в области оценки влияния МП на биологические объекты.

5. Разработана ИИС регистрации параметров ГМВ, а также создан ее экспериментальный образец «РПГВ-1», обеспечивающий автоматизированную регистрацию в реальном времени комплекса параметров геомагнитных возмущений в субгармонической области информационных сигналов. Абсолютная и относительная погрешности

«РПГВ-1» находится в пределах: Ах < 0.126 мкТл, сг'2 0.17% соответственно.

6. Выполнен комплекс экспериментальных исследований информационно-измерительной системы «РПГВ-1» выявил в местах длительного периодического пребывания человека ряд существенных возмущений локальной магнитной обстановки (ЕМ>100%), превышающих нормы, регламентированные СанПиН 2.2.4.1191-03 (£М=100% соответствует предельно допустимой безопасной норме воздействия МП на организм человека)!

7. Результаты диссертационной работы внедрены в Республиканской детской клинической больнице и в учебном процессе ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет».

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В издании, рекомендованном ВАК 1. О цифровой фильтрации полигармонических информационных сигналов при мониторинге параметров магнитосферы Земли / Г.В. Миловзоров, А.В. Воробьев // Вестник УГАТУ. Сер. Электроника, измерительная техника. 2009. Т.12, №2 (31). С. 171-174.

В других нздапиях

2. Динамическая модель АЦП поразрядного уравновешивания / A.B. Воробьев // В кн.: XI Туполевские чтения: Материалы межд. молодежной НТК. - Казань: Изд. КГТУ, 2003. Т.2., С. 71.

3. Динамические модели аналого-цифровых преобразователей / A.B. Воробьев Н В кн.: XXX Гагаринские чтения: Материалы межд. молодежной ВТК. - Москва: Изд. МАТИ, 2004. Т.5., С. 17-18.

4. Система контроля и регистрации параметров геомагнитных возмущений / Г.В. Миловзоров., A.B. Воробьев // Электроника, автоматика и измерительная техника: Межвузовский сборник научных трудов. - Уфа: Изд. УГАТУ, 2007. С. 212-215.

5. Применение метода наименьших квадратов при фильтрации информационного полигармонического сигнала системы мониторинга параметров магнитосферы Земли / Г.В. Миловзоров, A.B. Воробьев // Электронные устройства и системы: Межвузовский сборник научных трудов. - Уфа: Изд. УГАТУ, 2008. С. 111-116.

6. Структура системы мониторинга параметров магнитосферы Земли в реальном времени /A.B. Воробьев, В.А. Федорова // В кн.: XXXTV Гагаринские чтения: Материалы межд. Молодежной НТК. - Москва: Изд. МАТИ, 2008. Т.8., С. 65-67.

7. Методика калибровки высокочувствительных магниторезистивных датчиков фирмы «Honeywell» / A.B. Воробьев // В кн.: 1П Мавлютовские чтения: Материалы межд. Молодежной НТК. - Уфа: Изд. УГАТУ, 2008. Т.З.,С.Ю0.

8. Методика цифровой фильтрации сигнала при мониторинге параметров геомагнитных возмущений / Г.В. Миловзоров, A.B. Воробьев // В кн.: V Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых: Материалы межд. Молодежной НТК. - СПб: Изд. СПбИТМО, 2008. С. 124.

9. Подход к интегральной оценке магнитной активности / A.B. Воробьев // В кн.: Зимняя школа семинар аспирантов 2009: Материалы межд. Молодежной НТК. - Уфа: Изд. УГАТУ, 2009. Т.2., С. 66-69.

10. Влияние солнечного ветра на биосферу Земли / A.B. Воробьев II В кн.: Человек и космос: Материалы межд. Молодежной НТК. -Днепропетровск: Изд. НЦАОМ, 2009. Т.З., С. 78.

11. Анализ функции безопасного времени пребывания при некоторых вариациях ГМП ./ А.В. Воробьев // Электроника, автоматика и измерительные системы: Межвузовский сборник научных трудов. - Уфа: Изд. УГАТУ, 2009. С. 81-86.

12. Методика интегральной оценки параметров геомагнитных возмущений / Г.В. Миловзоров, А.В. Воробьев // Электроника, автоматика и измерительные системы: Межвузовский сборник научных трудов. - Уфа: Изд. УГАТУ, 2009. С. 79-80.

13. Программа амплитудно-частотного анализа медленно меняющегося сигнала методом наименьших квадратов / Г.В. Миловзоров, А.В. Воробьев / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2009611194. - М.: РосАПО, 2009.

