priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2025-68-12-1094-1100pribor-445Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR MONITORING AND DIAGNOSTICS OF MATERIALS, PRODUCTS, SUBSTANCES AND THE NATURAL ENVIRONMENTШумовой диод как основа для создания термоанемометровNoise Diode as a Basis for Creating Thermo-anemometersЗеневичА. О.ZenevichA. O.

Андрей Олегович Зеневич — д-р техн. наук, профессор; ректор

Минск

Andrey O. Zenevich — Dr. Sci., Professor; Rector of the Academy

Minsk

a.zenevich@bsac.byКочергинаО. В.KocherginaO. V.

Ольга Викторовна Кочергина — канд. техн. наук, кафедра радио и информационных технологий; заведующая кафедрой

Минск

Olga V. Kochergina — PhD; Department of Radio and Information Technologies; Head of the Department

Minsk

o.kochergina@bsac.byБелорусская государственная академия связиBelarusian State Academy of Communications202519012026681210941100Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/445

Оценена возможность применения шумовых диодов при реализации термоанемометрического метода. В качестве объектов исследования отобраны шумовые диоды моделей ND102L, ND103L белорусского производства. Увеличение напряжения питания шумового диода приводит к повышению частоты следования шумовых импульсов до некоторого значения. В диапазоне перенапряжений от –0,20 до 0,40 В для ND102L и от –0,09 до 0,70 В — для ND103L наблюдается рост частоты появления шумовых импульсов, которая при температуре 293 К принимает наибольшее значение: 455 кГц для ND102L и 1014 кГц — для ND103L. Таким образом, изменение перенапряжения, приложенного к шумовому диоду в данных интервалах, позволяет регулировать частоту появления шумовых импульсов. Показано, что при постоянном значении напряжения питания шумового диода и повышении температуры частота появления шумовых импульсов, формируемых на нагрузке, уменьшается. Зависимость частоты появления шумовых импульсов от температуры сильнее проявляется для ND103L, чем для ND102L. Предложен термоанемометрический метод определения скорости распространения потока воздуха на основе шумовых диодов. Метод позволяет зарегистрировать минимальное значение скорости потока воздуха 0,2 м/с для обеих исследуемых моделей шумовых диодов. Время установления температуры составило 30 с после начала воздействия потока воздуха.

The possibility of using noise diodes in the implementation of the thermo-anemometer method is evaluated. Noise diodes of the ND102L and ND103L models produced in Belarus are selected as objects of research. An increase in the supply voltage of the noise diode leads to an increase in the repetition rate of the noise pulses to a certain value. In the overvoltage range from -0.20 to 0.40 V for ND102L and from -0.09 to 0.70 V for ND103L, there is an increase in the frequency of noise pulses, which at a temperature of 293 K takes the highest value: 455 kHz for ND102L and 1014 kHz for ND103L. Thus, changing the overvoltage applied to the noise diode in these intervals allows to adjust the frequency of occurrence of noise pulses. It is shown that with a constant value of the supply voltage of the noise diode and an increase in temperature, the frequency of occurrence of noise pulses generated on the load decreases. The temperature dependence of the frequency of noise pulses is more pronounced for ND103L than for ND102L. A thermo-anemometer method for determining the velocity of air flow propagation based on noise diodes is proposed. The method allows to register the minimum value of the air flow velocity of 0.2 m/s for both studied models of noise diodes. The time to set the temperature is 30 seconds after the start of exposure to the air flow.