14. Актуальные вопросы магнитобиолопш /А.В. Воробьев // В кн.: VI Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых: Материалы межд. Молодежной НТК. - СПб: Изд. СПбИТМО, 2009. С. 98-102.

Диссертант

А.В. Воробьев

Воробьев Андрей Владимирович

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ГЕОМАГНИТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ

Специальность 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в промышленности и медицине)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 23.11.2009г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,0. Усл. кр.-отт 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 586

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический

университет Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа-центр, ул. К-Маркса, 12.

Список сокращений и условных обозначений.

Введение.

Глава 1 Обзор и анализ существующих методов регистрации параметров геомагнитных возмущений.

1.1 Природа вариаций параметров геомагнитного поля.

1.2 Влияние вариаций магнитосферы Земли на ее биосферу.

1.3 Актуальность регистрации параметров геомагнитных возмущений.

1.4 Обзор и критический анализ известных методов и технических средств в области геомагнитных измерений.

1.5 Постановка задач исследований.

Результаты и выводы.

Глава 2 Математическое моделирование ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений.

2.1 Общий подход к постановке задачи математического моделирования ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений.

2.2 Анализ и оценка амплитудно-частотного диапазона исследований.

2.3 Разработка математических моделей для ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений.

2.4 Разработка математических моделей цифровой обработки информационных сигналов.

Результаты и выводы.

Глава 3 Структурное построение ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений и разработка комплекса программноалгоритмического обеспечения.

3.1 Синтез структуры ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений.

3.2 Анализ возможных перспектив технической реализации функциональных узлов ИИС регистрации параметров ГМВ.

3.3 Разработка программно-алгоритмического обеспечения.

3.4 Анализ работы функциональных узлов ИИС в тестовом режиме. .101 Результаты и выводы.

Глава 4 Экспериментальные исследования ИИС «РПГВ-1».

4.1 Описание функциональной схемы ИИС «РПГВ-1».

4.2 Определение и анализ основных метрологических характеристик исследуемой ИИС.

4.3 Постановка и проведение эксперимента по регистрации параметров геомагнитных возмущений.

4.4 Анализ результатов экспериментальных данных.

Результаты и выводы.

Одним из динамично развивающихся научных направлений в настоящее время является исследование в области магнитобиологии - раздела биофизики, изучающего особенности биологических процессов, обусловленных воздействием слабых низкочастотных магнитных полей, не вызывающих нагрева тканей. Таким образом, в область исследования попадает так называемый слабый магнитный шум (вариации магнитного поля) как естественного, так и техногенного характера. Причем, к естественным магнитным вариациям следует относить не только периодические (суточные, годовые и 11-летние) геомагнитные вариации, но и непредсказуемые скачки напряженности геомагнитного поля, как результат хаотичных взрывов на Солнце, а также их последствия — магнитные бури.

Актуальность работы

Всемирная организация здравоохранения рассматривает отклонения магнитного фона на рабочих местах и в жилых помещениях от принятых норм как фактор стресса для организма человека, а так же как причину ряда серьезных заболеваний, некоторые из которых сопровождаются летальным исходом.

Известно, что в период геомагнитных возмущений (ГМВ) в 3 раза увеличивается число инфарктов, в 2 раза увеличивается число инсультов и приступов стенокардии, увеличивается на 50-55% число пациентов, страдающих ишемической болезнью сердца и жалующихся на недомогание.

Однако, особенности воздействия слабых магнитных полей (главным образом в области низких и сверхнизких частот) на биологические объекты во многом остаются неясными, в связи с чем неоднозначной становится и оценка негативного влияния вариаций магнитных полей в рассматриваемой области.

Поэтому, в постоянном контроле «магнитной загрязненности» нуждаются такие учреждения, как медицинские кардиологические и нейрохирургические стационары, родильные дома, воинские части, станции теле и радиовещания и т.п.

В настоящее время регистрацию параметров магнитосферы Земли в реальном времени ведут специализированные магнитные обсерватории, размещенные в различных регионах Российской Федерации. Причем, из ряда параметров ГМВ регистрируют как правило вариации вертикальной и горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля на конкретной географической широте.

Данные, получаемые обсерваториями, являются доступными и адаптированными для узкоспециализированных организаций (ИЗМИРАН, Государственная метеорологическая служба и т. п.). Широкая же аудитория - медицинские и иные организации, получают информацию о текущем состоянии магнитосферы Земли, как правило, по публикациям в средствах массовой информации и порою со значительным запаздыванием.

Кроме того, магнитные обсерватории располагаются в местах удаленных от городских инфраструктур, что существенно отличает картину магнитного поля в локальных точках дислокации обсерваторий от магнитного фона в крупных городах и промышленных центрах.

Воздействие ГМВ на измерительную аппаратуру, применяемую в геолого-разведочных и навигационных системах, может также существенно исказить достоверность контролируемой информации. Научно-исследовательские и производственные предприятия геофизического профиля (ОАО НПФ «Геофизика», НПП ВНИИГИС, ГУЛ ЦМИ «Урал-гео» и др.), выполняющие комплекс работ по калибровке, поверке и настройке геофизической аппаратуры с магниточувствительными измерительными преобразователями, также сталкиваются с проблемой отсутствия текущей достоверной информации об изменении параметров магнитосферы Земли в реальном времени.

Известные работы ученых и специалистов (Ю.В. Афанасьева, В.Н. Бинги, Н.В.Студенцова, В.Н. Хорева, H.H. Семенова, В.Г. Гусева, Г.В. Миловзорова, A.JI. Бучаенко, Г.Р. Броуна, Ю.Н. Кочемасова и др.) дают объективное представление о классическом, традиционном построении магнитометрической аппаратуры.

Известные магнитометрические информационно-измерительные системы (ИИС) позволяют контролировать параметры магнитных полей в заданном амплитудном диапазоне и с определенной точностью.

Анализ известных работ в области построения аппаратуры подобного рода показывает, что специалистами недостаточное внимание уделяется разработке и созданию ИИС, позволяющих производить автоматизированную регистрацию в реальном времени комплекса параметров ГМВ, особенно в субгармонической области информационных сигналов (т.е. области частот, сопоставимых с биологическими ритмами человека).

Таким образом, разработка и создание ИИС, позволяющей регистрировать комплекс параметров ГМВ различной природы в субгармоническом спектре информационных сигналов, является актуальной научно-технической задачей.

Цель работы. Разработка научно обоснованных методических и технических решений в области создания ИИС регистрации в реальном времени комплекса параметров ГМВ, обеспечивающей проведение анализа информационных сигналов в субгармонической области в автоматизированном режиме.

Решаемые задачи

1. Выполнить обзор и анализ известных работ и разработок в области создания ИИС контроля и регистрации параметров слабых магнитных полей и определить наиболее перспективные направления их развития.

2. Разработать ИИС, обеспечивающую регистрацию в реальном времени комплекса параметров геомагнитных возмущений в субгармонической области информационных сигналов в автоматизированном режиме.

3. Разработать математические модели для ИИС, а так же на их основе разработать программно-алгоритмическое обеспечение для регистрации параметров геомагнитных возмущений.

4. Разработать методику регистрации комплекса параметров ГМВ (на базе действующих нормативных документов), включающую автоматизированную регистрацию и обработку информационных сигналов в субгармонической области с применением методов цифровой обработки сигналов (ЦОС).

5. Выполнить комплекс экспериментальных исследований ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений и внедрить результатов работы.

Методы исследования

Основные результаты диссертационной работы получены с использованием некоторых положений аналоговой и цифровой электроники. Так же, в ходе выполнения исследований затрагиваются разделы классической физики, магнитобиологии, интегрального и дифференциального исчисления, разделы алгебры логики и теории цифровой обработки сигналов. Использованы классические подходы программирования при написании алгоритмов работы и управления ИИС на различных уровнях.

Научная новизна

• Разработана ИИС, обеспечивающая в автоматизированном режиме регистрацию в реальном времени комплекса параметров геомагнитных возмущений в полигармоническом спектре информационных сигналов особенно в субгармонической области.

• Научно обоснованы и предложены в качестве регистрируемых величин переменные (в том числе впервые предложенный параметр интегральной оценки ГМВ), комплексный анализ которых позволит расширить функциональные возможности медицинского персонала в области оценки влияния МП на биологические объекты.

• Разработаны математические модели для ИИС, обеспечивающие комплексный амплитудно-частотный анализ геомагнитных возмущений в субгармонической области информационных сигналов на базе ЦОС методом наименьших квадратов (МНК).

• Разработана методика, обеспечивающая регистрацию комплекса параметров ГМВ (в том числе параметра интегральной оценки ГМВ) в реальном времени в автоматизированном режиме.

Практическая значимость результатов

• На основе обзора и критического анализа известных магнитометрических ИИС определены наиболее перспективные направления развития в области создания ИИС контроля и регистрации параметров слабых магнитных полей.