шумовой диодтермоанемометрчастота появления шумовых импульсовтемператураскорость потока воздухаnoise diodehot-wire anemometernoise pulse frequencytemperatureair flow velocityReferencesПометун Е. Д., Болонов Н. И., Белоусов В. В., Лебедев В. Н., Гелашвили П. С. Оценка погрешности измерения средней скорости с помощью термоанемометра в турбулентных газовых потоках // Изв. ЮФУ. Технические науки. 2018. № 6(208). С. 133–144.Pometun E.D., Bolonov N.I., Belousov V.V., Lebedev V.N., Gelashvili P.S. Izvestiya SFEDU. Engineering Sciences, 2019, no. 6(208), pp. 133–144. (in Russ.)Лебига В. А., Пак А. Ю., Зиновьев В. Н., Алексенцев А. А., Бурдаков Р. В., Саженков А. Н. Применение термоанемометра для измерений пульсаций параметров газового потока в наружном контуре авиационного двигателя // Вестн. ПНИПУ . Аэрокосмическая техника. 2016. № 45. С. 71–89.Lebiga V.A., Pak A.Yu., Zinoviev V.N., Aleksentsev A.A., Burdakov R.V., Sazhenkov A.N. PNRPU Aerospace Engineering Bulletin, 2016, no. 45, pp. 71–89. (in Russ.)Романченко А. Ф., Кудрин А. Н. Расширение функциональных возможностей термоанемометрических датчиков нестационарного энергетического состояния // Электронный журнал „Исследовано в России“. 2018. С. 579–586 [Электронный ресурс]: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/050.pdf.Romanchenko A.F., Kudrin A.N. Elektronnyy zhurnal “Issledovano v Rossii“, 2001, рр. 579–586, http://zhurnal.ape. relarn.ru/articles/2001/050.pdf. (in Russ.)Огородников И. Н. Микропроцессорная техника. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 380 с.Ogorodnikov I.N. Mikroprotsessornaya tekhnika (Microprocessor Technology), Ekaterinburg, 2007, 380 р. (in Russ.)Фрейдин Я. Современные датчики. Справочник. М.: Техносфера, 2021. 800 с.Fraden J. Handbook of Modern Sensors Physics, Designs, and Applications, Springer Science Business Media, LLC 2010.Зеневич А. О., Кочергина О. В., Буслюк В. В., Федосюк Д. Н., Лущий Д. А. Температурные характеристики шумовых диодов // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29, № 5. С. 608–615. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-5-608-615.Zenevich A.O., Kochergina O.V., Buslyuk V.V., Fedosyuk D.N., Luschiy D.A. Proceedings of Universities. Electronics, 2024, no. 5(29), pp. 608–615, https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-5-608-615. (in Russ.)Бельский А. Я., Сацук С. М., Путилин В. Н. Анализ шумовых характеристик диодного генератора в многоконтурной системе // Доклады БГУИР. 2020. Т. 18, № 5. С. 9–16. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-5-9-16.Belski A.Y., Satsyk S.M., Putilin V.N. Doklady BGUIR, 2020, no. 5(18), pp. 9–16, https://doi.org/10.35596/1729-7648-2020-18-5-9-16. (in Russ.)Буслюк В. В., Нерода И. Ю., Петлицкий А. Н. и др. Электрофизические параметры генераторных диодов для создания широкополосного шума // Журн. Белорус. гос. ун-та. Физика. 2017. № 1. С. 95–99.Busliuk V.V., Neroda I.Y., Pyatlitski A.N., Prasalovich U.S., Yankouski Y.N., Lanouski R.A. Journal of the Belarusian State University. Physics, 2017, no. 1, pp. 95–99. (in Russ.)Рентюк В. Высокоэффективный генератор шума на базе стабилизатора напряжения // Компоненты и технологии. 2014. № 1(150). С. 136–137.Rentyuk V. Components and Technologies, 2014, no. 1(150), pp. 136–137. (in Russ.)Зеневич А. О., Кочергина О. В. Шумовой диод как основа для создания cигнализатора температуры // Прикладная физика. 2024. № 5. С. 73–79.Zenevich A.O., Kochergina O.V. Prikladnaya Fizika, 2024, no. 5, pp. 73–79. (in Russ.)Николаева Е. А., Николаев А. В. Применение методики измерений расхода и объема газа термоанемометрическим методом в трубопроводе // Вестн. Кузбасского государственного технического университета. 2021. № 3. С. 18–25.Nikolaeva E.A., Nikolaev A.V. Bulletin of the Kuzbass State Technical University, 2021, no. 3(145), pp. 18–25. (in Russ.)Кортиашвили В. В., Крахмалев Е. И. Обзор методов измерения массового расхода // Измерительные приборы. 2015. С. 69–71.Kortiashvili V.V., Krakhmalev E.I. Oil Gas Exposure, 2015, рр. 69–71. (in Russ.)Горбадей О. Ю., Зеневич А. О. Исследование характеристик потока импульсов шумовых диодов, работающих в режиме микроплазменного пробоя // ПФМТ. 2018. № 2. С. 7–10.Gorbadey О.Y., Zenevich А.О. Problems of Physics, Mathematics and Technics, 2018, no. 2, pp. 7–10. (in Russ.)Buslyuk V. V., Odzhayev V. B., Panfilenko A. K., Petlitsky A. N., Prosolovich V. S., Filipyenya V. A., Yankovsky Yu. N. Physical Parameters of the Broadband Noise-Generator Diodes // Russian Microelectronics. 2020. Vol. 49, N 4. P. 295–301.Buslyuk V.V., Odzhayev V.B., Panfilenko A.K., Petlitsky A., Prosolovich V.S., Filipyenya V.A., Yankovsky Yu.N. Russian Microelectronics, 2020, no. 4(49), pp. 295–301.Гулаков И. Р., Зеневич А. О. Фотоприемники квантовых систем. Минск: УО ВГКС, 2012. 276 с.Gulakov I.R., Zenevich A.O. Fotopriyemniki kvantovykh sistem (Photodetectors of Quantum Systems), Minsk, 2012, 276 р. (in Russ.)Rota F. 10MHz–10GHz Noise source diodes // VHF Communications. 2008. N 4. Р. 241–248.Rota F. VHF Communications, 2008, no. 4, pp. 241–248.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.