• Создан экспериментальный образец ИИС регистрации параметров ГМВ («РПГВ-1»), обеспечивающий регистрацию в реальном времени комплекса параметров ГМВ в том числе в субгармонической области информационных сигналов в автоматизированном режиме.

• Создан пакет прикладных программ, включающий в себя программно-алгоритмический и методический комплекс анализа амплитудно-частотного спектра ГМВ в субгармонической области информационных сигналов на базе методов цифровой обработки сигналов МНК (Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2009611194).

На защиту выносятся

1. ИИС, обеспечивающая регистрацию в реальном времени комплекса параметров геомагнитных возмущений в субгармонической области информационных сигналов в автоматизированном режиме.

2. Математические модели для ИИС, позволяющие осуществлять (по средствам цифровой обработки сигналов методом наименьших квадратов) в автоматизированном режиме амплитудно-частотный анализ геомагнитных возмущений в субгармонической области информационных сигналов.

3. Программно-алгоритмический комплекс, разработанный на базе полученных математических моделей, обеспечивающий регистрацию в реальном времени комплекса параметров ГМВ в субгармонической области информационных сигналов.

4. Методическое обеспечение ИИС, позволяющее вести регистрацию комплекса параметров ГМВ в реальном времени в автоматизированном режиме, а так же результаты экспериментальных исследований.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях различного уровня:

• Всероссийская (с международным участием) молодежная научная конференция «XI Туполевские чтения», г. Казань, 2003 г.;

• международная молодежная научная конференция «XXX Гагаринские чтения», г. Москва, 2004 г.;

• V Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых г. Санкт-Петербург, 2008 г.;

• международная молодежная научная . конференция «XXXIV Гагаринские чтения», г. Москва, 2008 г.;

• Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения», г. Уфа, 2009 г.;

• IV Всероссийская школа-семинар аспирантов и молодых ученых "Актуальные проблемы науки и техники", г. Уфа, 2009 г.;

• XI Международная молодежная научно-практическая конференция "Человек и Космос", г. Днепропетровск, 2009 г.;

• VI Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых, г. Санкт-Петербург, 2009 г.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 14 публикациях, в том числе одна статья в издании из перечня, рекомендованного ВАК, пять статей в сборниках научных трудов, семь публикаций в трудах конференций и одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Основное содержание работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, библиографии и приложения.

- выводы портов микроконтроллера, использующиеся как фильтр не должны переключаться во время преобразования аналогового сигнала [18];

- предусмотреть процесс отображения текущего значения т-индекса непосредственно на плате, что при необходимости позволит системе работать автономно без эксплуатации ПК.

Таким образом, имеем ряд обоснованных рекомендаций, выявленных экспериментально, учитывая которые возможно получить результат работы ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений на качественно новом уровне, сведя тем самым к минимуму возможность возникновения ошибок и неточностей различного рода и характера.

Результаты и выводы

1. Анализ магниторезистивных сенсоров выявил, что наиболее целесообразно для решения поставленных задач, а именно-регистрация параметров геомагнитных возмущений в трех ортогональных плоскостях является использование датчика фирмы «Honeywell» типа НМС2003.

2. Разработана методика, обеспечивающая регистрацию в автоматизированном режиме комплекса параметров ГМВ, особенно в субгармонической области информационных сигналов в реальном времени, тем самым позволяя расширить функциональные возможности медицинского персонала в области оценки влияния МП на биологические объекты.

3. Разработаны алгоритмы работы и управления ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений в исследуемом диапазоне.

4. Разработан экспериментальный образец ИИС регистрации параметров ГМВ «РПГВ-1», (аппаратный и программные модули). Произведен анализ работы и отладка основных функциональных узлов ИИС.

5. Произведена отладка алгоритмов, и функциональных узлов ИИС регистрации параметров ГМВ.

6. Анализ результатов полученных при работе ИИС регистрации параметров ГМВ в тестовом режиме выявил ряд замечаний, учитывая которые при проектировании конечного экспериментального образца ИИС позволит повысить технические характеристики исследуемой ИИС.

Глава 4 Экспериментальные исследования ИИС «РПГВ-1»

Исследования, проводимые в настоящем разделе, имеют преимущественно эмпирический характер. Их целью является подтверждение результатов теоретических исследований проводимых в предыдущих главах настоящей работы. Отметим, что предварительно необходимо наметить последовательность действий направленных на разработку стратегии экспериментирования (от получения априорной информации до определения наилучших условий). Т.о., необходимо сформулировать методические рекомендации к проведению эксперимента, реализуемого в условиях неполного знания механизма изучаемого явления.

4.1 Описание функциональной схемы ИИС «РПГВ-1»

В предыдущих главах был произведен детальный анализ и синтез некоторых функциональных модулей. Опираясь на эти результаты, произведем синтез детализированной структуры ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений. Данная схема представлена на рисунке 4.1 В схеме приняты следующие условные обозначения:

11х(Вх), Иу(Ву), иг(Вг) — функция напряжения, от вектора магнитной индукции направленного вдоль оси ОХ, ОУ, OZ соответственно (рисунок 2.1);

К(1} - функция подавления сигнала от частоты, К е [0,1];

80.8к)х, (80.8к)у, (80.8к)г - цифровой эквивалент Их(Вх), иу(Ву), Ш(Вг) соответственно. к X ш X о; о. с: го X

I Ф с; ш се

Ф о. с: и со о. о: х X го ш о го го

О. Ю О ш о. п: О с; ш

5В

Подсистема калибровки

НМС2003

1х

1у

1г X У

Импульсы специальной формы

20 В

Ух(Вх) иу(Ву)

JziBz)

Устройство предварительной обработки сигнала ш о X а. о с: о =)

11х(Вх)*Кф иу(Ву)*К(0 т +

Аналого-цифровой преобразователь со ю + го с; гг го го X ь- с= го о сс о го ¡г го ф в

О)

1- о; о с; ш о сс го о. о с а >.

30.3к)х, (30.3к)у ,(30.5к)г

Микропроцессорный модуль

РЭ-232 / иЭВ

Цифровой

КОД

Подсистема амплитудно-частотного анализа МП

Подсистема оценки параметров ГМП

База данных безопасных дозировок магнитного загрязнения

2: ^ гг го

5: сс X го

0) Iо ^ о сг о С

ПЭВМ "1 г го о. Б ф о. го г ф ь-о О сс о с:

Рисунок 4.1 - Структура ИИС «РПГВ-1»

Анализируя возможные пути технической реализации схемы, представленной на рисунке 4.1, необходимо задаться рядом наиболее существенных электронных компонентов из линейки СБИС, предлагаемой современной элементной базой.

Анализ продукции фирмы «Atmel», в качестве предварительного модуля обработки информации выбран микроконтроллер семейства «Mega» типа ATmegaló, по причине наличия ATMegaló следующих функций и характеристик [70]:

• Максимальная тактовая частота — 16 МГц (8 МГц для ATMegalóL);

• Большинство команд выполняются за один такт ;

• 32 8-битных рабочих регистра ;

• 4 полноценных 8-битных порта ввода/вывода ;

• Два 8-битных таймера/счетчика и один 16-битный ;

• 10-разрядный аналогово-цифровой преобразователь (АЦП);

• Внутренний тактовый генератор на 1 МГц ;

• Аналоговый компаратор; Интерфейсы SPI, I2C, TWI, RS-232, JTAG ;

• Внутрисхемное программирование и самопрограммирование ;

• Модуль широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Таким образом, МК ATmegaló обладает необходимым набором качеств, требуемых для решения задач проводимых исследований. Кроме того, приемлемая ценовая политика, и доступные информационные ресурсы предлагаемые фирмой-изготовителем, качественно отличают данное изделие от аналогов.

Принимая во внимание результаты, полученные в разделах 3.1- 3.4, специфику функциональной схемы, (рис. 4.1) и рабочие характеристики, рассмотренных ранее элементов разработана и спроектирована схема электрическая - принципиальная ИИС регистрации параметров геомагнитных возмущений (Приложение 3).

4.2 Определение и анализ основных метрологических характеристикисследуемой ИИС

Метрологические характеристики — это характеристики свойств средства измерений, оказывающие ВЛИЯНИе На результат измерения и его погрешности. Характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально — действительными. Номенклатура метрологических характеристик, правила выбора комплексов нормируемых метрологических характеристик для средств измерений и способы их нормирования определяются стандартом ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений».

Учитывая то, что рассматриваемая ИИС проектируется впервые и не имеет аналогов, то в настоящем разделе наибольшее внимание будет сосредоточено на действительных метрологических характеристиках.

Руководствуясь разделом 2 стандарта ГОСТ 8.009-84 определим основные метрологические характеристики исследуемой ИИС.

Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений.

Результатом измерения ИИС является относительная величина, выражающаяся в процентах. Физический смысл ]Га/ заключается в соотношении предельно допустимой безопасной дозы воздействия МП с известными характеристиками, реально воспринятой организмом дозе воздействия МП с известными характеристиками.

Функция преобразования измерительного преобразователя, а так же измерительного прибора с неименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц входной величины.

Внешнее магнитное поле воздействует на магниторезистивный датчик, на выходе которого имеем три выходных разности потенциалов соответствующие проекции вектора магнитной индукции на три ортогональные плоскости. Таким образом, выходные разности потенциалов связанны с действующим вектором магнитной индукции соотношением 4.1.

Впреоф.(ихууи2) = -2.5У + (иу -2.5)2 +(С/2 -2.5)2 , (4.1) где их, иу, - пропорциональные разности потенциалов, соответствующие проекции вектора магнитной индукции на соответствующие плоскости.

Принимая во внимание, что ИИС работает преимущественно с информацией преобразованной в цифровой вид, то выражение (4.1) в связи с поправками на оцифровку, примет вид выражения 4.2.

4.2)

V оп оп оп оп оп оп где иоп — опорное напряжение АЦП.

Приделы измерения и цена деления шкалы прибора.

Приделы измерения установлены целями проводимых исследований, и определяются как 0 мкТл<|В|<200 мкТл. Цена деления дисплея ИИС задана программным методом, и оценивается как 0.25 мкТл.

Вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде

Выходной 12-и разрядный код передается последовательными информационными пакетами по 8-и битной шине данных (каждый пакет включат в себя 2 байта информации), и адаптрован под протокол 118-232. Цена деления наименьшего разряда кода соответствует — 200 мкТл.

Характеристики погрешностей ИИС

Характеристики погрешности ИИС оценивались в специализированной метрологической лаборатории, по эталонным точкам. Результаты эмпирических исследований приведены в таблице 4.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научно техническая задача автоматизированной регистрации комплекса параметров ГМВ в субгармоническом спектре информационных сигналов в реальном времени.

1. Обзор и критический анализ известных работ и разработок в области создания ИИС контроля и регистрации параметров слабых магнитных полей выявил, что при регистрации параметров ГМВ (в амплитудно-частотном диапазоне В е [-200,200]лж7л,/ е [0,100] Л/) наиболее целесообразным является метод, основанный на магниторезистивном эффекте.

2. Разработана ИИС регистрации параметров ГМВ, а также создан ее экспериментальный образец «РПГВ-1», обеспечивающий автоматизированную регистрацию в реальном времени комплекса параметров геомагнитных возмущений в субгармоническом спектре информационных сигналов. Абсолютная погрешность «РПГВ-1» находится в пределах: Ал; < 0.126 мкТл. Относительная погрешность «РПГВ-1» находится в пределах: сг'< 0.17%.

3. Обзор и анализ воздействия МП на биологические объекты позволил рекомендовать в качестве регистрируемых величин ряд переменных (в том числе интегральный параметр М), комплексный анализ которых позволит медицинскому персоналу автоматизировано, оперативно и в реальном времени осуществлять процедуру оценки негативного влияния МП как на биологические объекты в общем, так и на человека в частности.

4. Синтезированы базовые ММ, на основе которых создан программно-алгоритмический комплекс для ИИС, позволяющий в автоматизированном режиме производить регистрацию ряда параметров ГМВ в субгармонической области информационных сигналов (на базе методов ЦОС) в реальном времени.

5. Разработана методика, обеспечивающая регистрацию в автоматизированном режиме комплекса параметров ГМВ особенно в субгармонической области информационных сигналов в реальном времени, тем самым в значительной мере позволяя расширить функциональные возможности медицинского персонала в области оценки влияния МП на биологические объекты.

6. Выполнен комплекс экспериментальных исследований информационно-измерительной системы «РПГВ-1», результаты диссертационной работы внедрены в Республиканской детской клинической больнице и в учебном процессе ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» на кафедре «Промышленная электроника».

1. Александров H.J1. Полярные сияния. Соросовский образовательный журнал, Науки о Земле, Процессы на поверхности Земли, 2001.

2. Афанасьев Ю.В. Феррозондовые приборы. —Л.: Энергоатомиздат 1986. -С. 27-142.

3. Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров AVR. — М.: Додека — XXI, 2002.-185 с.

4. Бинги В. Н., Савин А. В. Физические проблемы действия слабых магнитных полей на биологические системы // УФН.— 2003.— Т. 173,№3.— С. 265-300.

5. Бинги В. Н. Магнитобиология: эксперименты и модели.— М.: «МИЛТА», 2002.— 592 с.

6. Бинги В. Н. Биологические эффекты электромагнитных полей нетеплового уровня. Проблема понимания и социальные последствия // Физика взаимодействия живых объектов с окружающей средой / Под ред. В. Н. Бинги.— М.: «МИЛТА», 2004.— С. 43-69.

7. Бишард Е.Г. Аналоговые электроизмерительные приборы. — М.: Высшая школа 1991. С. 120-127.

8. Броун Г.Р., Ильинский О.Б. Физиология электрорецепторов . М.: Наука, 1966.-216с.

9. Бучаенко А.Л. Магнитные и спиновые эффекты в химических реакциях. Новосибирск.: Наука, 1987.-167с.

10. Ю.Введенский В.Л., Ожогин В.И. Сверхчувствительная магнитометрия и биомагнетизм М.: Наука, 1978,- 218с.

11. Воробьев A.B. Влияние солнечного ветра на биосферу Земли // В кн.: Человек и космос. Материалы межд. Молодежной НТК. -Днепропетровск 2009. -Т.З., 73с.

12. Воробьев А.В., Федорова В.А. Структура системы мониторинга параметров магнитосферы Земли в реальном времени // В кн.: XXXIV Гагаринские чтения. Материалы межд. Молодежной НТК. — Москва 2008. —Т.8., С. 65-67.

13. Воробьев А.В. Методика калибровки высокочувствительных магниторезистивных датчиков фирмы «Honeywell» // В кн.: III Мавлютовские чтения. Материалы межд. Молодежной НТК. — Уфа 2008. -Т.З., С. 78.

14. Н.Воробьев А.В., Подход к интегральной оценке магнитной активности // В кн.: Зимняя школа семинар аспирантов 2009. Материалы межд. Молодежной НТК. Уфа 2009. -Т.1170с.

15. Воробьев А.В., Динамические модели аналого-цифровых преобразователей // В кн.: XXX Гагаринские чтения. Материалы межд. Молодежной НТК. Москва 2004. -Т.5., С. 17-18.

16. Воробьев А.В., Динамические модель АЦП поразрядного уравновешивания // В кн.: XI Туполевские чтения. Материалы межд. Молодежной НТК. Казань 2003. -Т.2., 71с.

17. Воробьев А.В., Методика цифровой фильтрации сигнала при мониторинге параметров геомагнитных возмущений // В кн.: V Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых. Материалы межд. Молодежной НТК. СПб 2008. -Т.4., С. 27-31.

18. Голубцов М.С., Киреченкова А.В. Микроконтроллеры AVR от простого к сложному. — М.: Солон-пресс 2005. —146 с.

19. ГОСТ 25645.121-85 Проникновение космических лучей в магнитосферу Земли-М.: Издательство стандартов, 1985.-4с.

20. ГОСТ 25645.126-85 Поле геомагнитное —М.: Издательство стандартов, 1985.-2с.

21. ГОСТ 25645.127-85 Магнитосфера Земли М.: Издательство стандартов, 1985.-2с.

22. ГОСТ 25645.136-86 Ветер Солнечный —М.: Издательство стандартов, 1986.-3 с.

23. ГОСТ 25645.155-91 Излучение в геомагнитном поле. Модель потока протонов и электронов низких энергий — М.: Издательство стандартов, 1991.-5с.

24. ГОСТ 25645.302-83 Методика расчета индексов солнечной активности —М.: Издательство стандартов, 1983 .-Зс.

25. Григорьев Ю. Г. Магнитобиология М.: Додека - XXI, 1994.-32 с.

26. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. -М.: Высшая школа, 1991. —522 с.

27. Давыдов A.B. Цифровая обработка сигналов. Екб.: УГГУ, ИГиГ, кафедра геоинформатики, 2007.-9с.

28. Давыдов A.C. Солитоны в молекулярных системах . — Киев: Наукова думка, 1984.- 158с.

29. Дворяшин Б.В. Основы метрологии и радиоизмерения. — М.: Радио и связь 1993.-236с.

30. Джонс JI. Бредли Джонс, Эйткер П., Си за 21 день. -М.: Вильяме 2005.- 60 с.

31. Драхсел Р. Основы электроизмерительной техники. — М.: Энергоиздат 1982.-69с.

32. Евстигнеев A.B. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы Atmel. М.: Додека - XXI, 2002.-235 с.

33. Иванов A.A. К статической теории смещения доменных границ// ФММ. -1974. -Т.38. -Вып. 1. С 14-21.

34. Классен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. — М.: Постмаркет 2000. — С. 121-130.

35. Колачевский H.H. Магнитные шумы. -М.: Наука 1989. —139с.

36. Короновский Н. В. Магнитное поле геологического прошлого Земли. Соросовский образовательный журнал, N5, 1996, с.56-63.

37. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений— М.: Издательство Московского университета 1985. 203с.

38. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. — М.: Наука, 1976.

39. Кузнецов В.А. Измерения в электронике. — М.: Энергоатомиздат 1982. -С. 216-229.

40. Ландсберг Г.С. Элнментарный учебник физики, том II Электричество и магнетизм.- М.: Наука, 1985.- 295 с.

41. Левит Б. Б. Защита от электромагнитных полей. О влиянии магнитных полей на организм человека. -М.: ACT Астрель, 2007.-364с.

42. Ляцкий В.Б. Геомагнетизм. Соросовский образовательный журнал N2, 1991,82с.

43. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерений-М.: мир 2003.-58с.

44. Миловзоров Г.В., Воробьев A.B. Система контроля и регистрации параметров геомагнитных возмущений// Электроника, автоматика и измерительная техника. Межвузовский сборник научных трудов. Уфа2007. С. 212-215.

45. Мишин Д.Д. Магнитные материалы —М.: Высшая школа 1981. 336с.

46. Мортон Дж. Микроконтроллеры AVR. -М.: Додека XXI, 2002.-132 с.51,Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника М.: Горячая линия-Телеком, 2003. - 140 с.

47. Пахомов Б.И. C/C++ и MS Visual С++ 2008. -СПб.: БХВ-Петербург,2008.-285с.

48. Петлин И.Г. Единицы физических величин в электронике. — М.: Высшая школа 1983. 34с.

49. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления для ВТУЗов. М.: Наука, 1966.- 232с.

50. Подбельский В.В. Практикум по программированию на языке Си. М.: Финансы и статистика, 2004,-307с.

51. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. М.: Энергия 2001. -С. 91-104.

52. Рудяк В.М. Магнитные эффекты М.: Успехи физических наук 1968. 89с.

53. СанПиН 2.2.4.1191-03 Электромагнитные поля в производственных условиях —М.: Издательство стандартов, 2003.-3с.

54. Сергеев А.Г. Метрология М.: Логос 2000. - С. 197-109.

55. Сивухин Д. В. Общий курс физики. —М.: Наука, 1977.- 688 с.

56. Троицкая В.А. Геомагнетизм и аэрономия.- М.: Наука, 1975.- 154с.

57. Троицкая В.А., Гульельми A.B. ОЖ, Успехи физических наук, Геомагнитные пульсации и диагностика магнитосферы, том III, выпуск 97- М.:Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта, 1969.- 457с.

58. Федоров A.M. Метрологическое обеспечение электронных средств измерений измерений М.: Энергоатомиздат 2001. - С. 258-260.

59. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. — Киев: Наукова думка, 1974.-421с.

60. Флюстина П.Ю. Биофизика М.: Издательство Московского университета 1997. 47с.

61. Харт X. Введение в измерительную технику- М.: мир 2007. 188с.

62. Хемминг Р.В. Цифровые фильтры М.: Советское радио, 1970,-37с.

63. Шенон К.С. Теория информации- М.: Финансы и статистика, 2004,-307с.

64. Шишмарев В.Ю. Электрорадиоизмерения практикум. М.: Академия 2006.- 182с.

65. Шпак Ю.А. Программирование на языке Си для микроконтроллеров. -Киев.: МКПресс 2006. С. 29-50.

66. Воробьев A.B., Миловзоров Г.В., О цифровой фильтрации полигармонических информационных сигналов при мониторинге параметров магнитосферы Земли // Вестник УГАТУ Т. 12, №2(31), 2009.-С. 171-174.

67. Воробьев A.B., Актуальные вопросы магнитобиологии // В кн.: VI Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых. Материалы межд. Молодежной НТК. СПб 2009. С. 98-102. В печати:

68. Воробьев A.B., Анализ функции безопасного времени пребывания при некоторых вариациях ГМП // Электроника, автоматика и измерительные системы. Межвузовский сборник научных трудов. — Уфа 2009. С. 81-86.

69. Воробьев A.B., Миловзоров Г.В. Методика интегральной оценки параметров геомагнитных возмущений // Электроника, автоматика и измерительные системы. Межвузовский сборник научных трудов. — Уфа 2009. С. 79-80.

70. ГОСТ 8.009-84 Нормируемые метрологические характеристики средств измерений —М.: Издательство стандартов, С. 3-15.